Ældgammelt fossil går igen: Forhistorisk landdyr er nu en robot
Tidligt landdyr var tilsyneladende bedre udviklet til land, end før troet. Det viser robotforskere.
orobates fossil padde gang orobot

Robotten Orobot er lavet udfra fossiler af skelet og fodspor fra fortidsdyret Orobates. (Foto: Tomislav Horvat (EPFL Lausanne), Kamilo Melo (EPFL Lausanne)

Det er næsten 300 millioner år siden, at vores forfædres firbenede fætter, Orobates pabsti, gik på landjorden.

Men i et laboratorium i Lausanne, Schweiz, går den nu rundt på alle fire ben igen. Eller, det vil sige, robotudgaven kaldet Orobot gør.

Et internationalt forskerhold har nemlig udfra fossiler designet en robot, som sandsynligvis bevæger sig på samme måde, som den rigtige Orobates gjorde.

»Vi kan ikke sige med 100 procents sikkerhed, at det var sådan, Orobates gik, men det er det mest sandsynlige udfra vores beregninger. Og det tyder altså på, at den har haft en mere avanceret gang, som, man først troede, udviklede sig senere,« siger medforfatter på studiet Auke Jan Ijspeert, der er professor ved Biorobotics Lab på EPFL i Schweiz, til Videnskab.dk. 

Studiet er netop udgivet i tidsskriftet Nature.

I videoen herunder, kan du se, hvordan forskerne bar sig ad.

Sig hej til vores nye firbenede ven Orobates pabsti. For næsten 300 millioner år siden gik den på landjorden, men nu har et hold forskere i et laboratorium i Schweiz fået den til at gå igen - altså i en robotudgave. I videoen herunder kan du se, hvordan de bar sig af, eller du kan klikke på linket og læse artiklen. https://videnskab.dk/teknologi-innovation/aeldgammelt-fossil-gaar-igen-forhistorisk-landdyr-er-nu-en-robot

Posted by Videnskab.dk on Thursday, January 17, 2019

En robot i fortidens fodspor

Det hele startede med, at biolog og juniorprofessor ved Humboldt-Universität i Berlin, Tyskland, John A. Nyakatura ville finde ud af, hvordan Orobates, der var en krybdyrslignende padde, bevægede sig.

»Jeg var i gang med at studere fossilet og havde lige været på en inspirerende konference om robotteknologi og bevægelse. Heldigvis kendte min kollega og medforfatter på studiet Kostas Karakasiliotis til robot-laboratoriet på EPFL i Schweiz,« siger han til Videnskab.dk.

Da forskerholdet blev samlet, fik de lavet 3D-billeder af et fossil af Orobates’ skelet. Billederne blev først til en geometrisk computermodel, og siden til en computersimulation af fysikken bag. 

For at gøre modellen mere nøjagtig brugte de endnu et fossil af Orobates’ fodspor, som de fik simulationen til at følge.

Sidst men ikke mindst analyserede de også nulevende krybdyrs bevægelser fra blandt andet salamandere, firben og leguaner gennem røntgenbilleder til sammenligning.

Robot tester udregningerne i virkeligheden

Simulationer stemmer dog ikke altid overens med virkeligheden. For at være sikker på, at de bevægelser, simulationen kommer frem til, kan fungere i den virkelige verden, er man også nødt til at teste dem i den virkelige verden.

Så forskerne byggede en robot.

»Det er en vigtig del af at teste de bevægelser, vi er nået frem til på computeren. Ellers kan man lave fejl. Jeg har for eksempel selv lavet en del forskning i svømmende bevægelser, og der er robotter meget vigtige, for det er utrolig svært at simulere vandets bevægelser. En robot gør det muligt at teste sit resultat i den virkelige fysik,« forklarer Auke Jan Ijspeert.

Heldigvis stemte robottens bevægelser fint overens med simulationen, som du kan se herunder. 

Går med ‘oprejste’ lemmer

Både på computeren og i laboratoriet viser forskernes model af Orobates, at den gik ‘oprejst’ og brugte benene til at løfte sig op fra jorden, når den gik. Og det er bemærkelsesværdigt, fortæller John A. Nyakatura:

»Man troede ikke, at Orobates havde så avanceret en gangart. De tidlige tetrapoder (firbenede dyr, red.) var mere klodsede på land. De bliver ofte sammenlignet med de nulevende salamandere, der ligger på maven og skubber sig frem. Det ser ikke så elegant ud på land,« siger John A. Nyakatura.

