科學家借3D打印仿彈涂魚機器人研究尾巴在進化中的作用
近日，佐治亞理工學院（Georgia Tech）的一群科學家們借助一個3D打印的機器人來模擬彈涂魚在巖石和泥漿上短距離“行走”的方式，進而了解數百萬年前生物首次從海洋登上陸地時是如何移動的。彈涂魚以可以短暫地離開水面，利用胸鰭和尾鰭在沙灘和巖石上爬行或跳躍而知名。
對于非洲彈涂魚觀察幫助科學家們使用3D打印技術打造了這只機器人MuddyBot，它能夠使用類似于彈涂魚強大的鰭和尾巴的肢體在沙地上蜿蜒前行。在最早的陸地動物中，一條肌肉發達的尾巴在其行動中可能起到比以前人們認為的更為重要的作。在一項新的研究中，研究人員發現，雖然鰭的“行走”是彈涂魚和3D打印的MuddyBot在平坦表面上移動的有效途徑，但是通過尾巴起伏產生的推力對其翻越沙坡是有幫助的。
科學家們普遍認為，如今行走在陸地上的動物是數億年前從來自水生環境的早期四足動物演化而來的。在這個過程中，它們的四肢不斷適應新的挑戰，以支持和推動他們的身體在巖石、泥土和沙子上運動。
這些四足動物可能面臨的這些地表的差異啟發著科學家們去探討它是如何影響這些古老生物的移動方式的。這也是生物學家和工程師團隊合作打造3D打印的MuddyBot的原因。他們彈涂魚的身體結構設計出了機器人的結構，此外給它加上了兩個前肢和一條尾巴，使它可以模仿彈涂魚的“行走”能力。
雖然彈涂魚是一種能夠展示早期陸上生物如何移動的活模型，但是3D打印的MuddyBot使得科學家能夠改變它的運動參數，從而更好地理解它的不同肢體的運動，以及觀察這些肢體是如何彼此關聯的。
研究人員們發現，與其模擬的動物一樣，3D打印的MuddyBot僅靠其前肢也很難爬到斜坡上，只有借助“尾巴”產生的推力它才能做到這一點。
研究人員們稱，最早的陸生動物的第一步有可能是在有坡度的沙灘上實現的。他們對于彈涂魚的觀察以及對MuddyBot的測試表明最早的四足動物很有可能也需要借助自己的尾巴提供動力。
據該研究的合著者，Clemson大學的生物學教授Richard Blob稱：“尾巴在陸地上運動中所起到的作用——直到現在仍在很大程度上被忽視——很可能是推動生物離開水環境，進入陌生的新棲息地的一個重要因素。”
這項研究結果于2016年7月7日被在線發表在了《Science》雜志上。
（編譯自Live Science）
(責任編輯：admin)
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