Paleontologii se confruntă cu o dilemă constantă. Organismele care le inspiră atenția științifică sunt de mult morți, imposibil de urmărit în viață. Soluțiile de ficțiune, precum readucerea speciilor de la dispariție sau călătoria în timp, nu sunt disponibile pentru a ajuta. Însă combinând fosile excepționale cu robotica, o echipă de cercetători a reconstruit modul în care una dintre rudele noastre îndepărtate, asemănătoare cu șopârlă, a mers înălțime.
O împerechere fortuită de fosile a oferit un loc de pornire. La prima vedere, pabsti Orobates, în vârstă de 300 de milioane de ani, ar putea părea o șopârlă tare . În realitate, acest animal din perioada permiană este ceea ce experții cunosc drept amniot tulpină - un vertebrat care face parte din linia evolutivă dintre amfibieni, care se reproduc în apă și ultimul strămoș comun al mamiferelor și reptilelor, care depun ouă pe uscat. . Și ceea ce face ca Orobates să iasă în evidență este că scheletele fosile ale acestui animal au fost găsite cu urme ale creaturilor făcute în viață.
Combinația de scheleturi și piese realizate de Orobates este excepțional de rară în evidența fosilelor. Cele mai multe piese sunt găsite fără oase asociate acestora, ceea ce face dificil să se spună exact ce specie a făcut amprentele. Orobates este o excepție, permițând detalii despre modul în care animalul a mers să fie direct legat înapoi de anatomia scheletului.
OroBOT mergând spre aparatul foto. (Tomislav Horvat / Kamilo Melo / EPFL Lausanne) „Aceasta constituie o asociere de trackmaker foarte rară, în special având în vedere vârsta fosilelor”, spune John Nyakatura, un expert în biomecanică la Universitatea Humboldt din Berlin. Găsirea scheletului împreună cu piesele reprezintă o oportunitate interesantă pentru paleontologi, întrucât Orobates se află într-o intersecție importantă în fundalul evolutiv al vieții. „ Orobitele pot fi considerate o fosilă cheie pentru înțelegerea evoluției vertebratelor, deoarece este un văr foarte apropiat al ultimilor strămoși comuni ai mamiferelor, reptilelor și păsărilor”, spune Nyakatura. Prin urmare, Orobates reprezintă creaturi între primele vertebre pentru a trage pe ele și pe animale asemănătoare șopârlelor care au dus vieți terestre cu normă întreagă.
Într-un nou studiu al naturii, Nyakatura și colegii săi au combinat fosile, studii asupra animalelor vii și hardware-ului pentru a construi o replică robotizată de Orobați, numită OroBOT. Cu un robot de mers care să ducă acest animal de multă vreme dispărut prin pași, cercetătorii au reușit să „deschidă cutia neagră a inferenței”, spune Nyakatura și să determine cel mai probabil modul în care Orobates s-a mișcat.
Experții în biomecanică au folosit anterior această abordare. Pleurobotul, conceput pentru a studia cum se mișcă salamandrele, a demonstrat că robotica poate oferi informații despre anatomia creaturilor vii. OroBOT preia aceeași logică prin Deep Time, bazându-se pe studii despre modul în care salamandrele, pielea, iguanele și caimanii se învârt. Nyakatura și echipa sa au oferit lor Orobates robotice diferite poziții și moduri pentru a măsura modelele de amprentă rezultate și apoi au comparat rezultatele cu urmele fosilizate lăsate de animalul viu acum sute de milioane de ani.
„Am studiat pentru prima dată locomoția speciilor existente pentru a înțelege mai bine proprietățile mecanice ale locomoției tetrapodului extins”, spune Nyakatura. Aceste investigații au permis cercetătorilor să identifice tipare biomecanice care au fost aplicate modelelor lor de mișcare a tetrapodului. Amprentele fosile au acționat ca o verificare a simulărilor computerului, iar mișcarea OroBOT a folosit simulările pentru a se potrivi cu modelul de urme.
„Abordarea este cuprinzătoare, transparentă și bazată în mod explicit pe dovezi”, spune paleontologul NYIT Julia Molnar. „Cred că mulți alți cercetători în acest domeniu vor adopta aspecte ale metodologiei lor.”
După cum se dovedește, modul în care se mișcă caimanii moderni este un bun analog pentru Orobates . Strămoșul preistoric al șopârlelor își ținea corpul de pe sol pe membrele flexate, cu o ușoară mișcare laterală în timp ce mergea. Acest tip de mișcare diferă de ceea ce se așteptau paleontologii. Predecesorii lui Orobates, spune Molnar, „sunt de obicei caracterizați ca salamander în locomoția lor, deplasându-se complet și poate trăgându-și burtile pe pământ.”
Vedere de sus a specimenului holotip pabsti Orobates . (Thomas Martens / Museum der Natur Gotha) În timp ce poate părea o ușoară schimbare în comportament, ridicarea burtii de pe pământ în timpul mersului reprezintă o schimbare majoră față de animalele parțial acvatice, care își trag corpurile aproape ca înotul pe uscat și animalele care au evoluat să meargă în primul rând pe un teren solid. . „Alți cercetători au presupus anterior că locomoția avansată pe care am dedus-o pentru Orobates a apărut numai după originea amniotelor”, spune Nyakatura, dar noile rezultate indică faptul că aceste modalități mai specializate de a se deplasa pe teren au evoluat mult mai devreme.
Mecanica OroBOT este specifică pentru Orobates, dar cercetarea demonstrează modul în care robotica ar putea ajuta la deblocarea secretelor în timpul unui moment critic din istoria vieții. Rezultatul noului studiu, spune Molnar, „sugerează că amniotele tulpinilor nu au fost limitate la posturi care se extind pe deplin și ar putea fi existat o mare varietate de posturi și mersuri ale diferitelor animale utilizate în diferite situații.” Între speciile legate la apă și la cei care și-au petrecut viața în întregime pe uscat, amestecându-se între tărâmurile acvatice și terestre, creaturi precum Orobates își puteau întruna cu adevărat lucrurile.
