Robots ayudan a entender cómo los peces empezaron a andar sobre tierra

Especialistas en robótica, paleontólogos y biólogos está usando robots para estudiar cómo los antepasados de los animales terrestres modernos pasaron de nadar a caminar, hace 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 evolucionaron las aletas pectorales y pélvicas de los peces antiguos para soportar el peso en la tierra.

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“Dado que la evidencia fósil es limitada, tenemos una imagen incompleta de cómo la vida antigua hizo la transición a la tierra”, dijo en un comunicado 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 los vacíos en la investigación, en particular cuando estudiamos cambios importantes en cómo se movían 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 de inspiración paleolítica, 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 manera 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 en un comunicado.

El equipo está creando análogos robóticos de esqueletos de peces antiguos, completos con articulaciones mecánicas que imitan músculos y ligamentos. Una vez completado, el equipo realizará experimentos con estos robots para determinar cómo podrían haberse movido estas criaturas antiguas.

“Queremos saber cosas como cuánta energía habrían requerido diferentes patrones de caminata, o qué movimientos eran más eficientes”, dijo 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 reconstruir su rango completo de movimiento.

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“En algunos casos, solo estamos adivinando cómo se conectaban o funcionaban ciertos huesos”, dijo Ishida. “Es por eso que los robots son tan útiles: nos ayudan a confirmar estas suposiciones y brindan nueva evidencia para respaldarlas o refutarlas”.

Si bien los robots se utilizan comúnmente para estudiar el movimiento en animales vivos, muy pocos grupos de investigación los están utilizando para estudiar especies extintas. “Solo hay unos pocos grupos que realizan este tipo de trabajo”, dijo Ishida. “Pero creemos que es una combinación natural: los robots pueden brindar información sobre animales antiguos que simplemente no podemos obtener solo de los fósiles o las especies modernas”.

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 de computadora 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 tener algunos resultados dentro del 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.