Paleontologové čelí neustálému dilematu. Organismy, které inspirují jejich vědeckou pozornost, jsou dávno mrtvé a nelze je v životě sledovat. Sci-fi řešení, jako je přivedení druhů zpět k vyhynutí nebo cestování v čase, nejsou k dispozici. Kombinace výjimečných fosilií s robotikou však tým vědců rekonstruoval, jak jeden z našich vzdálených, ještěrkovitých příbuzných chodil vysoký.
Místo, kde začít, bylo náhodným párováním fosilií. Na první pohled může 300 milionů letá Orobatesova pabsti vypadat jako robustní ještěrka. Ve skutečnosti je toto zvíře z Permského období to, co odborníci znají jako kmenový amniote - obratlovec, který je součástí vývojové linie mezi obojživelníky, které se rozmnožují ve vodě, a posledním společným předkem savců a plazů, které kladou vejce na zemi . A díky tomu Orobates vyniká tím, že fosilní kostry tohoto zvířete byly nalezeny se stopami, která stvoření vytvořila v životě.
Kombinace skeletů a stop od Orobates je ve fosilních záznamech výjimečně vzácná. Většina stop se vyskytuje bez kostí, které jsou s nimi spojeny, takže je obtížné přesně říci, jaký druh udělal stopy. Výjimkou jsou orobáty, které umožňují přímé napojení zvířat na anatomii kostry.
OroBOT kráčel směrem k fotoaparátu. (Tomislav Horvat / Kamilo Melo / EPFL Lausanne) „Jedná se o velmi vzácné sdružení zaměřené na výrobce kolejových vozidel, zejména s ohledem na stáří fosilií, “ říká John Nyakatura, odborník na biomechaniku na Humboldtově univerzitě v Berlíně. Nalezení kostry spolu se skladbami představuje pro paleontology vzrušující příležitost, protože Orobates sedí v důležité křižovatce v evolučním příběhu života. " Orobates lze považovat za klíčovou fosilii pro pochopení vývoje obratlovců, protože je to velmi blízký bratranec posledních společných předků savců, plazů a ptáků, " říká Nyakatura. Proto Orobates představuje stvoření mezi prvními obratlovci, kteří se táhnou na zemi, a ještěrkovitá zvířata, která vedla pozemský život na plný úvazek.
V nové studii Nature spojil Nyakatura a jeho kolegové fosílie, studie o živých zvířatech a hardware, aby vytvořili robotickou repliku Orobates zvanou OroBOT. Pomocí chodícího robota, který prošel tímto dlouho vyhynulým zvířetem jeho tempy, byli vědci schopni „otevřít černou skříňku inference“, říká Nyakatura a určit nejpravděpodobnější způsob, kterým se Orobates pohyboval.
Odborníci v oblasti biomechaniky tento přístup využívali již dříve. Pleurobot, navržený ke studiu pohybu mloků, ukázal, že robotika může poskytnout nahlédnutí do anatomie živých tvorů. OroBOT bere stejnou logiku zpět přes Deep Time a čerpá ze studií o tom, jak se mloci, skinki, leguáni a caimani obejdou. Nyakatura a jeho tým dávali svým robotickým Orobatesům různé postoje a chody, aby změřili výsledné vzory stopy, a pak výsledky porovnali s fosilizovanými stopami, které zanechalo živé zvíře před stovkami milionů let.
"Nejprve jsme podrobně studovali lokomoce existujících druhů, abychom lépe porozuměli mechanickým vlastnostem rozlehlé tetrapodové lokomoce, " říká Nyakatura. Tato výzkumná šetření umožnila vědcům identifikovat biomechanické vzorce, které byly použity na jejich modely pohybu tetrapodů. Fosilní stopy fungovaly jako kontrola počítačových simulací a pohyb OroBOTu použil simulace tak, aby odpovídaly vzoru stop.
"Přístup je komplexní, transparentní a výslovně založený na důkazech, " říká paleontologka NYIT Julia Molnar. "Myslím, že mnoho dalších vědců v této oblasti přijme aspekty své metodologie."
Jak se ukazuje, způsob, jakým se moderní caimani pohybují, je pro Orobates dobrý analog. Pravěký předek ještěrky držel své tělo nad zemí na ohýbaných končetinách a při chůzi mírným pohybem ze strany na stranu. Tento typ hnutí se liší od toho, co paleontologové očekávali. Předchůdci Orobates, Molnar říká, „jsou obvykle charakterizováni jako mloci jako v lokomotivě, plně se rozlévají a možná táhnou své břicho na zem.“
Pohled shora na vzorek holotypu Orobates pabsti . (Thomas Martens / Museum der Natur Gotha) I když se to může zdát jako mírný posun v chování, zvedání břicha ze země při chůzi představuje hlavní změnu oproti částečně vodním živočichům, kteří táhnou svá těla téměř jako by plavali na souši, a zvířata, která se vyvinula k chůzi primárně po pevné zemi . "Ostatní vědci dříve předpokládali, že pokročilá lokomoce, kterou jsme pro Orobates dovodili, vznikla až po vzniku amniotů, " říká Nyakatura, ale nové výsledky naznačují, že tyto specializovanější způsoby pohybu po zemi se vyvinuly mnohem dříve.
Mechanika OroBOT je specificky klíčem k Orobates, ale výzkum ukazuje, jak robotika může pomoci odhalit tajemství během kritického času v historii života. Výsledek nové studie, Molnar říká, „naznačuje, že kmenové amnioty se neomezovaly pouze na plně se rozrůstající polohy a že mohla existovat široká škála pozic a chůze různých zvířat používaných v různých situacích.“ Mezi vázanými druhy k vodě a těm, kteří celý život strávili na souši, přesouvali se mezi vodní a suchozemské říše, stvoření, jako je Orobates, mohli opravdu vyřezat jejich věci.
