Grazie ai resti e alle impronte fossili di un animale vissuto 300 milioni di anni fa, i ricercatori della svizzera EPFL hanno sviluppato un metodo per ricrearne l'andatura grazie ad un robot disegnato ad hoc.
L'innovativo studio nel campo della biomeccanica permetterà di fare luce sull'evoluzione della locomozione nei vertebrati terrestri.
Punto di partenza il fossile di Orobates pabsti, un vertebrato del Permiano che sull'albero evolutivo si pone in un punto non distante dalla biforcazione tra anfibi e rettili. In altre parole un reptiliomorpha (vertebrato più vicino agli amniota che agli anfibi) che deponeva le uova sulla terra, affrancato dall'obbligo della vita acquatica.
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| Orobates pabsti (Credit: JA. Nyakatura et al - PLOS ONE , 2015) |
Le ragioni della scelta del Orobates sono semplici: è il più antico vertebrato terrestre di cui si ha l'accoppiata impronte sul terreno e scheletro ben conservato.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
Lo studio si è sviluppato in diverse fasi, di cui la prima ed essenziale è stata la scansione 3D dello scheletro per creare un modello digitale. A questo sono seguiti studi biomeccanici della postura e motilità di anfibi e rettili moderni (caimani, salamandre, iguane, ...), passo necessario per creare al computer una andatura la più possibile coerente con le possibilità del suo scheletro e le caratteristiche delle orme.
I dati ottenuti sono stati infine utilizzati per costruire un robot, chiamato OroBOT, con il quale testare "nel mondo reale" centinaia di andature potenzialmente coerenti predette dal computer.
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| Credit: EPFL |
Particolare attenzione è stata data a tre aspetti: ventre staccato da terra; motilità della spina dorsale; piegamento relativo delle articolazioni gomito e spalla mentre si muove.
Ciascuna delle andature testate è stata pesata per molteplici parametri come la stabilità del movimento, l'energia richiesta, la similitudine con animali moderni "affini" e ovviamente con la capacità di allinearsi con le orme fossili.
I dati raccolti con le simulazioni hanno permesso di creare un modello online interattivo, disponibile a chiunque, in cui si può visualizzare l'effetto al cambiamento di uno o più parametri --> https://biorob2.epfl.ch/pages/Orobates_interactive/
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| Screenshot della pagina con il simulatore (credit: EPFL) |
Il punteggio più alto ottenuto è quello che richiama il movimento dei caimani il che conferma l'idea che si muovessero con il tronco sollevato da terra e fossero dotati di una buona agilità. Un risultato che anticipa di molto, rispetto alle ipotesi attuali, lo stato evolutivo della locomozione nel Permiano, posizionando quella "sollevata da terra" a prima che iniziasse la radiazione evolutiva che avrebbe dato origine ai mammiferi da una parte e ai rettili dall'altra.
Seguono due video descrittivi prodotti dal team del EPFL
(se non vedi il video -->youtube)
(se non vedi il video -->youtube)
Fonte
- Reverse-engineering the locomotion of a stem amnioteReverse-engineering the locomotion of a stem amnioteReverse-engineering the locomotion of a stem amniote
John A. Nyakatura et al, (2019) Nature, 565, pp. 351–355
- A Three-Dimensional Skeletal Reconstruction of the Stem Amniote Orobates pabsti (Diadectidae): Analyses of Body Mass, Centre of Mass Position, and Joint Mobility
John A. Nyakatura et al, (2015) PLOS-ONE
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