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Investigadores resucitarán en forma de robot una criatura fósil extinta hace mucho tiempo

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Investigadores resucitarán en forma de robot una criatura fósil extinta hace mucho tiempo

Hasta ahora, cuando los científicos e ingenieros han desarrollado robots blandos inspirados en organismos, se han centrado en ejemplos vivos de hoy. Por ejemplo, hemos informado anteriormente sobre aplicaciones de robots blandos que imitan calamares, saltamontes y guepardos. Sin embargo, por primera vez, un equipo de investigadores ha combinado los principios de la robótica blanda y la paleontología para crear una versión robótica blanda de la pleurocistítida, una antigua criatura marina que existió hace 450 millones de años.

Las pleurocistítidas están relacionadas con los equinodermos modernos como las estrellas de mar y las estrellas quebradizas. El organismo es de gran importancia en la evolución porque se cree que es el primer equinodermo que era capaz de moverse: utilizaba una varilla musculosa para desplazarse sobre el fondo marino. Pero debido a la falta de evidencia fósil, los científicos nunca lo entendí claramente cómo el organismo utilizó realmente el tallo para moverse bajo el agua. «Aunque sus hábitos de vida y su postura se conocen razonablemente bien, los mecanismos que controlan el movimiento de su tallo son muy controvertidos», afirman los autores de un estudio publicado anteriormente centrado en el tallo del equinodermo. nota.

El robot blando recientemente desarrollado (también llamado «Rhombot»), réplica de una pleurocistítida, ha permitido a los investigadores decodificar el movimiento del organismo y varios otros misterios relacionados con la evolución de los equinodermos. En su estudio, también dicen que la réplica servirá como base para la paleobiónica, un campo relativamente nuevo que utiliza robótica blanda y evidencia fósil para explorar diferencias biomecánicas entre formas de vida.

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Haz una réplica de un robot blando.

Hay muchas razones por las que los científicos no intentan crear una versión robótica blanda de algo extinto y tan antiguo como la pleurocistítida. Es difícil entender cómo se movía el organismo porque no existe un análogo moderno. Además, la evidencia fósil proporciona sólo información limitada sobre cómo se movía un organismo. Por ejemplo, aunque algunos investigadores sugieren que las pleurocistítidas nadaban, otros apoyan que presentaba movimientos removibles o sinusoidales.

Para superar estos desafíos, los investigadores trabajaron con paleontólogos especializados en equinodermos. Recolectaron imágenes de fósiles, tomografías computarizadas y cualquier otra evidencia que pudieron encontrar, y luego usaron esos datos para diseñar el cuerpo y el tallo de la pleurocistítida. Posteriormente, utilizaron moldeo de elastómero e impresión 3D para construir las diferentes partes del robot según el diseño.

El organismo extinto que sirvió de base para el diseño del robot.
Agrandar / El organismo extinto que sirvió de base para el diseño del robot.

Cuando intentaron hacer que el robot se moviera usando la varilla (como la pleurocistítida real), se enfrentaron a otro desafío. “El actuador blando utilizaba alambre de nitinol, una aleación con memoria de forma (SMA) que a menudo se quemaba y se estiraba permanentemente. Esto requirió fabricar muchas varillas (se fabricaron casi 100) y reemplazarlas cuando se deterioraban”, dijo a Ars Technica Richard Desatnik, investigador principal y estudiante de doctorado en la Universidad Carnegie Mellon (CMU).

También fue difícil reproducir el eje muscular blando de las pleurocistítidas porque los investigadores no podían utilizar motores convencionales, que eran demasiado voluminosos y rígidos. “En su lugar, tuvimos que utilizar un cable especial de 'músculo artificial' hecho de una aleación de níquel y titanio que se contrae en respuesta a la estimulación eléctrica. Esto nos permitió crear un actuador en forma de varilla que iguala la flexibilidad de una varilla muscular natural”, añadió Carmel Majidi, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica en CMU.

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Luego, los investigadores realizaron simulaciones para ver cómo probablemente se movería el Rhombot bajo el agua. Descubrieron que una varilla más larga permitía un mejor movimiento. Según el estudio, esto es consistente con la evidencia fósil que sugiere la evolución de tallos más largos en las pleurocistítidas con el tiempo.

Después de estudiar las simulaciones, los investigadores colocaron el robot en un acuario de 42 × 42 pulgadas con una superficie inferior similar al fondo del mar. Realizaron varias pruebas, cada una de las cuales duró dos minutos, para examinar el movimiento del robot. «Demostramos que los pasos amplios y rápidos podrían haber sido más efectivos para estos equinodermos y que aumentar la longitud del tallo podría haber aumentado significativamente la velocidad con un costo energético adicional mínimo», dijeron los investigadores. nota en su estudio.

Estudiando animales extintos

Hacer réplicas funcionales de criaturas antiguas y extintas usando paleobiónica suena bastante interesante, pero ¿qué pueden decirnos los robots que el registro fósil no pueda decirnos? Lorsque nous avons posé cette question à Majidi, il a expliqué qu'en se concentrant uniquement sur des robots inspirés d'espèces existantes, les scientifiques pourraient perdre une grande opportunité d'apprendre les principes biologiques et évolutifs qui régissaient la vie de nombreuses autres formes de vida.

