Robotická ryba z Cambridge odhaluje, jak se před miliony let ryby naučily chodit po souši

Tým vědců z Cambridgeské univerzity vyvinul robota, který může pomoci rozluštit záhadu, jak se raní obratlovci před stovkami milionů let vyvinuli schopnost chodit po souši. Tento robot ve tvaru ryby také pomáhá objasnit, jak některé druhy ryb dokážou chodit po zemi i dnes.

Tým vědců z Cambridgeské univerzity vyvinul robota, který může pomoci rozluštit záhadu, jak se raní obratlovci před stovkami milionů let vyvinuli schopnost chodit po souši. Tento robot ve tvaru ryby také pomáhá objasnit, jak některé druhy ryb dokážou chodit po zemi i dnes. Tým se při formulování základní teorie opíral o počítačové modely, pozorování ryb v přírodě a vlastní robotickou kreaci.

Vědci zjistili, že široká škála nepříbuzných druhů ryb nezávisle vyvinula stejný základní způsob chůze, který v podstatě napodobuje plavecký pohyb na souši. Tento jednoduchý vzorec chůze, který vědci z Cambridge nazývají „vlnivá trojnohá chůze“, se může zdát poněkud neohrabaný a zahrnuje příliš mnoho plácání. Tým však uvádí, že jde o jedno z nejstarších řešení problému: jak uniknout predátorům nebo se přesunout z jednoho prostředí do druhého bez specializovaných končetin.

Metoda je ve skutečnosti poměrně jednoduchá: ryby se dokážou pohánět vpřed ocasem, zatímco k podpoře používají přední ploutve a hlavu. Tento výkon byl pozorován u široké škály druhů – od africké dvojdyšné ryby po pancéřové sumce. Schopnost pohybovat se v extra režimu lze považovat za evoluční výhodu, která jim umožňuje přežít a rozšířit své území.

Tým uvádí, že v minulosti již proběhly snahy studovat chodící ryby, ale ty se zaměřovaly na jediný druh. Toto je poprvé, co byly identifikovány „sjednocující lokomoční principy napříč více druhy“. „Pokud máte schopnost chodit po souši a váš predátor ne, pak můžete uniknout a predátor se snad přesune dál,“ řekl hlavní autor Dr. Michael Ishida z Cambridgeské katedry inženýrství. „Máte také schopnost přesouvat se z jednoho prostředí s mělkou vodou do druhého, například do přílivových jezírek.“

Tento příklad konvergentní evoluce – kdy se více druhů nezávisle vyvíjí podobné schopnosti – může také pomoci pochopit, jak první obratlovci provedli přechod z života ve vodě k přežití na souši. Vědci nejprve vytvořili počítačový model založený na pohybu bichira šedého, který pochází z Afriky, a dalších druhů chodících ryb. Model odhalil podobné způsoby lokomoce napříč několika druhy.

„Stále jsme viděli tento opakující se druh chůze, i když je velmi primitivní,“ řekl Ishida. „Dělá to řada různých ryb, roztroušených po celém evolučním stromě a nepříbuzných si. Je to tak jednoduchý pohyb a může se opakovat z velmi základního výchozího bodu.“ Ishida dodal, že plavající ryba používá své tělo k pohonu vodou, „takže když to vezmete, položíte to na souš, dáte jí schopnost šoupat předními ploutvemi, přesně to dělá.“

Tým poté navrhl fyzického robotického rybu, aby otestoval své výsledky, a zjistil, že nejúčinnější pohyb se úzce shodoval s pohyby bichira a výsledky z počítačového modelu. „Na robotovi jsme vyzkoušeli všechny druhy různých chůzí a každá jiná chůze, kterou jsme zkusili, byla pomalejší,“ řekl Ishida. „Kdykoli jsme změnili způsob, jakým se tělo ohýbalo, nebo v jaké sekvenci se ohýbalo, bylo to horší. Bylo překvapivé, že optimální vzorec chůze v simulaci a u robota odpovídal tomu, co dělají skutečné ryby.“