Un biorrobot permite entender los primeros pasos de los vertebrados

Durante el verano de 1995, la paleontóloga estadounidense Amy Henrici descubrió una especie de 300 millones de años de antigüedad y perteneciente a los Diadectomorfos, un grupo intermedio entre anfibios y reptiles en términos evolutivos. Los científicos la denominaron Orobates pabsti –caminante de montañas–, en referencia a su hábitat.

“Formaba parte de una fauna terrestre única de tierras altas que consistía en numerosos herbívoros y solo unos pocos depredadores, lo cual no era típico en ese momento. La mayoría de los animales habitaban tierras bajas costeras y comían insectos, peces, anfibios y reptiles”, señala a Sinc Henrici. Con este hallazgo surgió una incógnita entre los científicos sobre el modo de vida de Orobates: para sobrevivir en ecosistemas de alta montaña el animal tuvo que poseer una capacidad locomotora avanzada adaptada al medio terrestre.

Un biorrobot permite entender los primeros pasos de los vertebrados

Pero este tipo de movilidad eficiente siempre se había asociado con la aparición de los primeros reptiles, más tarde en la evolución. Para confirmar esta hipótesis, un equipo formado por investigadores de la Universidad Humboldt en Berlín (Alemania) y la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (Suiza) ha estudiado la habilidad locomotora del Orobates gracias al diseño de un robot a partir de los cinco especímenes de fósiles (dos de ellos completos y con articulaciones intactas) hallados y que se conservan en el Museo Natural de Gotha en Alemania.

El biorrobot, bautizado como OroBOT, ha logrado recrear el movimiento del esqueleto: se pasea y en principio también nada cómo lo hizo en vida el animal. La reproducción del caminar real de este espécimen ha permitido a los expertos demostrar que ya poseía una locomoción avanzada adaptada al medio terrestre. Los resultados se publican en Nature.

El robot-fósil que reproduce movimientos

“El modelo robótico nos ha permitido probar la hipótesis acerca de la locomoción de este animal de una forma que de ninguna otra manera se habría podido conseguir”, cuenta a Sinc Kamilo Melo, coautor del estudio e investigador de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (Suiza). Hasta ahora se creía que este tipo de locomoción había surgido después del origen de los amniotas (reptiles, aves y mamíferos), pero las pruebas y ensayos muestran otra cosa.

Con este hallazgo surgió una incógnita entre los científicos sobre el modo de vida de Orobates: para sobrevivir en ecosistemas de alta montaña el animal tuvo que poseer una capacidad locomotora avanzada adaptada al medio terrestre.

“Con nuestro estudio, podemos decir que es posible que sucediera antes de lo pensado”, sugiere el experto en bioingeniería robótica. El equipo estudió los tipos de locomoción actuales en las especies ya existentes. Así, los científicos crearon una base de datos básicos sobre este tipo de movilidad con unos patrones consistentes sustraídos de una muestra diversa de animales modernos como salamandras, lagartos y cocodrilos.

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El único espécimen que mostró similitudes con los movimientos de Orobates fue el caimán. “Podemos entonces concluir que esta especie mostraba únicamente un desplazamiento parecido al de algunos reptiles”, subraya Melo. Además, definieron la estructura esquelética del OroBOT en función de la anatomía de los fósiles. Pero la amplitud de los pasos se dedujo a partir del rastro de huellas fosilizadas (icnitas) dejadas por otros especímenes. Finalmente, el diseño del robot se basó en un modelo llamado Pleurobot que imita el movimiento de una salamandra.

Una plataforma de simulación

Gracias a toda la información recopilada, los investigadores pudieron evaluar y comparar el andar de cada animal a través de diferentes parámetros como la plausibilidad anatómica, las propiedades dinámicas como el consumo de energía y los movimientos articulares, así como la estabilidad y la precisión del desplazamiento.

Todos los registros fueron compilados en una página web interactiva en la que se pueden comparar todas estas especies, junto con el Orobates, en función de sus habilidades locomotoras mediante la aplicación de filtros y virtualizando los movimientos mediante cientos de experimentos

“Otros investigadores pueden seguir la metodología o incluso usar nuestros datos para obtener conclusiones”, destaca Melo. No obstante, los creadores del OroBOT también insisten en que algunos de sus resultados no son más que especulaciones y suposiciones basadas en la teoría o las simulaciones artificiales. Pese a las limitaciones, el resultado fueron 6,2 kilos del robot animado más parecido a su fósil original de la historia. “Es un buen comienzo y estamos muy orgullosos de estos primeros resultados”, concluye a Sinc John Kyakatura, líder del proyecto de la Universidad Humboldt en Berlín.

Un anfibio casi reptil en la era de los peces

Hace unos 300 millones años, en pleno periodo Devónico, el paisaje del planeta estaba principalmente formado por ecosistemas marinos donde predominaban las áreas pantanosas. Esta época del Paleozoico estaba caracterizada por albergar una amplia diversidad de seres adaptados al medio acuático. Por ello, este periodo es popularmente conocido como "la era de los peces", no obstante, también es destacado por ser clave en el paso de los primeros vertebrados del mar a la tierra, cuando aparecieron los primeros anfibios.

El advenimiento de los anfibios, adaptados a vivir sumergidos y sobre la superficie, fue un acontecimiento en la historia de la evolución que sirvió a los vertebrados de pasarela a la conquista de la tierra. Estos adoptaron una serie de adaptaciones para sobrevivir fuera del agua, como la locomoción avanzada. Hasta ahora, se pensaba que esta aclimatación surgió con la llegada de los amniotas (reptiles, aves y mamíferos). El nuevo estudio contradice esta creencia y sugiere que la locomoción terrestre eficiente apareció antes de lo que se pensaba.

Referencia bibliográfica:

John Nyakatura, Kamilo Melo et al. “Reverse-engineering the locomotion of a stem amniote”, enero de 2019, Nature, DOI: 10.1038/s41586-018-0851-2

Para más información: Agencia sinc

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