Paleontoloogid seisavad silmitsi pideva dilemmaga. Nende teaduslikku tähelepanu innustavad organismid on ammu surnud, neid on elus võimatu jälgida. Teaduslikud lahendused, nagu liikide väljasuremine või aeg rändamine, pole abiks. Kuid ühendades erandlikud fossiilid robootikaga, on teadlaste meeskond rekonstrueerinud, kuidas üks meie kaugetest, sisaliku moodi sugulastest magas.
Algus oli fossiilide edukas sidumine. Esmapilgul võib 300 miljoni aastane Orobates pabsti tunduda turske sisalikuna. Tegelikult on see Permi perioodist pärit loom see, mida eksperdid tunnevad tüvi amnionina - selgroog, mis on osa evolutsioonilisest sugulusest vees paljunevate kahepaiksete ning maa peal munevate imetajate ja roomajate viimase ühise esivanema vahel. . Ja mis eristab Orobatesit, on see, et selle looma fossiilsed luustikud on leitud elus tehtud olendite jälgedega .
Orobatese tehtud luustike ja radade kombinatsioon on fossiilide registris erakordselt haruldane. Enamik radu on leitud ilma ühegi nendega seotud luuta, mistõttu on keeruline täpselt öelda, mis liigid jalajäljed tegid. Orobaadid on erand, mis võimaldab üksikasju selle kohta, kuidas loom kõndis, siduda otse luustiku anatoomiaga.
OroBOT kõndis kaamera poole. (Tomislav Horvat / Kamilo Melo / EPFL Lausanne) "See on väga haruldane rajatiste tootjate ühendus, eriti arvestades fossiilide vanust, " ütleb Berliini Humboldti ülikooli biomehaanika ekspert John Nyakatura. Luustiku leidmine koos radadega pakub paleontoloogidele põnevat võimalust, kuna Orobates istub elu olulises arengujärgus . " Orobaate võib pidada selgroogsete evolutsiooni mõistmise võtmefossiilideks, kuna need on imetajate, roomajate ja lindude viimaste ühiste esivanemate väga lähedased nõod, " räägib Nyakatura. Seetõttu esindab Orobates olendeid esimeste selgroogsete vahel, et end maale tõmmata, ja sisalikule sarnaseid loomi, kes elasid täiskohaga maapealset elu.
Uues loodusuuringus ühendasid Nyakatura ja tema kolleegid fossiile, elusloomade uuringuid ja riistvara, et luua Orobates'i robotkoopia, mida nimetatakse OroBOT. Kõndimisroboti abil, et viia see pikaajaliselt väljasurnud loom selle tempo kaudu, suutsid teadlased Nyakatura sõnul "järeldada musta kasti" ja teha kindlaks kõige tõenäolisem viis, kuidas Orobates liikus.
Biomehaanika eksperdid on seda lähenemisviisi varem kasutanud. Salamandrite liikumise uurimiseks loodud pleurobot näitas, et robootika võib anda ülevaate elusolendite anatoomiast. OroBOT võtab sama loogika tagasi ka sügavale ajale, tuginedes uuringutele, kuidas salamandrid, nahakid, iguaanid ja caimans omavahel ringi käivad. Nyakatura ja tema meeskond andsid robotiseeritud Orobates erinevate seisukohtade ja suundumuste, et mõõta saadud jalajälje mustreid, ja siis võrreldi tulemusi kivistunud radadega, mille elusad loomad jätsid sadu miljoneid aastaid tagasi.
"Uurisime kõigepealt olemasolevate liikide liikumist väga detailselt, et saada paremini aru laialivalguva tetrapodade liikumise mehaanilistest omadustest, " räägib Nyakatura. Need uuringud võimaldasid teadlastel tuvastada biomehaanilised mustrid, mida rakendati nende tetrapoodide liikumise mudelitele. Fossiilsed jalajäljed mõjutasid arvutisimulatsioonide kontrollimist ja OroBOTi liikumine kasutas simulatsioone jalajälgede mustri vastavusse viimiseks.
"Lähenemisviis on kõikehõlmav, läbipaistev ja selgesõnaliselt tõenditel põhinev, " ütles NYITi paleontoloog Julia Molnar. "Arvan, et paljud teised selle valdkonna teadlased võtavad oma metoodikaga vastu aspekte."
Nagu selgub, on moodsate kaimaanide liikumisviis Orobates hea analoog. Sisalike eelajalooline esivanem hoidis kõndimisel oma keha painutatud jäsemetel maapinnast eemal, liikudes kergelt küljelt küljele. Seda tüüpi liikumine erineb paleontoloogide ootustest. Orobates'i eelkäija Molnari sõnul "iseloomustatakse nende liikumisel tavaliselt salamandrilaadset, laialivalguvat ja võib-olla lohistavat kõhtu maapinnal."
Orobates pabsti holotüübi näidise pealtvaade . (Thomas Martens / Museum der Natur Gotha) Ehkki see võib tunduda väikese käitumismuutusena, on kõhu tõstmine kõndimise ajal maapinnast oluliseks muutuseks osaliselt veeloomadelt, kes lohistavad oma keha peaaegu nagu maismaa peal ujudes, ja loomadest, kes arenesid kõndima peamiselt kindlale maapinnale . "Teised teadlased eeldasid varem, et arenenud liikumine, mille me järeldasime Orobates'ile, tekkis alles pärast amnionide tekkimist, " nendib Nyakatura, kuid uued tulemused näitavad, et need spetsiifilisemad maismaal liikumise viisid arenesid palju varem.
OroBOT-i mehaanika on spetsiaalselt võti Orobates, kuid uurimistöö näitab, kuidas robootika võiks aidata saladuste avamisel eluloolise ajaloo kriitilisel ajal. Uue uuringu tulemus, väidab Molnar, "vihjab sellele, et varre amnionid ei piirdunud täielikult laialivalguvate poosidega ning positsioone võis olla mitmesuguseid ja erinevates olukordades kasutatavaid loomi võib kasutada erinevalt." Seotud liikide vahel Veele ja neile, kes veetsid kogu oma elu maal, segades vee- ja maapealse elukeskkonna vahel, võiksid Orobates'iga sarnased olendid tõesti oma asju ajada .
