技术进步重现了古生物运动方式,远古世界正变得更加真实_文化_好奇心日报

夏志坚2019-01-22 06:52:44

技术“让我们对于过去的重建变得更具说服力”

Orbates pabsti 是一种已经灭绝的、比恐龙更为古老的陆生动物,被认为是羊膜动物的“祖先”。由于演化上的特殊地位,科学家们一直好奇这种远古生物是怎样爬行的。现在,借助 3D 打印技术和机器人模拟技术,在已有的化石基础上,一支国际研究团队解开了 Orbates pabsti 如何爬行的秘密,他们的研究结果发表在了 1 月 16 日出版的《自然》(Nature)上。

羊膜动物是除两栖动物外其他四足脊椎动物的统称,包括哺乳动物、爬行动物和鸟类。之所以称为羊膜动物,是因为这些动物的胚胎由多层膜保护。第一批羊膜动物大约出现在 3.1 亿年前,而用于这一研究的 Orbates pabsti 化石距今已有 2.9 亿年的历史

这具远古时代留存下来的化石于 2000 年在德国中部一家采石场发现,保存很完好,非常适合于 Orbates pabsti 运动形态的研究。除了这具保存完好的 Orbates pabsti 化石,科学家们还发现了这种体长 90 厘米的生物留下来的脚印化石。

古生物学界对于远古生物运动形态的研究往往只依赖于解剖学特征,因此对于古生物运动形态的推测通常比较模糊,并不精确。

而该项研究的第一作者、洪堡大学(Humboldt University)的进化生物学家 John Nyakatura 通过与瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology)的机器人专家 Kamilo Melo 合作,利用一系列先进的技术精确地再现了 Orbates pabsti 的爬行方式。

研究人员首先按照 1:1 的比例对这种史前生物的骨骼化石进行了精细的复制,然后测试了符合脚印特征的各种爬行方式,并根据解剖学的知识对其中不合理的爬行方式进行了排除。

找到了合适的爬行方式之后,研究人员用比例稍稍放大的机器龙模型 OroBOT 对这一爬行方式进行了反复再现。OroBOT 由 3D 打印的塑料和钢制部件连接构成,并由电机驱动。

利用 OroBOT,科学家们可以将重力和摩擦力对动物爬行的影响在 OroBOT 身上进行模拟,并通过与现存动物——比如蝾螈和鬣蜥——爬行方式的比较,对 OroBOT 的步态进行调整,从而找出了一种最为合理的爬行方式。

结果发现,Orbates pabsti 的爬行方式比科学家们此前所想的更为先进。

“它以一种相当挺拔(upright)的姿势爬行,”Melo 说:“它没有把它的肚子和尾巴拖在地上爬。”