Robotik: Forscher lassen prähistorisches Tier auferstehen
Nur Fossilien sind von einem rund 300 Millionen Jahre alten Wirbeltier geblieben. Mithilfe eines Roboters haben Forschende der EPFL entschlüsselt, wie sich das Tier fortbewegte. Und schaffen damit neue Einblicke in die Evolution des Laufens bei Landwirbeltieren.
Landwirbeltiere (Tetrapoda) lernten offenbar früher das effiziente Laufen an Land als bisher angenommen. Das schliessen Forschende der ETH Lausanne (EPFL) und der Humboldt- Universität zu Berlin aus Computersimulationen und Studien mit einem Roboter, mit denen sie die Fortbewegung eines prähistorischen Wirbeltiers nachbildeten. Davon berichten die Wissenschaftler um Auke Ijspeert von der EPFL im Fachblatt "Nature".
Orobates pabsti lebte vor etwa 290 Millionen Jahren, also vor der Zeit der Dinosaurier. Dieser Pflanzenfresser ist das älteste Wirbeltier, für das Forschende gut erhaltene Fossilien mit versteinerten Fussspuren verknüpfen können, wie die EPFL mitteilt. In der Evolution steht Orobates ausserdem zwischen Amphibien und den für ihre Fortpflanzung vom Wasser unabhängigen Reptilien und Säugetieren. Dies machte das Tier zu einem idealen Kandidaten, um die Evolution der Fortbewegung bei Landwirbeltieren zu ergründen.
Erst im Computer, dann als OroBOT
Zu diesem Zweck erstellten die Forschenden der Humboldt-Universität eine Computersimulation des Skeletts anhand von Fossilien von Orobates und biomechanischer Daten zu noch lebenden Amphibien und Reptilien mit ähnlichem Körperbau. Anhand dieses Modells bildeten sie seinen Gang nach – mit den fossilisierten Fussspuren als Kontrolle, ob die Animation ähnliche Fussspuren erzeugte. Parallel dazu bauten die EPFL-Forscher Kamilo Melo und Tomislav Horvat einen Orobates-Roboter, den OroBOT. Dieser erlaubte, verschiedene Hypothesen über die Fortbewegungsdynamik des Tiers in der realen Welt mit ihren physikalischen Gesetzen zu prüfen.
Hunderte Gangarten testeten die Wissenschaftler und bestimmten, welche Orobates tatsächlich an den Tag gelegt haben könnte und welche nicht. Durch Analyse, unter anderem wie viel Energie die verschiedenen Fortbewegungsarten brauchten, wie stabil die Bewegung dabei war und wie sie zu den Fussspuren passte, konnten die Wissenschaftler die wahrscheinlichste Gangart bestimmen. Demnach ähnelte der Gang von Orobates dem heutiger Kaimane, hielt sich also eher aufrecht auf seinen vier Beinen und nicht zusammengesunken wie Salamander. Eine energiesparendere Gangart mit gestreckteren Beinen könnte sich demnach früher entwickelt haben als bisher angenommen. Nämlich vor dem gemeinsamen Vorfahren von Reptilien und Säugetieren. (sda)
