問題來了，史前動物如何行走？

這塊出土於德國的Orobates pabsti化石驚人的完整。攝影：PHIL DEGGINGER / ALAMY STOCK PHOTO

撰文：JASON BITTEL

3億年前，地球上生活著一種奇怪的動物Orobates pabsti，體型只有小狗那麼大。大多數人並不知道這個名字，但科學家認為，它是爬行動物、恐龍、鳥類甚至哺乳動物最後的共同祖先的近親。

現在，科學家們不僅知道O. pabsti曾經漫步在地球上，還知道了它們的走路方式。

O. pabsti很特別：在保存完好的骨骼化石和足跡化石里，它是目前已知最古老的生物。單獨的線索不足以證明什麼，但綜合起來就可以得出一個框架，科學家據此先後用電腦模擬和真實的機器人，重建了這種古代動物的步伐。

這項工作也幫助生物學家更好地了解動物的移動方式進化的時間和原因，這或將是我們邁出的第一步：揭開人類祖先以何種方式從海洋踏上陸地。

比如，科學家認為，O. pabsti可能更像凱門鱷，在今天的德國境內四處奔走。研究發表於1月16日的《自然》雜誌。柏林洪堡大學的進化生物學家、研究首席作者John Nyakatura表示，這太讓人驚訝了。此前，科學家認為，那時的動物走路方式更像蠑螈，四肢伸展，身體緊貼地面。

而凱門鱷則是另一種姿態：移動時，它們會把身體抬起來；這是一種高級運動形式，很多科學家認為幾百萬年後，被稱為羊膜類動物的卵生動物出現後，才發展出了這種形式。

Nyakatura說：「如果Orobates和羊膜類動物最後的共同祖先已經進化出了這種高級運動形式，那麼這似乎與卵生動物的進化沒有什麼聯繫。」

跟隨Orobates的腳步

為了更好地了解O. pabsti的步伐，科學家首先製作了骨骼的三維數字模型，接著通過計算機模擬，觀察O. pabsti用不同的步法踩出這些化石腳印時，會是什麼樣子。

法國巴黎綜合理工大學的生物機器人專家、研究合著者Kamilo Melo表示，很多種動物都會留下這樣的腳印，但它們的運動形式略有差異。比如，石龍子會讓四肢更貼近地面，而鬣蜥在行走時則會抬高上半身。

Nyakatura告訴我們，經過512次模擬後，一些步法很顯然在結構上是無法做到的，因為它們會導致O. P

absti的骨骼互相碰撞，或者腕關節斷裂。

機器人顯身手

但Melo表示，計算機模擬也不是萬能的，無法精確描摹一些因素，比如重力、摩擦和平衡。因此，團隊希望能在現實世界裡嘗試。他們用到了仿生機器人OroBOT。

通過調整某些參數，例如在移動時，這種古生物的脊椎會彎曲多少，四肢會伸展到多寬， 肩關節的活動範圍，科學家可以用OroBOT排除更多潛在的步法。Melo說，一些步法導致OroBOT跌跌撞撞，最後仰面摔倒，而這還不是最糟糕的。

「我們真的折斷了一根肋骨。」

最後，研究團隊判斷，凱門鱷那樣的步法匹配度最高。但為了確保研究方法可靠，他們又對凱門鱷和蠑螈做了同樣的實驗，看看能否僅憑腳印和數字骨骼模型，預測這些動物的移動。這些測試果然得出了類似我們在自然中看到的步法，研究人員知道自己沒有錯。

「發起挑戰」

Nyakatura強調，所有這些技術以前都曾試過，但到目前為止，還沒有人在一項實驗中用上所有技術。「我想我們有理由自豪。」

紐約理工大學的比較解剖學家Julia Molnar也同意這一評價，她認為這篇論文建立了該領域的新標準。

Molnar說：「在研究滅絕動物的運動方面，他們發起了一項挑戰。」從長遠來看，像O. pabsti這樣不太著名的生物很有價值，可以幫助我們更好地了解遙遠的祖先如何在陸地上生活。

「這是一個特別棒的故事，而那只是開始，」Molnar說道。

（譯者：Sky4）

來源：國家地理中文網（官V）

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