机器人展示鱼如何“上岸”行走

科学家开发了一种仿生机器人，用于展示鱼类如何在陆地上行走。这或许能够提供新的见解，阐明最初的脊椎动物是如何上岸并适应新环境的。相关研究结果6月2日发表于《自然-通讯》。

仿生机器人。图片来源：Michael Ishida

一些现生鱼类，如多鳍鱼、鲇鱼和肺鱼能够在陆地上行走。过去的观察表明，尽管鳍和身体形状各异，但这些物种都采用了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的支撑。研究人员称之为“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，因此难以确定统一的原理。

在这项研究中，英国剑桥大学的Michael Ishida和同事根据塞内加尔多鳍鱼和其他“会走路的鱼”的运动特征，制作了一个计算机模型。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，达到最快行走速度且效率最高。

作者随后制作了一个实体机器人来验证这些结果。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。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。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。

研究人员认为，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具有重要意义。