ปลาเดินบกและหุ่นยนต์แสดงคุณค่าของส่วนเสริมในการคลานขึ้นไปบนเนินทราย
นักวิจัยสำรวจว่าสัตว์มีกระดูกสันหลังสามารถก้าวย่างก้าวแรกบนบกได้อย่างไร เว็บสล็อต นักฟิสิกส์ Daniel Goldman จาก Georgia Tech ในแอตแลนตากล่าวว่าเมื่อสัตว์มีกระดูกสันหลังยุคแรกบุกครองดินแดน 360 ล้านปีก่อน หางของพวกมันอาจมีความสำคัญอย่างยิ่งในการช่วยให้พวกมันปีนขึ้นไปบนทรายหรือโคลนที่ลาดเอียง พื้นผิวเหล่านี้สามารถเปลี่ยนจากกองของแข็งเป็นสไลด์ที่ลื่นไหลซึ่งทำให้นักปีนเขาลื่นไถลและล้มลง อย่างไรก็ตาม การใช้หางอย่างถูกวิธีในท่าเดินแบบกระโดด-สวิงช่วยให้ปลาตัวเล็ก ๆ ที่เรียกว่าปลาตีนและหุ่นยนต์ผู้บุกรุกเนินทรายได้ขึ้นไปบนทางลาดที่ลื่นโกลด์แมนและทีมสหวิทยาการรายงานในวิทยาศาสตร์ 8 กรกฎาคม เป็นงานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับวิธีที่สัตว์และหุ่นยนต์สามารถรับมือกับพื้นผิวที่ทุจริตได้
ด้วยการกดหางตามจังหวะที่เหมาะสม “จากนั้นคุณสามารถหลีกหนีจากการใช้แขนขาที่ย่ำแย่และยังคงได้รับแรงขับเคลื่อน” โกลด์แมนกล่าว สัตว์มีกระดูกสันหลังที่บุกเบิกไม่ได้ “ต้องเป็นนักเต้นบัลเลต์”
การศึกษาหน้าที่ของหางในสัตว์มีกระดูกสันหลังในยุคแรกๆ เหล่านี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ส่วนหนึ่งเป็นเพราะบันทึกฟอสซิลที่ไม่ดี นักบรรพชีวินวิทยาพบฟอสซิลหางที่สมบูรณ์ค่อนข้างน้อยจากสิ่งมีชีวิตในช่วงเปลี่ยนผ่าน สเตฟานี เพียร์ซ ผู้ดูแลซากดึกดำบรรพ์สัตว์มีกระดูกสันหลังที่พิพิธภัณฑ์สัตววิทยาเปรียบเทียบของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว เธอและเพื่อนร่วมงานได้เสนอว่าผู้บุกรุกที่ดินในยุคแรกๆ ที่ชื่อIchthyostegaได้เคลื่อนแขนขาขวาและซ้ายไปข้างหน้าพร้อมกัน คล้ายกับที่คนที่ใช้ไม้ค้ำยันกวาดการสนับสนุนไปข้างหน้าพร้อมกัน ดังนั้น “ไม้ค้ำยัน” อย่างที่เรียกว่า อาจเป็นรูปแบบของการเคลื่อนไหวแบบเตตราพอด
ในบรรดาสายพันธุ์สมัยใหม่
ปลาหางโตที่มีตาโปนตัวเล็กที่เรียกว่าปลาตีนค้ำยันตามครีบหน้าของมันเมื่อออกผจญภัยไปยังดินแดนแห้งแล้ง โกลด์แมนได้ศึกษาการเคลื่อนไหวของงูและเต่าบนพื้นผิวที่ท้าทาย บางครั้งก็แข็ง และบางครั้งก็ไหลเหมือนทราย ห้องทดลองของเขาร่วมมือกับนักชีววิทยาปลาตีนเพื่อดูว่าสัตว์ที่มีท่าเดินค้ำยันสามารถรับมือกับวัสดุที่เปลี่ยนแปลงได้อย่างไร บนพื้นผิวเรียบ นักเล่นตีนตะขาบแทบจะไม่เคยทำอะไรพิเศษกับหางของมันเลย นักวิจัยพบว่าบนพื้นทรายเอียงขึ้น 20 องศา แต่ปลาได้เพิ่มการกดหางด้วยเกือบทุกขั้นตอน
เพื่อวิเคราะห์การมีส่วนร่วมของการผลักหางนั้น โกลด์แมนและเพื่อนร่วมงานได้ส่งหุ่นยนต์สองขาที่มีหางที่สามารถเคลื่อนย้ายขึ้นไปบนเนินลาดของอนุภาคพลาสติกหรือเมล็ดงาดำ (ทรายเป็นอันตรายต่อชิ้นส่วนของหุ่นยนต์) การวางหางไว้ด้านใดด้านหนึ่งแล้วกดเข้าไปในช่วงเวลาที่เหมาะสมถือเป็นเรื่อง “สำคัญ” บนทางลาด 20 องศา โกลด์แมนกล่าว เมื่อไม่มีหาง หุ่นยนต์มักจะขุดตัวเองลงไปในรู
สำหรับหุ่นยนต์วิจัย ระบบช่วยหาง “ฟังดูเหมือนเป็นการซ้อมรบที่ธรรมดามาก แต่การจะอธิบายจริงๆ ว่าทำไมมันถึงใช้ได้ดีบนเนินทรายจึงไม่ใช่เรื่องเล็กน้อย” โกลด์แมนกล่าว ทีมสหวิทยาการได้คิดค้นวิธีการวิเคราะห์ขั้นตอนแรกของการปีนทางคณิตศาสตร์ “ปริมาณของฟิสิกส์ในขั้นตอนที่สองนั้นแย่มากเกินกว่าจะไตร่ตรอง” เขากล่าว
การแปลขั้นตอนแรกสำหรับหุ่นยนต์เป็นคำศัพท์แบบ tetrapod อาจต้องใช้ความคิดบ้าง ตัวอย่างเช่น Pierce ชี้ให้เห็นว่าIchthyostegaมีขาหลังขนาดใหญ่สองขาที่ดูไม่มีประโยชน์สำหรับขั้นตอนการออกกำลัง แต่อาจให้ความมั่นคงบนพื้นดินที่ท้าทายในลักษณะที่คล้ายหาง
รอยเท้าที่สงวนไว้ไม่กี่ชุดจากสัตว์มีกระดูกสันหลังยุคแรกๆ ที่จู่โจมหรือตั้งรกรากในดินแดนนั้นไม่แสดงร่องรอยการลากหางเลย โกลด์แมนยอมรับ อย่างไรก็ตาม นักชีวกลศาสตร์เชิงวิวัฒนาการ John Hutchinson จาก Royal Veterinary College of the University of London กล่าวว่า “นั่นเป็นตัวอย่างที่น้อยมาก” หากหางมีประโยชน์เป็นส่วนใหญ่บนทางลาด ป้ายต่างๆ ก็ทรุดตัวลงโดยไม่ทิ้งร่องรอยไว้ในบันทึกฟอสซิล เว็บสล็อต
