Hari ini anjing Anda menggunakan ekornya untuk mengibas, menunjuk, dan mengejar dalam lingkaran. Tetapi ekor melakukan jauh lebih dari itu: 360 juta tahun yang lalu, mereka membantu pejalan kaki pertama melakukan transisi evolusi yang menentukan dari air ke darat. Dalam sebuah studi baru, para peneliti menggunakan robot ekor pendek yang dirancang untuk bergerak seperti ikan “mudskipper” amfibi untuk menunjukkan bahwa pejalan kaki darat pertama mungkin telah menggunakan ekor mereka untuk menavigasi kondisi garis pantai berbahaya.
Konten terkait
- Swordfish Self-Lubricating Secret Oil untuk Berenang Lebih Cepat
Temuan ini, yang dirinci dalam jurnal Science edisi minggu ini, dapat membantu dalam desain robot amfibi yang dapat berlari dengan efisien melintasi permukaan yang menantang seperti pasir yang dapat mengalir di sekitar tungkai dan menghambat gerak. (Tidak tahu untuk apa robot-robot lincah itu mungkin digunakan, tetapi perlu dicatat bahwa penelitian ini didanai sebagian oleh Kantor Penelitian Angkatan Darat AS dan Laboratorium Penelitian Angkatan Darat.)
“Tanah bukan hanya beton keras atau batu. Itu dapat terdiri dari tanah berpasir dan berlumpur yang mengalir saat bersentuhan, dan bergerak melintasi jenis-jenis bahan itu sama sekali tidak sepele, ”kata pemimpin penelitian Daniel Goldman, ahli biofisika di Georgia Tech yang berspesialisasi dalam pergerakan hewan.
Untuk mendapatkan lebih banyak wawasan tentang pergerakan vertebrata darat awal, atau tetrapoda, Goldman dan rekan-rekannya mempelajari pergerakan mudskipper Afrika, seekor ikan amfibi kecil yang hidup di daerah pasang surut dekat pantai dan menghabiskan waktunya di air dan di pasir dan permukaan berlumpur. Mudskippers menggunakan sirip nubby mereka untuk berjalan melintasi daratan dan diketahui kadang-kadang melompat dengan membenturkan ekor mereka.
Pengamatan tim mengungkapkan bahwa ekor mudskipper hanya sedikit berguna untuk bergerak di permukaan yang rata — tetapi menjadi jauh lebih penting ketika makhluk itu harus mendorong dirinya sendiri ke atas lereng yang licin.
Untuk lebih memahami bagaimana sirip lumpur menggunakan sirip dan ekornya dalam konser, para ilmuwan menggunakan printer 3D untuk membuat robot yang meniru beberapa gerakan kunci makhluk itu. Yang paling penting, "MuddyBot" dapat melakukan push-up dan mendorong bagian depannya ke belakang — gerakan yang disebut "kruk" - dan ia dapat menempatkan ekornya yang kuat di berbagai sudut di tanah relatif terhadap anggota tubuhnya.
“Ini bukan perangkat yang paling glamor, ” kata Goldman, “tapi itu dikendalikan dengan baik. Kami menggunakan robot untuk melakukan sains, dan dalam hal ini, untuk membicarakan hal-hal yang terjadi 360 juta tahun yang lalu. "
Robot memiliki dua anggota badan dan ekor yang kuat, dengan gerakan yang disediakan oleh motor listrik. (Rob Felt, Georgia Tech) Seperti mudskipper, MuddyBot membutuhkan tendangan dari ekornya untuk mendaki tanjakan berpasir 20 derajat. Ekor juga berguna untuk berlabuh, sehingga robot tidak meluncur mundur menuruni lereng.
"Dengan melihat robot, kami dapat memisahkan beberapa manfaat menggunakan ekor dalam konser dengan anggota badan, " kata Goldman. "Untuk bahan miring tajam, jika kamu tidak menggunakan ekormu, kamu akan terdampar cukup cepat."
Temuan ini merupakan langkah penting - tidak ada kata-kata yang dimaksudkan - untuk memahami prinsip-prinsip mekanis penggerak tetrapoda awal dan pentingnya ekor khususnya, kata John Nyakatura, seorang ahli biologi evolusi di Universitas Humboldt di Berlin yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
"Untuk waktu yang lama, penggerak salamander dianggap sebagai model yang paling memadai [untuk gerakan tetrapoda awal], " kata Nyakatura, yang menulis artikel berita terkait tentang temuan untuk Sains . "Karena salamander tidak menggunakan ekor dengan cara ini pada dukungan yang menantang seperti lereng curam dan berpasir, tidak ada yang memikirkan ekornya."
Nyakatura juga memuji metode inovatif tim. “Apa yang saya sukai dari makalah ini adalah bahwa makalah ini diambil dari berbagai pendekatan penelitian: robotika, simulasi, biomekanik ikan hidup, ” katanya. “Penggunaan simulasi dan robot khususnya menawarkan kemungkinan besar untuk kesimpulan fungsional dalam paleontologi. Pendekatan-pendekatan ini memungkinkan (Anda) untuk secara bervariasi memvariasikan parameter individual. Seluruh 'ruang parameter' dapat dieksplorasi, termasuk kombinasi parameter yang tidak dapat diamati pada hewan hidup. "
John Hutchinson, seorang profesor biomekanik evolusi di University of London, setuju. Bergerak dari air ke darat "adalah transisi besar dalam evolusi vertebrata, dan itu mengatur panggung untuk semua yang terjadi di darat dalam kelompok vertebrata sejak saat itu, " kata Hutchinson, yang tidak terlibat dalam penelitian. "Tidak ada yang pernah menggunakan robot untuk menjelaskan area ini, jadi akan menarik untuk melihat ke mana ia pergi."
