Un robot ayuda a entender c¨®mo se mov¨ªan por tierra los primeros vertebrados

Hace m¨¢s de 360 millones de a?os desde que se produjo uno de los grandes hitos de la evoluci¨®n: la transici¨®n del entorno acu¨¢tico al terrestre. Los primeros vertebrados tuvieron que plantar cara al dif¨ªcil reto de desplazarse por superficies fluidas, como la arena o el fango, en las que moverse era m¨¢s dif¨ªcil. La tarea se complicaba a¨²n m¨¢s si dichas superficies se encontraban en pendiente. ¡°La invasi¨®n exitosa de la tierra es uno de los eventos m¨¢s importantes de la historia de la Tierra, ya que es lo que llev¨® a la larga a la evoluci¨®n del ser humano¡±, explica Richard W. Blob, experto en Biolog¨ªa Evolutiva de la Universidad de Clemson (Carolina del Sur, Estados Unidos).

Blob y otros ocho investigadores han trabajado durante dos a?os en un estudio que trata de arrojar luz sobre las estrategias utilizadas por los primeros vertebrados para desplazarse por la tierra, y concretamente por esas superficies que suponen un mayor reto. Durante este tiempo, y bas¨¢ndose en el pez del fango (periophthalmus barbarus), analizaron en qu¨¦ consist¨ªan sus movimientos y elaboraron un modelo robot y un modelo matem¨¢tico para comprender la f¨ªsica que hay tras los desplazamientos de este animal. Su estudio concluye que los movimientos de la cola de estos animales pudieron haber supuesto un beneficio sustancial para los primeros tetr¨¢podos.

¡°Entender c¨®mo se mueven los animales es importante porque es cr¨ªtico para su supervivencia, y nosotros vamos m¨¢s all¨¢ de las superficies duras que han sido el foco de las mayor¨ªa de estudios previos¡±, concreta Blob. La evidencia f¨®sil revela que los primeros vertebrados en moverse por la tierra emergieron en h¨¢bitats pr¨®ximos a la costa, caracterizados por sus superficies fluidas, h¨²medas y blandas -como el fango o la arena. Estas se caracterizan por cambiar su forma, cediendo o estanc¨¢ndose en funci¨®n de la inclinaci¨®n de la pendiente o del peso que soporten.

El pez del fango como modelo biol¨®gico simple y representativo

En el desarrollo de este estudio, publicado en Science, los investigadores han elegido el pez del fango como modelo biol¨®gico ya que puede ejemplificar el movimiento de algunos de los primeros vertebrados en invadir la tierra, seg¨²n la evidencia f¨®sil. "Este es un animal peque?o que puede nadar bastante bien, pero adem¨¢s puede usar sus extremidades para impulsarse a s¨ª mismo sobre las superficies terrestres", explica Daniel I. Goldman, del Instituto de Tecnolog¨ªa de Georgia.

"Se trata de un animal que nos ha permitido analizar el movimiento con un n¨²mero m¨ªnimo de estructuras a controlar, ya que solo intervienen las dos aletas y la cola", concreta Blob. El pez del fango se mueve frecuentemente por la tierra, coordinando sus ap¨¦ndices y la cola para moverse. El estudio analiz¨® c¨®mo se desplaza de un ejemplar animal vivo de esta especie y, posteriormente, se cre¨® Muddybot, un modelo robot inspirado tambi¨¦n en el pez del fango pero esta vez completamente controlable por los investigadores. Este modelo fue creado con una morfolog¨ªa que representa una versi¨®n simplificada de un animal que se desplace apoy¨¢ndose en sus extremidades, como si se tratara de muletas. "El modelo robof¨ªsico nos llev¨® a la hip¨®tesis de que los primeros animales locomotores terrestres pudieron haber usado la cola como peque?a ayuda extra para desplazarse por las orillas o superficies de lodo, lo que habr¨ªa sido imposible de otra manera", indica Goldman.

La cola, clave cuando el aleteo no es suficiente

Los resultados obtenidos tanto del modelo matem¨¢tico como del biol¨®gico y del robot revelan que el uso de una estructura locomotora adicional (en este caso, la cola) que pueda ser movida de manera independiente es determinante para que el desplazamiento sea exitoso, incluso si el animal carece de una morfolog¨ªa o unos patrones de movimiento sofisticados.

El experimento se realiz¨® con superficies a diferentes grados de inclinaci¨®n, hasta los 20?, y los resultados obtenidos demuestran que la cola, adem¨¢s de ser un conductor primario del movimiento acu¨¢tico, juega una funci¨®n de propulsi¨®n muy importante en la locomoci¨®n terrestre, y su utilizaci¨®n supone en muchos casos la diferencia entre el ¨¦xito y el fracaso en los movimientos por tierra. En condiciones casi ¨®ptimas, el uso de la cola no afectaba en gran medida, pero s¨ª que lo hac¨ªa cuando la pendiente aumentaba y las condiciones del desplazamiento se complicaban.

Los investigadores creen que ser¨ªa interesante que en futuros estudios de los rastros f¨®siles, se tratara de encontrar signos de utilizaci¨®n de la cola por los primeros vertebrados terrestres que apoyaran lo descubierto en este estudio. "Tambi¨¦n ser¨ªa bueno explorar el movimiento en un rango m¨¢s amplio de materiales, tanto h¨²medos como secos", opina Blob.