La transición del agua a la tierra es uno de los acontecimientos más importantes en la historia de la vida en la Tierra. Ahora, un equipo de especialistas en robótica, paleontólogos y biólogos está utilizando robots para estudiar cómo los antepasados de los animales terrestres modernos pasaron de nadar a caminar, hace unos 390 millones de años.
En un artículo publicado en la revista Science Robotics , el equipo de investigación, dirigido por la Universidad de Cambridge, describe cómo la «robótica de inspiración paleolítica» podría proporcionar un enfoque experimental valioso para estudiar cómo las aletas pectorales y pélvicas de los peces antiguos evolucionaron para soportar el peso en la tierra.
“Dado que la evidencia fósil es limitada, tenemos una imagen incompleta de cómo la vida antigua hizo la transición a la tierra”, dijo el autor principal, el Dr. Michael Ishida, del Departamento de Ingeniería de Cambridge. “Los paleontólogos examinan fósiles antiguos en busca de pistas sobre la estructura de las articulaciones de la cadera y la pelvis, pero hay límites a lo que podemos aprender solo de los fósiles. Ahí es donde los robots pueden entrar en juego, ayudándonos a llenar vacíos en la investigación, particularmente cuando estudiamos cambios importantes en cómo se desplazaban los vertebrados”.
Ishida es miembro del Laboratorio de Robótica Bioinspirada de Cambridge , dirigido por el profesor Fumiya Iida. El equipo está desarrollando robots energéticamente eficientes para una variedad de aplicaciones, que se inspiran en las formas eficientes en que se mueven los animales y los humanos.
Con financiación del Programa de Ciencia de Fronteras Humanas, el equipo está desarrollando robots inspirados en el paleontólogo, en parte inspirándose en los «peces caminantes» de la actualidad, como los saltarines del fango, y en fósiles de peces extintos. «En el laboratorio, no podemos hacer que un pez vivo camine de forma diferente, y ciertamente no podemos hacer que un fósil se mueva, por lo que estamos usando robots para simular su anatomía y comportamiento», dijo Ishida.
El equipo está creando análogos robóticos de esqueletos de peces antiguos, con articulaciones mecánicas que imitan músculos y ligamentos. Una vez completados, el equipo realizará experimentos con estos robots para determinar cómo podrían haberse movido estas antiguas criaturas.
“Queremos saber, por ejemplo, cuánta energía habrían requerido los distintos patrones de marcha o qué movimientos eran más eficientes”, afirma Ishida. “Estos datos pueden ayudar a confirmar o cuestionar las teorías existentes sobre cómo evolucionaron estos primeros animales”.
Uno de los mayores desafíos en este campo es la falta de registros fósiles completos. Muchas de las especies antiguas de este período de la historia de la Tierra solo se conocen a partir de esqueletos parciales, lo que dificulta la reconstrucción de su rango completo de movimiento.
“En algunos casos, simplemente estamos adivinando cómo se conectaban o funcionaban ciertos huesos”, dijo Ishida. “Por eso los robots son tan útiles: nos ayudan a confirmar estas suposiciones y brindan nuevas pruebas para respaldarlas o rebatirlas”.
Aunque los robots se utilizan habitualmente para estudiar el movimiento de los animales vivos, muy pocos grupos de investigación los utilizan para estudiar especies extintas. “Sólo hay unos pocos grupos que realizan este tipo de trabajo”, afirma Ishida. “Pero creemos que es una combinación natural: los robots pueden proporcionar información sobre animales antiguos que simplemente no podemos obtener a partir de fósiles o especies modernas por sí solos”.
El equipo espera que su trabajo anime a otros investigadores a explorar el potencial de la robótica para estudiar la biomecánica de animales extintos hace mucho tiempo. “Estamos tratando de cerrar el círculo entre la evidencia fósil y la mecánica del mundo real”, dijo Ishida. “Los modelos informáticos son obviamente increíblemente importantes en esta área de investigación, pero como los robots interactúan con el mundo real, pueden ayudarnos a probar teorías sobre cómo se movían estas criaturas, y tal vez incluso por qué se movían de la manera en que lo hacían”.
El equipo se encuentra actualmente en las primeras etapas de construcción de sus paleo-robots, pero esperan obtener algunos resultados durante el próximo año. Los investigadores dicen que esperan que sus modelos de robots no solo profundicen la comprensión de la biología evolutiva, sino que también puedan abrir nuevas vías de colaboración entre ingenieros e investigadores en otros campos.
La investigación contó con el apoyo del Programa de Ciencias de la Frontera Humana. Fumiya Iida es miembro del Corpus Christi College, Cambridge. Michael Ishida es investigador asociado postdoctoral en el Gonville and Caius College, Cambridge. Universidad de Cambridge. M. I. Traducido al español
Contacto