科学者はロボットを使用して先史時代のトカゲの歩き方を研究しました

古生物学者は絶え間ないジレンマに直面しています。 彼らの科学的注意を喚起する生物は死んでおり、人生で見ることは不可能です。 種の絶滅や時間旅行からの復帰などのサイエンスフィクションのソリューションは利用できません。 しかし、例外的な化石とロボット工学を組み合わせることにより、研究者チームは、トカゲのような遠い親relativeの一人がどのように高く歩いたかを再構築しました。

偶然の化石の組み合わせは、出発点を提供しました。 一見すると、3億年前のOrobatesパブスチは、 分厚いトカゲのように見えるかもしれません。 実際、ペルム紀のこの動物は、専門家が茎の羊膜として知っているものです。脊椎動物は、水中で繁殖する両生類と、陸に卵を産む哺乳類と爬虫類の最後の共通祖先の間の進化系統の一部です。 。 そして、 オロベートを際立たせているのは、この動物の化石の骨格が、生命の中で作られた生き物の足跡で発見されたということです。

オロベートによって作られたスケルトンとトラックの組み合わせは、化石記録では非常にまれです。 ほとんどのトラックは、関連付けられているボーンなしで検出されるため、どの種がフットプリントを作成したかを正確に判断することは困難です。 オロベートは例外であり、動物の歩き方の詳細を骨格の解剖学的構造に直接結び付けることができます。

「これは、特に化石の時代を考えると、非常にまれなトラックトラックメーカー協会を構成します」と、ベルリンのフンボルト大学の生体力学の専門家であるジョンニャカトゥラは言います。 オロベイツは生命の進化のバックストーリーの重要な分岐点に位置しているため、トラックと一緒にスケルトンを見つけることは古生物学者にとってエキサイティングな機会です。 「 オロベートは、哺乳類、爬虫類、鳥類の最後の共通の祖先の非常に近いいとこであるため、脊椎動物の進化を理解するための重要な化石と考えることができます」とニャカトゥラは言います。 したがって、 オロベートは、陸上に自らを引きずり込む最初の脊椎動物と、常勤の地上生活を送ったトカゲのような動物の間にいる生物を表しています。

新しいネイチャー研究では、ニャカトゥラと彼の同僚は、化石、生きている動物の研究、およびハードウェアを組み合わせて、 OroBOTと呼ばれるロバートのロボットレプリカを構築しました。 この長く絶滅した動物をそのペースで歩くための歩行ロボットにより、研究者は「推論のブラックボックスを開く」ことができ、Nyakatura氏は、 Orobatesが移動した可能性が最も高い方法を決定しました。

バイオメカニクスの専門家はこのアプローチを以前に使用しました。 サンショウウオの動きを研究するように設計されたPleurobotは、ロボット工学が生き物の解剖学への洞察を提供できることを実証しました。 OroBOTは、サンショウウオ、トカゲ、イグアナ、カイマンがどのように移動するかの研究から、Deep Timeを通して同じ論理を取り戻します。 Nyakaturaと彼のチームは、ロボットのOrobatesに異なるスタンスと歩行を与えて、結果のフットプリントパターンを測定し、その結果を何億年も前に生きた動物が残した化石化したトラックと比較しました。

「広大な四足歩行の機械的特性をよりよく理解するために、最初に現存種の移動を詳細に研究しました」とNyakaturaは言います。 これらの調査により、研究者はテトラポッドの動きのモデルに適用された生体力学的パターンを特定することができました。 化石の足跡はコンピューターシミュレーションのチェックとして機能し、OroBOTの動きはシミュレーションを使用して足跡のパターンを一致させました。

「このアプローチは包括的で、透明性があり、明示的に証拠に基づいています」とNYITの古生物学者ジュリア・モルナーは言います。 「この分野の他の多くの研究者は、彼らの方法論の側面を採用すると思います。」

結局のところ 、現代のカイマンの動きは、 オロベートにとって良い類似物です。 トカゲの先史時代の祖先は、曲がった手足で体を地面から離し、歩きながらわずかに左右に動きました。 このタイプの動きは、古生物学者が期待したものとは異なります。 オルナーテスの前身は、「通常、移動中のサンショウウオのように特徴づけられ、完全に広がっており、 恐らく地面に腹を引っ張っている」とMolnarは言う。

行動のわずかな変化のように見えるかもしれませんが、歩行中に腹を持ち上げることは、陸上で泳いでいるように体を引っ張る部分的に水生の動物と、主に堅い地面を歩くように進化した動物からの大きな変化を表します。 「他の研究者たちは以前、私たちがオロベートのために推測した高度な移動は、羊膜の起源の後に生じたと仮定していました」とニャカチュラは言いますが、新しい結果は、これらのより専門的な方法が陸上で動き回ることがはるかに早く進化したことを示しています。

OroBOTのメカニズムは、特にOrobatesに合わせて調整されていますが、この研究は、ロボットが生活史の重要な時期に秘密を解くのにどのように役立つかを示しています。 新しい研究の結果、Molnarは「幹羊膜は完全に広がった姿勢に制限されていなかったことを示唆しており、さまざまな状況で使用されたさまざまな動物がさまざまな姿勢と歩行を行っていた可能性があります」水と完全に陸上で生活し、水界と陸生の領域を切り替わる人々に 、 オロベートのような生き物は本当に自分のものを支柱にすることができました。