Peixe-robô ajuda a entender a evolução dos vertebrados

Pesquisadores da Universidade de Cambridge desenvolveram um robô “peixe ambulante” e modelos computacionais para entender como peixes caminham em terra e como isso ajuda a explicar a evolução dos vertebrados há milhões de anos.
O estudo identifica um padrão de locomoção simples, a chamada marcha tripoidal ondulante, em que o peixe se impulsiona com a cauda e usa nadadeiras dianteiras ou a cabeça como apoio.
A hipótese é de que diferentes grupos evoluíram, de forma independente, o mesmo padrão básico, um exemplo de evolução convergente.
A pesquisa usa o bichir cinza (Polypterus senegalus) como referência e valida os modelos com evidências anatômicas, biomecânicas e reconstruções paleoambientais.
O trabalho contribui para entender a transição da água para a terra e demonstra o valor dos robôs como ferramentas para explorar cenários evolutivos.

O estudo combina um robô conhecido como peixe ambulante com modelos computacionais baseados em observações de peixes reais para explicar como algumas espécies modernas podem se locomover em terra firme. A pesquisa, realizada na Universidade de Cambridge, analisa como tais movimentos ajudam a entender a evolução dos vertebrados há milhões de anos.

A investigação mostra que diferentes grupos de peixes, não relacionados, desenvolveram de forma independente o mesmo padrão básico de locomoção, que reproduz na terra os movimentos usados na natação. O padrão é descrito como marcha tripoidal ondulante e seria uma solução antiga para escapar de predadores e transitar entre habitats sem membros especializados.

Os cientistas destacam que a locomoção, embora pareça simples, envolve o impulso da cauda com apoio nas nadadeiras dianteiras ou na cabeça. Embora já tivessem estudado exemplares isolados, esta é a primeira vez que se identificam princípios comuns de deslocamento em várias espécies.

Evidências e validação

Segundo Jonata Arruda, da UFPA, os princípios observados refletem milhões de anos de adaptações evolutivas dentro de espécies e entre grandes grupos. O estudo também aponta outros mecanismos de locomoção, como esqueletos hidrostáticos em minhocas e cutículas elásticas em nematódeos, sugerindo uma transição da água para a terra mais gradual e diversa.

Os pesquisadores desenvolveram um modelo computacional com base no movimento do bichir africano Polypterus senegalus e de outras espécies que caminham. O próximo passo envolveu a construção de um peixe-robô para testar as hipóteses, com resultados que se aproximam dos deslocamentos previstos pelo modelo.

O equipamento experimental mostrou que o movimento mais eficiente reproduz os deslocamentos observados no bichir e nos modelos computacionais. Os robôs, para os cientistas, funcionam como ferramentas para reconstruir cenários plausíveis da evolução vertebrada.

Contribuições da abordagem robótica

A equipe ressalta que robôs ajudam a explorar limites do que era biologicamente possível, funcionando como máquinas do tempo científico. Eles permitem testar hipóteses sobre movimentos, estabilidade e desempenho mecânico, além de reduzir incertezas sobre cenários evolutivos.

Segundo o pesquisador, robôs complementam estudos paleontológicos, pois fósseis revelam anatomia e sequência de transformações, enquanto robôs simulam movimentos e ecossistemas. A combinação de dados paleontológicos com evidências biomecânicas fortalece hipóteses sobre a transição da água para a terra.