施普林格·自然旗下學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》最新發(fā)表一篇機(jī)器人學(xué)論文稱，研究人員開(kāi)發(fā)出一種仿生機(jī)器人，用于演示為何有些魚類可以在陸地上行走。這項(xiàng)研究成果或可闡明，數(shù)百萬(wàn)年前最初的陸地脊椎動(dòng)物如何上岸并適應(yīng)新環(huán)境。

研究發(fā)現(xiàn)，作為趨同進(jìn)化的結(jié)果，起伏式三腳步態(tài)存在于親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的魚類類群中(圖片來(lái)自論文)。施普林格·自然 供圖

該論文介紹，多鰭魚、鲇魚和肺魚等一些現(xiàn)生魚類能在陸地上行走。過(guò)去的觀察表明，盡管這些魚的鰭和身體形狀各異，這些物種都采用大致相似的移動(dòng)方式，包括利用尾部推動(dòng)身體前進(jìn)，同時(shí)用兩個(gè)前鰭提供穩(wěn)定性和支撐，論文作者稱之為“起伏式三腳步態(tài)”。雖然動(dòng)物的游泳和陸地行走都已得到充分研究，但陸地魚類的移動(dòng)模式主要基于物種特異的觀察，導(dǎo)致難以確定統(tǒng)一的原理。

在本項(xiàng)研究中，論文第一作者和通訊作者、英國(guó)劍橋大學(xué)Michael Ishida與同事及合作者一起，根據(jù)塞內(nèi)加爾多鰭魚和其他“會(huì)走路的魚”的運(yùn)動(dòng)特征，制作出一個(gè)計(jì)算機(jī)模型。進(jìn)一步模擬顯示，這些物種遵循同樣的運(yùn)動(dòng)原理：用前鰭或頭部錨定身體，用尾部圍繞該錨點(diǎn)推動(dòng)身體向前。在與塞內(nèi)加爾多鰭魚的條件高度吻合的情況下，行走速度最快且效率最高。

論文作者隨后制作一個(gè)實(shí)體機(jī)器人進(jìn)行驗(yàn)證，計(jì)算機(jī)和機(jī)器人模型都顯示，這種步態(tài)在各種體型下均可有效運(yùn)作。這一研究結(jié)果表明，魚類有效的步態(tài)可能源于簡(jiǎn)單協(xié)調(diào)身體彎曲和地面接觸，無(wú)需特化肢體。論文作者還認(rèn)為，這一步行方式的趨同可能顯示出不同物種共同面臨的機(jī)械限制，而非共同的祖先關(guān)系。

論文作者總結(jié)表示，在形態(tài)各異的物種中識(shí)別出共同的機(jī)械特征，可能對(duì)重建最早的陸生脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式有重要意義。(完)