Por ejemplo, según una estimación, los organismos vivos modernos incluyen solo el 1 por ciento de toda la vida que alguna vez ha existido en la Tierra. “Podemos comenzar a aprender lecciones del 99 por ciento de las especies que alguna vez vagaron por la Tierra, en lugar de solo el 1 por ciento. Muchas criaturas tuvieron éxito durante millones de años y se extinguieron debido a cambios drásticos en su entorno”, dijo Majidi a Ars Technica.

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Las réplicas robóticas de estas criaturas proporcionan a los paleontólogos una poderosa herramienta para crear bancos de pruebas experimentales para examinar hipótesis sobre cómo se movían y evolucionaban estas antiguas formas de vida.

El estudio actual demuestra con éxito que la robótica blanda puede utilizarse potencialmente para «resucitar» organismos extintos y estudiar su locomoción y biomecánica. «Esto nunca se ha hecho antes dentro de la comunidad de robótica blanda y esperamos que inspire más investigaciones en esta área», añadió Desatnik.

PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2306580120 (Acerca de los DOI)

Rupendra Brahambhatt es una periodista y cineasta experimentada. Cubre noticias científicas y culturales y, durante los últimos cinco años, ha trabajado activamente con algunas de las agencias de noticias, revistas y marcas de medios más innovadoras que operan en diferentes partes del mundo.

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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La tierra inundada frente a Australia fue un punto de acceso aborigen durante la última edad de hielo, revelan 4.000 artefactos de piedra

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La tierra inundada frente a Australia fue un punto de acceso aborigen durante la última edad de hielo, revelan 4.000 artefactos de piedra

Un análisis de más de 4.000 artefactos de piedra descubiertos en una isla del noroeste de Australia proporciona información sobre la vida aborigen hace decenas de miles de años.

El descubrimiento destaca las “conexiones a largo plazo” que los pueblos indígenas tienen con la Australia moderna, dijo David Zeanaantropólogo de la Universidad Estatal de California en Sacramento y autor principal de un nuevo estudio que describe el análisis.

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Este extraño gusano tiene una «visión excepcional» y los científicos no saben por qué: ScienceAlert

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Este extraño gusano tiene una «visión excepcional» y los científicos no saben por qué: ScienceAlert

Hay globos oculares extraños en el reino animal en general, pero un tipo de gusano marino está dejando atónitos a los científicos.

Se llaman gusanos poliquetos alciópidos y sus ojos son sencillamente enormes. Juntos, los ojos pesan 20 veces el peso del resto de la cabeza del animal; para un humanoeso sería alrededor de 50 kilogramos (110 libras) por ojo.

Conocemos estos mirones gigantes desde hace un tiempo; lo que los científicos querían saber es qué ven los gusanos con ellos.

«Decidimos desentrañar el misterio de por qué un gusano transparente casi invisible que se alimenta en la oscuridad de la noche evolucionó para adquirir ojos enormes». dice el biólogo marino Michael Bok de la Universidad de Lund en Suecia. «Por lo tanto, el primer objetivo era determinar si los ojos grandes le daban al gusano una buena visión».

Su trabajo implicó una investigación detallada sobre la visión de tres especies de gusanos marinos nocturnos del Mediterráneo: torrea cándida, vanadis cf. FormosaY náyades cantrainiicada uno de los cuales luce un par gigante de mirones bulbosos.

Los investigadores realizaron estudios ópticos, morfológicos y electrofisiológicos de los ojos de estos animales de forma granular. Y los resultados revelaron que la familia de gusanos poliquetos Alciopidae a la que pertenecen las tres especies es capaz de ver objetos pequeños o distantes y seguir su movimiento.

Un collage con los ojos de los tres gusanos. vanadis cf. Formosa está en la parte inferior izquierda; torrea cándida arriba a la derecha ; Y náyades cantrainii abajo a la derecha. (Bok et al., actual. Biol.2024)

Dado que hasta ahora sólo se sabía que los vertebrados, artrópodos y cefalópodos tenían visión de objetos, esto es definitivamente algo inusual. La mayoría de los otros gusanos poliquetos tienen visión básica de baja resoluciónO fotorrecepción direccional que sólo detecta la presencia de luz y la dirección de su procedencia.

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“Esta es la primera vez que se demuestra una visión tan avanzada y detallada más allá de estos grupos”. dice el neurobiólogo y biólogo marino Anders Garm de la Universidad de Copenhague.

«De hecho, nuestra investigación ha demostrado que el gusano tiene una visión excepcional. Su vista es comparable a la de los ratones o las ratas, aunque es un organismo relativamente simple con un cerebro diminuto».

Aún no está claro por qué una criatura activa durante la noche en el fondo del océano necesita una agudeza visual tan refinada. Y realmente así parece; Si el cuerpo del gusano es lo suficientemente transparente como para permitirle esconderse, sus ojos deben permanecer lo suficientemente opacos para absorber la luz. Esto significa que los ojos deben conferir un beneficio que compense el riesgo de ser notados por los depredadores que pasan.

