Hari ini anjing anda menggunakan ekornya untuk merayap, menunjuk dan mengejar dalam bulatan. Tetapi ekor lebih jauh daripada itu: 360 juta tahun yang lalu, mereka membantu pejalan kaki pertama yang membuat peralihan evolusi dari air ke bumi. Dalam satu kajian baru, para penyelidik menggunakan robot-robot yang berkilat yang direka bentuk untuk bergerak seperti ikan "mudskipper" amfibia untuk menunjukkan bahawa pejalan kaki tanah pertama mungkin menggunakan ekor mereka untuk menavigasi keadaan pantai yang berbahaya.
Kandungan Terkait
- Minyak Beladiri Sendiri Pelincir Sendiri untuk Berenang Lebih Pantas
Penemuan yang terperinci dalam edisi minggu ini mengenai Sains jurnal, dapat membantu dalam reka bentuk robot amfibi yang dapat merampas dengan cekap merentasi permukaan yang mencabar seperti pasir yang dapat mengalir di sekitar anggota badan dan menghalang gerakan. (Tidak mengatakan apa yang robot lincah itu boleh digunakan, tetapi perlu diperhatikan bahawa kajian ini dibiayai sebahagiannya oleh Pejabat Penyelidikan Tentera AS dan Makmal Penyelidikan Tentera.)
"Tanah bukan hanya konkrit atau batu keras. Ia boleh terdiri daripada kawasan berpasir yang berpasir dan berlumpur yang mengalir melalui sentuhan, dan bergerak melintasi jenis bahan itu tidak sepele sama sekali, "kata pemimpin kajian Daniel Goldman, seorang biophysicist di Georgia Tech yang mengkhusus dalam pergerakan haiwan.
Untuk mendapatkan lebih banyak maklumat mengenai pergerakan vertebrata terestrial awal, atau tetrapod, Goldman dan rakan-rakannya mempelajari pergerakan mudskipper Afrika, ikan kecil, amfibi yang hidup di kawasan pasang surut di tepi pantai dan menghabiskan waktunya di kedua-dua air dan berpasir dan permukaan lumpur. Mudskippers menggunakan sirip nubby mereka untuk bersiar-siar di seluruh tanah dan dikenali untuk kadang-kadang melompat dengan memukul ekor mereka.
Pemerhatian pasukan mendedahkan ekor mudskipper hanya berguna sedikit untuk bergerak di atas permukaan rata-tetapi menjadi lebih penting lagi apabila makhluk itu harus menimbulkan kecenderungan licin.
Untuk lebih memahami bagaimana mudskipper menggunakan sirip dan ekornya, para saintis menggunakan pencetak 3D untuk membuat robot yang menyerupai beberapa pergerakan utama makhluk. Yang paling penting, "MuddyBot" dapat melakukan push-up dan menggerakkan anggota depannya ke belakang-sebuah gerakan yang disebut "crutching" -dan ia dapat meletakkan ekornya berkuasa pada sudut yang berbeza di tanah relatif terhadap anggota badannya.
"Ia bukan peranti paling glamor, " kata Goldman, "tetapi ia dikawal dengan baik. Kami menggunakan robot untuk melakukan sains, dan dalam kes ini, untuk membincangkan perkara-perkara yang berlaku 360 juta tahun yang lalu. "
Robot ini mempunyai dua anggota badan dan ekor berkuasa, dengan gerakan yang disediakan oleh motor elektrik. (Rob Felt, Georgia Tech) Seperti mudskipper, MuddyBot memerlukan sepakan dari ekornya untuk menaikkan kemiringan berpasir 20 darjah. Ekor itu juga berguna untuk berlabuh, jadi robot tidak meluncur ke belakang ke bawah cerun.
"Dengan melihat robot, kami dapat memilih beberapa faedah menggunakan ekor dengan anggota badan, " kata Goldman. "Untuk bahan yang cenderung curam khususnya, jika anda tidak menggunakan ekor anda, anda akan terdampar dengan cepat."
Penemuan itu adalah langkah penting-tidak ada tujuan-ke arah memahami prinsip-prinsip mekanikal awal pergerakan tetrapod dan kepentingan ekor khususnya, kata John Nyakatura, ahli biologi evolusi di Universiti Humboldt Berlin yang tidak terlibat dalam kajian ini.
"Untuk masa yang lama, lokomotif salamander dianggap sebagai model yang paling mencukupi [untuk gerakan awal tetrapod], " kata Nyakatura, yang menulis artikel berita berkaitan mengenai penemuan untuk Sains . "Sejak salamanders tidak menggunakan ekor dalam fesyen ini pada sokongan mencabar seperti cenderung curam, berpasir, tidak ada yang memikirkan ekor."
Nyakatura juga memuji kaedah inovatif pasukan itu. "Apa yang saya suka mengenai makalah ini ialah ia menarik dari pendekatan penyelidikan yang berbeza: robotik, simulasi, biomekanik ikan hidup, " katanya. "Penggunaan simulasi dan robot khususnya menawarkan kemungkinan besar untuk membuat kesimpulan fungsional dalam paleontologi. Pendekatan ini membolehkan (anda) secara sistematik mengubah parameter individu. Keseluruhan 'ruang parameter' boleh diterokai, termasuk kombinasi parameter yang tidak dapat dilihat pada haiwan hidup. "
John Hutchinson, seorang profesor biomekanik evolusi di University of London, bersetuju. Bergerak dari air ke darat "adalah peralihan utama dalam evolusi vertebrata, dan ia menetapkan peringkat untuk semua yang berlaku di tanah dalam kumpulan vertebrata sejak itu, " kata Hutchinson, yang tidak terlibat dalam penyelidikan. "Tiada siapa yang pernah menggunakan robot untuk memberi penerangan tentang kawasan ini, jadi ia akan menarik untuk melihat di mana ia pergi."
