Muling nilikha ng mga mananaliksik ang mga unang hakbang sa tuyong lupa

'MuddyBot,' isang robot na may buntot. Gumagamit ito ng mga prinsipyo ng lokomotion ngmudskipper. Larawan sa pamamagitan ng Rob Felt (Georgia Tech) /NSF.


Ay isang buntot na kinakailangan para sa sinaunangvertebratesupang gawin ang mga unang hakbang mula sa tubig papunta sa tuyong lupa? Iyon ang isa sa mga konklusyon ng isang bagong groundbreaking na pag-aaral,nalathalasa journalAghamnoong Hulyo 8, 2016.

Pinag-aralan ng mga mananaliksik ang katanungang ito sa pamamagitan ng pagmamasidamphibiousisda, pagkatapos sa pamamagitan ng pagbuo ng isang robot tinawag nilang MuddyBot at pinapanood ang mga paggalaw nito. Sa wakas, nag-apply silamga modelo ng matematikang paggalaw sa natutunan.


Natagpuan nila na, para sa mga unang kritikal na hakbang mula sa isang puno ng tubig na kapaligiran at papunta sa isang ilog o mudflat, pinapatatag ang katawan na may isang buntot na 'nagbigay ng malaking benepisyo.'

Kilalanin ang isang mudskipper. Pinag-aaralan ng mga mananaliksik ang paggalaw ng mga mudskiper upang maunawaan kung gaano maagang lumipat ang mga hayop sa lupa sa buhangin at buhangin. Ang hayop na ito ay nakunan ng litrato sa Georgia Aquarium sa Atlanta. Kredito: Rob Felt, Georgia Tech

Kilalanin ang isang mudskipper. Larawan sa pamamagitan ng Georgia Aquarium sa Atlanta / Rob Felt /NSF.

Ang kapwa may-akda ng pag-aaral na si Daniel Goldman, isang associate professor sa Georgia Tech School of Physics, ay nagsabi sa apahayag mula sa National Science Foundation, na sumusuporta sa gawain, na mayroon siya:

… Matagal nang nahuhumaling sa tanong kung paano lumipat sa lupa ang mga unang nilalang.




Siya at ang kanyang mga kasamahan - mula sa Georgia Institute of Technology, Carnegie Mellon University, Clemson University at National Institute para sa Matematika at Biolohikal na Synthesis - ginalugad ang pag-uugali at mekanika ng katawan ng Africamudskipper, isang amphibious na isda na nakatira sa mga lugar na tumambak malapit sa baybayin.

Ang Propesor ng Georgia Tech Associate na si Dan Goldman sa robot ng MuddyBot sa trackway kung saan pinag-aralan ang paggalaw nito. Kredito: John Toon, Georgia Tech

Ang Propesor ng Georgia Tech na si Propesor Dan Goldman kasama ang robot ng MuddyBot sa trackway kung saan pinag-aralan ng mga siyentista ang paggalaw nito. Larawan sa pamamagitan ng John Toon / Georgia Tech /NSF

Sinabi nila na ang mudskipper ay isa sa kaunting mga nabubuhay na organismo na itinuturing na potensyal na malapit sa istraktura ng katawan sa mga unang terrestrial vertebrates, iyon ay, mga nilalang na may gulugod kabilang ang mga mammal, ibon, reptilya, amphibians, at mga isda.

Kilalang ginagamit ng mga puting putik ang kanilang mga palikpik sa harap at buntot upang lumipat sa lupa na may paggalaw na 'crutching'. Pinag-aralan ng mga mananaliksik ang kanilang paggalaw nang detalyado, na itinatala ang mga paggalaw ng mga mudskiper sa isang lab sa isang likhang likha na sinubukan nilang gawin katulad sa maaari sa mga sinaunang tabing ilog, kung saan maaaring lumitaw ang mga maagang naninirahan sa lupa. Sinabi ni Goldman:


Natagpuan namin kapag ginagamit ng mga mudskiper ang kanilang buntot sa isang sapat na hilig na mabuhanging libis na ginagawa nila nang maayos at kapag hindi, hindi sila mahusay.

Susunod, bumuo ang mga mananaliksik ng isang pinasimple, mala-mudskipper na bersyon ng isang robot, na tinatawag nilang MuddyBot. Ginamit nila ang MuddyBot upang malaman kung aling mga coordinated na galaw ng paa at buntot ang pinaka-epektibo sa mga butil-butil na ibabaw ng iba't ibang mga hilig.

Nakikipagpunyagi ang MuddyBot sa pamamagitan ng isang hukay ng buhangin. Ang & apos; crutching & apos; ang paggalaw na nagtutulak nito pasulong ay katulad ng kung paano ang mga mudskiper & apos; walk & apos; sa lupa. Larawan sa pamamagitan ng Georgia Tech / Clemson University / Carnegie Mellon / Popular Science.

Ang MuddyBot ay nakikipaglaban kasama ang isang hukay ng buhangin. Ang paggalaw na 'crutching' na nagtutulak nito pasulong ay katulad ng kung paano lumakad ang mga mudskiper sa lupa, natagpuan ng mga mananaliksik na ito. Larawan sa pamamagitan ng Georgia Tech / Clemson University / Carnegie Mellon /Sikat na Agham.

Panghuli, ang mga mananaliksik ay gumamit ng pamamaraang matematika at engineering na tinawagmekaniko ng geometrikoupang pag-aralan ang lahat ng mga posibleng paraan na maaaring ilipat ang MuddyBot sa kalawakan at sa iba't ibang mga ibabaw. Sinabi nila na ang pamamaraang ito ay nakatulong sa kanila:


... tukuyin kung anong mga uri ng kilusan ang maaaring o hindi pinapayagan ang nilalang na hilahin ang sarili papunta sa isang mabuhangin o maputik na dalisdis.

Ang kanilang konklusyon: ang mga unang nilalang na lumipat mula sa tubig patungo sa lupa ay maaaring may mga buntot at maaaring gumamit ng isang crutching na galaw upang lumabas sa tubig.

Sa ilalim na linya: Sinaliksik ng mga mananaliksik kung paano lumipat ang mga sinaunang nilalang mula sa tubig patungo sa lupa, sa bahagi sa pamamagitan ng isang robot na tinatawag na MuddyBot.