Titta på en mudskipper klumpigt gå sin markbundna verksamhet, du skulle bli förlåten för att anta att detta var första dagen på planeten. Dessa fiskar tillbringar en stor del av sitt liv med att snurra och krama runt utanför vattnet, andas genom deras skinn och håller vatten i munnen och gälkamrarna. Och även om deras rörelser kan se slumpmässiga och otrevliga ut, mudskippers är tillräckligt skickliga för att klättra i träd, och har inga problem att släpa runt sig med sina bröstfenor i sand, lera, eller över slemmiga stenar. Av dessa anledningar, de gör stora studieämnen för forskare som försöker ta reda på hur de första ryggradsdjuren hissade sig upp ur havet för ungefär 360 miljoner år sedan.

En ny tidning i tidskriften Science utforskar skärningspunkten mellan biologi och fysik och gör ett gropstopp vid robotik. Genom att göra så, forskarna kom med en hypotes för att förklara hur djur som var vana vid att simma i de varma devonska oceanerna lyckades krypa runt på komplexa material som sand och lera när de gjorde strejk på land.

"Vi började arbeta med några problem för några år sedan med hur små kläckande havssköldpaddor lyckas kasta ner en strand med flera kroppslängder per sekund, "säger Dan Goldman, docent vid Georgia Tech School of Physics. "Det fick mig att undra över hur komplicerade rörelseapparaten hos de första ryggradsdjurens landdjur måste ha varit. Vilken typ av förmågor kan de ha haft när de övergick till en helt markbunden livsstil?"

Under de senaste två decennierna har robotar har blivit relativt enkla och billiga att göra, vilket innebär att forskare som studerar djurens rörelse nu kan göra en fysisk modell av ett djur, program i de viktiga aspekterna av deras rörelse, och sedan placera dem i olika scenarier. För detta projekt, forskargruppen insåg mudskipper, ett djur som tillbringar mycket av sitt liv på land, men vars lemmar och tillägg inte är de mest sofistikerade för promenader - för att uttrycka det artigt - var förmodligen så nära de kunde komma i anatomi och beteende till de första ryggradsdjur och våra avlägsna förfäder.

Forskargruppen observerade levande mudslippers och skapade matematiska och robotiska fysiska modeller för att bedöma hur en tidig lubber skulle ha klarat sig i olika underlag som grus, sand, eller lera, som alla kan vara knepiga på sina egna sätt - kolla in Georgia Tech -videon högst upp i denna artikel som förklarar hela processen. Baserat på vad de lärde sig av mudskippers, de förhistoriska landklubborna förmodade förmodligen starkt på svansen för att driva dem framåt, kompensera för eventuella misstag de gjorde med sina främre flippor eller fenor.

"Biomekaniska modeller görs vanligtvis på stel mark, "säger Goldman." Vi hävdar att de tidigaste substraten djuren måste flytta över var förmodligen granulära eller flytande, som är svårare att manövrera, särskilt när lutningen ökar. Det intressanta vi hittade i både roboten och de matematiska modellerna är att, medan det är uppenbart att mudskippers använder svansen för att driva sig över land, vi upptäckte att de använder dem på ett mycket kontrollerat sätt, som hjälper till att radera misstaget om de inte plattade ut sin fena på rätt sätt. "

Och, Säker, denna forskning hjälper oss att se till det avlägsna förflutna för att förstå hur de första landdjuren rörde sig, men det kan också hjälpa oss att gå mot vår framtid för att bygga robotar som kan manövrera ute i världen - eller till och med på andra världar.

"Denna skärningspunkt mellan biologi, robofysik och matematik är nytt och nu ännu mer tillgängligt, "säger Goldman." Roboter är fortfarande ganska primitiva i sin förmåga att röra sig över komplex mark. Vi tittar nu på salamandern, och hur närvaron av extra lemmar och förmågan att böja ryggen hjälper eller skadar rörelseförmågan. Detta kan göra det möjligt för människor att utveckla mer sofistikerade robotar som kan röra sig i mer realistiska miljöer. "

En mudskipper har ingen riktig tunga, så för att svälja byte, de slår mat med en vattenstråle ur sin och suger snabbt in den igen.