"Een paar jaar geleden begonnen we aan een aantal problemen te werken, namelijk hoe kleine pas geboren zeeschildpadden erin slagen om met meerdere lichaamslengtes per seconde een strand af te sluipen. " zegt Dan Goldman, een universitair hoofddocent aan de Georgia Tech School of Physics. "Ik vroeg me af hoe ingewikkeld het bewegingsapparaat van de eerste gewervelde landdieren moet zijn geweest. Wat voor vermogens zouden ze hebben gehad toen ze overgingen naar een volledig terrestrische levensstijl?"

In de laatste twee decennia, robots zijn relatief eenvoudig en goedkoop te maken geworden, wat betekent dat wetenschappers die de beweging van dieren bestuderen nu een fysiek model van een dier kunnen maken, programma in de belangrijke aspecten van hun beweging, en plaats ze vervolgens in verschillende scenario's. Voor dit project, het onderzoeksteam realiseerde de mudskipper, een dier dat een groot deel van zijn leven op het land doorbrengt, maar wiens ledematen en aanhangsels niet de meest geavanceerde zijn om te lopen - om het beleefd uit te drukken - was waarschijnlijk zo dicht als ze konden komen in anatomie en gedrag bij de eerste gewervelde landdieren en onze verre voorouders.

Het onderzoeksteam observeerde levende mudskippers en creëerde wiskundige en robotische fysieke modellen om te beoordelen hoe een vroege landrot het zou hebben gedaan om in verschillende substraten zoals grind te bewegen, zand, of modder, die allemaal op hun eigen manier lastig kunnen zijn — bekijk de Georgia Tech-video bovenaan dit artikel waarin het hele proces wordt uitgelegd. Gebaseerd op wat ze van de modderschippers leerden, de prehistorische landrotten vertrouwden waarschijnlijk zwaar op hun staarten om ze naar voren te duwen, compensatie voor eventuele misstappen die ze hebben gemaakt met hun voorvinnen of vinnen.

"Biomechanische modellen worden meestal op harde grond gemaakt, ", zegt Goldman. "We stellen dat de vroegste substraten waar dieren overheen moesten, waarschijnlijk korrelig of vloeibaar waren, die moeilijker te manoeuvreren zijn, vooral als de helling toeneemt. Het interessante dat we vonden in zowel de robot als de wiskundige modellen is dat, terwijl het duidelijk is dat modderschippers hun staarten gebruiken om zich over land voort te stuwen, we ontdekten dat ze ze op een zeer gecontroleerde manier gebruiken, die helpen de fout uit te wissen als ze hun vin niet op de juiste manier platdrukken."

En, zeker, dit onderzoek helpt ons naar het verre verleden te kijken om te begrijpen hoe de eerste landdieren bewogen, maar het kan ons ook helpen op weg naar onze toekomst om robots te bouwen die in de wereld kunnen manoeuvreren - of zelfs op andere werelden.

"Dit kruispunt van biologie, robofysica en wiskunde is nieuw en nu nog toegankelijker, ", zegt Goldman. "Robots zijn nog vrij primitief in hun vermogen om over complexe grond te bewegen. We kijken nu naar de salamander, en hoe de aanwezigheid van extra ledematen en het vermogen om de rug te buigen de motorische prestaties helpt of schaadt. Dit zou mensen in staat kunnen stellen om geavanceerdere robots te ontwikkelen die zich in meer realistische omgevingen kunnen bewegen."

Een modderschipper heeft geen echte tong, dus om prooi te slikken, ze slaan voedsel met een straal water uit hun en zuigen het snel weer naar binnen.