Forscher stellen erste Schritte auf dem Trockenen nach

„MuddyBot“, ein Roboter mit Schwanz. Es verwendet Fortbewegungsprinzipien derSchlammspringer. Bild über Rob Felt (Georgia Tech)/NSF.


War ein Schwanz für die Antike nötigWirbeltieredie ersten Schritte vom Wasser aufs Trockene zu machen? Das ist eine der Schlussfolgerungen einer neuen bahnbrechenden Studie,veröffentlichtim TagebuchWissenschaftam 8. Juli 2016.

Die Forscher untersuchten diese Frage, indem sie beobachtetenamphibischFische, dann bauten sie einen Roboter namens MuddyBot und beobachteten seine Bewegungen. Schließlich haben sie sich beworbenMathematische ModelleBewegung zu dem, was sie gelernt haben.


Sie fanden heraus, dass die Stabilisierung des Körpers mit einem Schwanz für die ersten kritischen Schritte aus einer wässrigen Umgebung und auf ein Flussufer oder Wattenmeer „wesentliche Vorteile brachte“.

Treffen Sie einen Schlammspringer. Forscher untersuchen die Bewegung von Schlammspringern, um zu verstehen, wie sich frühe Landtiere auf Schlamm und Sand bewegt haben könnten. Dieses Tier wurde im Georgia Aquarium in Atlanta fotografiert. Bildnachweis: Rob Felt, Georgia Tech

Treffen Sie einen Schlammspringer. Bild über Georgia Aquarium in Atlanta / Rob Felt /NSF.

Der Co-Autor der Studie, Daniel Goldman, außerordentlicher Professor an der Georgia Tech School of Physics, sagte in aStellungnahme der National Science Foundation, die die Arbeit unterstützt hat, die er hat:

… beschäftigte sich schon lange mit der Frage, wie die ersten Kreaturen an Land kamen.




Er und seine Kollegen – vom Georgia Institute of Technology, der Carnegie Mellon University, der Clemson University und dem National Institute for Mathematical and Biological Synthesis – erforschten das Verhalten und die Körpermechanik der AfrikanerSchlammspringer, ein amphibischer Fisch, der in Gezeitengebieten in Küstennähe lebt.

Georgia Tech Associate Professor Dan Goldman mit dem MuddyBot-Roboter im Gleis, wo seine Bewegung untersucht wurde. Bildnachweis: John Toon, Georgia Tech

Georgia Tech Associate Professor Dan Goldman mit dem MuddyBot-Roboter im Gleis, wo Wissenschaftler seine Bewegung untersuchten. Bild über John Toon/ Georgia Tech/NSF

Sie sagten, dass der Schlammspringer einer von einer Handvoll lebender Organismen ist, von denen angenommen wird, dass sie in ihrer Körperstruktur den ersten terrestrischen Wirbeltieren möglicherweise nahe kommen, dh Kreaturen mit einem Rückgrat, einschließlich Säugetieren, Vögeln, Reptilien, Amphibien und Fischen.

Schlammspringer sind dafür bekannt, ihre vorderen Flossen und ihren Schwanz zu verwenden, um sich mit einer „Krücken“-Bewegung an Land zu bewegen. Die Forscher untersuchten ihre Bewegungen im Detail und zeichneten die Bewegungen von Schlammspringern in einem Labor in einer nachgebauten Umgebung auf, die sie so ähnlich wie möglich an alte Flussufer machen wollten, wo frühe Landbewohner aufgetaucht sein könnten. Goldmann sagte:


Wir haben festgestellt, dass Schlammspringer, die ihren Schwanz auf einem ausreichend geneigten Sandhang benutzen, ziemlich gut abschneiden, und wenn sie es nicht tun, sind sie nicht gut.

Als nächstes entwickelten die Forscher eine vereinfachte, Schlammspringer-ähnliche Version eines Roboters, den sie MuddyBot nennen. Sie verwendeten MuddyBot, um herauszufinden, welche koordinierten Bewegungen von Gliedmaßen und Schwanz auf körnigen Oberflächen mit unterschiedlichen Neigungen am effektivsten waren.

MuddyBot kämpft sich durch eine Sandgrube. Das 'Krücken' Bewegung, die ihn vorwärts treibt, ist ähnlich wie Schlammspringer 'gehen' auf dem Land. Bild über Georgia Tech/ Clemson University/ Carnegie Mellon/ Popular Science.

MuddyBot kämpft sich durch eine Sandgrube. Die „Krücken“-Bewegung, die es vorwärts treibt, ähnelt der Bewegung von Schlammspringern an Land, fanden diese Forscher. Bild über Georgia Tech/ Clemson University/ Carnegie Mellon/Populärwissenschaft.

Schließlich verwendeten die Forscher eine mathematisch-technische Methode namensgeometrische mechanikum alle Möglichkeiten zu analysieren, wie sich der MuddyBot im Weltraum und auf verschiedenen Oberflächen bewegen kann. Sie sagten, diese Methode habe ihnen geholfen:


…bestimmen Sie, welche Arten von Bewegungen es der Kreatur ermöglicht haben oder nicht, sich auf einen sandigen oder schlammigen Hang hochzuziehen.

Ihre Schlussfolgerung: Die ersten Kreaturen, die sich vom Wasser auf das Land bewegten, hatten möglicherweise Schwänze und konnten sich mit einer Krückenbewegung aus dem Wasser bewegen.

Fazit: Die Forscher untersuchten, wie sich uralte Kreaturen vom Wasser auf das Land bewegten, teilweise über einen Roboter namens MuddyBot.