Hoje seu cão faz uso de sua cauda para abanar, apontando e perseguindo em um círculo. Mas as caudas fazem muito mais do que isso: 360 milhões de anos atrás, elas ajudaram os primeiros caminhantes a fazer a fatídica transição evolutiva da água para a terra. Em um novo estudo, os pesquisadores usaram robôs de cauda curta projetados para se moverem como peixes anfíbios “mudskipper” para mostrar que os primeiros caminhantes de terra podem ter usado suas caudas para navegar em condições traiçoeiras na costa.
Conteúdo Relacionado
- Óleo de sebo de espadarte autolubrificante para nadar mais rápido
As descobertas, detalhadas na edição desta semana da revista Science, poderiam ajudar no projeto de robôs anfíbios que podem correr com eficiência através de superfícies desafiadoras, como areia que pode fluir em torno dos membros e impedir o movimento. (Não é possível dizer para que esses robôs ágeis podem ser usados, mas vale a pena notar que o estudo foi financiado em parte pelo Escritório de Pesquisa do Exército dos EUA e pelo Laboratório de Pesquisa do Exército.)
“A terra não é apenas concreto ou rochas duras. Ela pode ser composta por terrenos arenosos e lamacentos que fluem em contato, e atravessar esse tipo de material não é nada trivial ”, diz o líder do estudo Daniel Goldman, biofísico da Georgia Tech especializado em locomoção animal.
Para obter mais informações sobre a locomoção dos primeiros vertebrados terrestres, ou tetrápodes, Goldman e seus colegas estudaram o movimento do mudskipper africano, um pequeno peixe anfíbio que vive em áreas de maré perto da costa e gasta seu tempo tanto em água como em areia e superfícies enlameadas. Saltadores de lama usam suas barbatanas gordinhas para passear pela terra e são conhecidos por ocasionalmente pularem suas caudas.
As observações da equipe revelaram que a cauda do mudskipper é apenas marginalmente útil para se mover em superfícies planas - mas se torna significativamente mais importante quando a criatura tem que se impulsionar em declives escorregadios.
Para entender melhor como o mudskipper estava usando suas barbatanas e cauda em conjunto, os cientistas usaram uma impressora 3D para criar um robô que imita alguns dos principais movimentos da criatura. Mais importante ainda, o “MuddyBot” pode fazer um push-up e empurrar seus membros dianteiros para trás - um movimento chamado “crutching” - e pode colocar sua cauda poderosa em diferentes ângulos no solo em relação aos seus membros.
"Não é o dispositivo mais glamouroso", diz Goldman, "mas é bem controlado. Estamos usando um robô para fazer ciência e, neste caso, para falar sobre coisas que aconteceram há 360 milhões de anos. ”
O robô tem dois membros e uma cauda poderosa, com movimento fornecido por motores elétricos. (Rob Felt, Georgia Tech) Como o mudskipper, o MuddyBot precisava de um chute de sua cauda para subir uma inclinação arenosa de 20 graus. A cauda também era útil para ancoragem, de modo que o robô não descia a encosta.
"Ao olhar para os robôs, fomos capazes de separar alguns dos benefícios do uso de caudas em conjunto com os membros", diz Goldman. "Para materiais inclinados em particular, se você não usa o rabo, fica encalhado rapidamente".
As descobertas são um passo importante - sem trocadilhos - para entender os princípios mecânicos da locomoção dos tetrápodes e a importância das caudas em particular, diz John Nyakatura, biólogo evolucionista da Universidade Humboldt de Berlim, que não esteve envolvido no estudo.
“Durante muito tempo, a locomoção de salamandras foi considerada o modelo mais adequado [para o movimento inicial de tetrápodes]”, diz Nyakatura, que escreveu uma reportagem relacionada sobre as descobertas para a Science . “Como as salamandras não usam a cauda dessa maneira em suportes desafiadores como declives íngremes e arenosos, ninguém pensou na cauda.”
Nyakatura também elogiou os métodos inovadores da equipe. “O que eu gosto neste artigo é que ele se baseia em diferentes abordagens de pesquisa: robótica, simulações, biomecânica de peixes vivos”, diz ele. “O uso de simulação e robôs em particular oferece grandes possibilidades para inferências funcionais em paleontologia. Essas abordagens permitem que você varie sistematicamente os parâmetros individuais. Todo o 'espaço de parâmetros' pode ser explorado, incluindo combinações de parâmetros que não podem ser observadas em animais vivos. ”
John Hutchinson, professor de biomecânica evolutiva da Universidade de Londres, concordou. Mover-se da água para a terra “foi uma grande transição na evolução dos vertebrados, e estabeleceu o cenário para tudo o que aconteceu em terra no grupo de vertebrados desde então”, diz Hutchinson, que não esteve envolvido na pesquisa. "Ninguém nunca usou robôs para esclarecer essa área, então será interessante ver para onde ela vai."