Forskerne sammenligner i stedet Orobates gangart med kaimanen, der er en alligatorart, som lever i Mellem- og Sydamerika.

Har Orobates haft sådan en oprejst gang, så er denne måde at bevæge sig på opstået tidligere, end forskerne troede, fortæller John A. Nyakatura.

kaiman orobates gang

Kaimanens ben gør den i stand til at løfte sig op fra jorden, i modsætning til salamanderen der padler sig fremad. Ifølge forskerne mindede Orobates mest om Kaimanen. (Foto: Shutterstock)

En gangart egnet til land

Orobates er en forfader til amnioterne.

Du kan selv være en amniot, tænker du måske. Men sandheden er, at vi alle er amnioter.

Amnioterne er nemlig de dyregrupper, vi i dag kender som pattedyr, krybdyr og fugle. Det er dyr, der er beskyttet af en membran, når de fødes, eller ægget lægges.

På den måde adskiller de sig fra padderne, hvis æg udtørrer, hvis de ikke lægges i vand.

Orobates levede midt i overgangen mellem padderne og amnioterne, og det vides ikke, hvordan den fik sit afkom.

»Dens gang kunne dog tyde på, at den ikke har været så afhængig af vand, som man måske ellers kunne forvente på så tidligt et tidspunkt,« fortæller Tobias Wang, der er professor på Institut for Bioscience - Zoofysiologi ved Aarhus Universitet og har kigget studiet igennem for Videnskab.dk.

Biolog: Oprejst gang kræver mere energi

Tobias Wang fortæller, at det er et flot og grundigt studie, men at det er svært at konkludere alt for meget om Orobates levevis ud fra dens gangart.

En ting er dog sikkert. Det er ikke helt omkostningsfrit at skifte til en gangart, hvor man skal løfte sig selv.

»Det kræver mere energi at løfte sin krop, frem for at ligge på maven. Det betyder, at man skal spise mere mad. For nogle dyr har det måske været en god byttehandel, mens det ikke har været det for andre,« siger Tobias Wang.

Forskerne har blandt andet udregnet Orobates bevægelsesmønstre udfra, hvilke bevægelser der bruger mindst mulig energi og har mest mulig stabilitet.

orobates fossil padde gang

Fossilet af Orobates' skelet, der har dannet grundlag for robotten. (Foto: Thomas Martens, Museum der Natur Gotha)

De første skridt kan være taget på lavt vand

Overgangen fra livet i havet til livet på land er stadig meget omdiskuteret blandt forskere, fortæller Tobias Wang.

Men overordnet set taler man både om, at der kan have været en fødemæssig fordel på land, samtidig med at man slap væk fra nogle rovdyr.

»Populært sagt er der tale om både et ‘push’ og et ‘pull’. At komme op på land kan have betydet, at man slap væk fra rovdyr i havet. Samtidig var der også kommet et helt andet planteliv på land, og de hvirvelløse dyr var der allerede, så der var også masser af føde,« siger Tobias Wang.

Ifølge Tobias Wang levede de første padder højst sandsynligt på lavt vand. Her kunne de skubbe sig frem på bunden med finner og samtidig bruge dem til at komme op og trække vejret.

»Men det er svært at sige, om vi nogensinde kommer til at vide det med sikkerhed,« siger han.

Professor: Robotter kan gøre os klogere på fortiden

Studier som det i Nature er ifølge Tobias Wang med til at sikre, at et spekulativt forskningsområde bliver mere videnskabeligt.

»Der har tidligere været frit lejde for mange tåbelige spekulationer på området omkring forståelsen af, hvordan uddøde arter fungerede. Det har nu udviklet sig til en rigtig videnskab med nogle metoder, der tillader egentlige undersøgelser af hypoteserne,« siger Tobias Wang.

Spørger man forskerne bag, er det også målsætningen.

»Hovedformålet er at give palæontologerne nogle nye redskaber, så de kan bruge de data, de indsamler, bedre. Robotter er et redskab til for eksempel at finde ud af, hvordan et dyr har kunnet bevæge sig,« siger Auke Jan Ijspeert.

Det lyder nobelt, men der er også noget at vinde for robotforskerne selv, uddyber han.

»Vi lærer også af dyrene. Det kan for eksempel være mere effektive måder at bevæge sig på, som kan blive inspiration for nye robotter, der skal være tilpasset et bestemt miljø,« slutter han.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.