No sabemos con certeza cuál es este beneficio. Pero la investigación hecho hace casi 50 años ofrece una pista. En 1977, los científicos descubrieron que los ojos de estos gusanos eran más sensibles para detectar longitudes de onda ultravioleta. Esto sugiere que la vida marina nocturna tiene un secreto que aún tenemos que descubrir.

«Tenemos la teoría de que los propios gusanos son bioluminiscentes y se comunican entre sí a través de la luz. Si se utiliza luz azul o verde normal como bioluminiscencia, también se corre el riesgo de atraer a los depredadores. Pero si el gusano utiliza luz ultravioleta, permanecerá invisible». » garm explica.

«También puede ser que estén buscando presas bioluminiscentes ultravioleta. Pero de cualquier manera, esto hace que las cosas sean realmente emocionantes porque la bioluminiscencia ultravioleta aún no se ha observado en ningún otro animal. Así que esperamos poder presentar esto como el primer ejemplo». «

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La investigación fue publicada en Biología actual.

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Un nuevo estudio revoluciona las teorías ecológicas

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Un nuevo estudio revoluciona las teorías ecológicas

Nanuqsaurus, al fondo, y Pachyrhinosaurus, con el cráneo en primer plano, se encontraban entre las especies de dinosaurios incluidas en un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de Alaska Fairbanks y la Universidad de Reading que cuestiona la regla de Bergmann. Crédito: James Havens

Cuando agregas dinosaurios a la mezcla, a veces descubres que una regla simplemente no lo es.

Un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de Alaska Fairbanks y la Universidad de Reading desafía la regla de Bergmann, un principio científico del siglo XIX de que los animales en latitudes más altas y climas más fríos tienden a ser más grandes que sus parientes cercanos que viven en climas más cálidos. .

El registro fósil muestra lo contrario.

«Nuestro estudio muestra que la evolución de los diversos tamaños corporales en dinosaurios y mamíferos no se puede reducir a una simple función de latitud o temperatura», dijo Lauren Wilson, estudiante graduada de la UAF y autora principal de un artículo publicado en la revista. Comunicaciones naturales. “Encontramos que la regla de Bergmann sólo es aplicable a un subconjunto de animales homeotérmicos (aquellos que mantienen una temperatura corporal estable), y sólo cuando se considera la temperatura, ignorando todas las demás variables climáticas. Esto sugiere que la «regla» de Bergmann es en realidad la excepción y no la regla.

Examinando la regla de Bergmann en dinosaurios y especies modernas

El estudio comenzó con una simple pregunta que Wilson discutió con su asesor universitario: ¿Se aplica la regla de Bergmann a los dinosaurios?

Después de evaluar cientos de datos extraídos del registro fósil, la respuesta parecía ser un rotundo «no».

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El conjunto de datos incluía los dinosaurios más septentrionales conocidos por los científicos, los de la Formación Prince Creek en Alaska. Experimentaron temperaturas bajo cero y nevadas. A pesar de esto, los investigadores no encontraron ningún aumento notable en el tamaño corporal de los dinosaurios árticos.

Luego, los investigadores intentaron la misma evaluación con mamíferos y aves modernos, descendientes de mamíferos y dinosaurios prehistóricos. Los resultados fueron en gran medida los mismos: la latitud no predecía el tamaño corporal en las aves y los mamíferos modernos. especies. Había una ligera relación entre el tamaño corporal de las aves modernas y la temperatura, pero no ocurría lo mismo con las aves prehistóricas.

Los investigadores dicen que el estudio es un buen ejemplo de cómo los científicos pueden y deben utilizar el registro fósil para probar las reglas e hipótesis científicas actuales.

«El registro fósil abre una ventana a ecosistemas y condiciones climáticas completamente diferentes, lo que nos permite evaluar la aplicabilidad de estas reglas ecológicas de una manera completamente nueva», dijo Jacob Gardner, investigador postdoctoral de la Universidad de Reading y otro autor principal del estudio. estudiar. el papel.

Las reglas científicas deberían aplicarse a los organismos fósiles de la misma manera que se aplican a los organismos modernos, dijo Pat Druckenmiller, director del Museo del Norte de la Universidad de Alaska y uno de los coautores del artículo.

«No se pueden entender los ecosistemas modernos si se ignoran sus raíces evolutivas», afirmó. “Hay que mirar al pasado para comprender cómo las cosas llegaron a ser lo que son hoy. »

Referencia: “Gradientes latitudinales globales y la evolución del tamaño corporal en dinosaurios y mamíferos” por Lauren N. Wilson, Jacob D. Gardner, John P. Wilson, Alex Farnsworth, Zackary R. Perry, Patrick S. Druckenmiller, Gregory M. Erickson. y Chris L. Organ, 5 de abril de 2024, Comunicaciones naturales.
DOI: 10.1038/s41467-024-46843-2

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