Quick Look
研究人员开发出一种仿生机器人，演示鱼类陆地行走机制，或可阐明早期陆地脊椎动物如何上岸并适应新环境。该研究发现，起伏式三脚步态是趋同进化的结果，而非共同祖先。
AI-generated summary
Why It Matters
研究人员开发出一种仿生机器人，用于演示为何有些鱼类可以在陆地上行走。这项研究成果或可阐明，数百万年前最初的陆地脊椎动物如何上岸并适应新环境。研究发现，作为趋同进化的结果，起伏式三脚步态存在于亲缘关系较远的鱼类类群中。
中新网北京6月3日电 (记者 孙自法)施普林格·自然旗下学术期刊《自然-通讯》最新发表一篇机器人学论文称，研究人员开发出一种仿生机器人，用于演示为何有些鱼类可以在陆地上行走。这项研究成果或可阐明，数百万年前最初的陆地脊椎动物如何上岸并适应新环境。
研究发现，作为趋同进化的结果，起伏式三脚步态存在于亲缘关系较远的鱼类类群中(图片来自论文)。施普林格·自然 供图
该论文介绍，多鳍鱼、鲇鱼和肺鱼等一些现生鱼类能在陆地上行走。过去的观察表明，尽管这些鱼的鳍和身体形状各异，这些物种都采用大致相似的移动方式，包括利用尾部推动身体前进，同时用两个前鳍提供稳定性和支撑，论文作者称之为“起伏式三脚步态”。虽然动物的游泳和陆地行走都已得到充分研究，但陆地鱼类的移动模式主要基于物种特异的观察，导致难以确定统一的原理。
在本项研究中，论文第一作者和通讯作者、英国剑桥大学Michael Ishida与同事及合作者一起，根据塞内加尔多鳍鱼和其他“会走路的鱼”的运动特征，制作出一个计算机模型。进一步模拟显示，这些物种遵循同样的运动原理：用前鳍或头部锚定身体，用尾部围绕该锚点推动身体向前。在与塞内加尔多鳍鱼的条件高度吻合的情况下，行走速度最快且效率最高。
论文作者随后制作一个实体机器人进行验证，计算机和机器人模型都显示，这种步态在各种体型下均可有效运作。这一研究结果表明，鱼类有效的步态可能源于简单协调身体弯曲和地面接触，无需特化肢体。论文作者还认为，这一步行方式的趋同可能显示出不同物种共同面临的机械限制，而非共同的祖先关系。
论文作者总结表示，在形态各异的物种中识别出共同的机械特征，可能对重建最早的陆生脊椎动物的运动方式有重要意义。(完)
Open Questions
- What are the specific mechanical limitations that led to this convergent gait?
- How does this gait compare in efficiency to other forms of locomotion in early land vertebrates?
- What are the potential applications of this bionic robot beyond understanding fish locomotion?
