劍橋大學的科學家團隊開發出一款機械魚，旨在解開早期脊椎動物如何在數億年前演化出在陸地行走的能力之謎。這種類魚的機械裝置還可以幫助闡明一些魚類如何在今天的陸地上行走。該團隊依賴電腦模型、對自然界中魚類的觀察，及其自身創造的機械魚，來提出一個基本理論。根據聲明，研究團隊發現多種無關魚類獨立演化出相同的基本行走步態，該步態本質上模仿了在陸地上的游泳動作。
使用現代技術解決進化問題
劍橋大學的研究揭示魚類行走的進化過程
劍橋的研究人員稱，魚類所採用的簡單行走模式被稱為「波動三腳架步態」，這種步態看起來相當笨拙，且涉及過多的擺動。但是，團隊表示，這是生物逃避掠食者或從一個棲息地移動到另一個棲息地的最古老解決方案之一，無需特殊的四肢。這一方法其實相當簡單：魚類可以利用尾部向前推進，同時用前鰭和頭部提供支撐。這一壯舉已在多種物種中觀察到，範圍從非洲肺魚到盔甲鯰魚不等。能夠以額外方式移動被視為一種進化優勢，使它們得以生存並擴展領土。
據團隊所述，過去曾有研究行走魚類的努力，但專注於單一物種。他們補充道，這是首次「跨多個物種識別統一的運動原則」。劍橋大學工程系的主要作者伊士達博士表示：「如果你能在陸地上行走，而你的掠食者卻不能，那麼你就能逃脱，並希望掠食者會離去。你也有能力從一個淺水環境移動到另一個，例如潮池。」這一趨同進化的例子——多個物種獨立演化出相似能力——也有助於他們理解第一批脊椎動物是如何從水中生活轉變為在陸地上生存。
科學家首先創建了一個基於灰鱸魚（原產於非洲）及其他行走魚類的運動的電腦模型。該模型揭示了幾個物種之間類似的運動模式。伊士達表示：「我們不斷看到這種反覆出現的行走動作，儘管它非常原始。許多不同的魚類，分佈在進化樹上，並且彼此之間並不密切相關，都如此行動。這是一種如此簡單的運動，可以從非常基本的起點重複出現。」伊士達補充道，游泳的魚類利用身體推進水中，「因此，如果你把這一動作放在陸地上，並給它一些移動前鰭的能力，那正是它所做的。」
機械魚與電腦建模
該團隊隨後設計了一個物理機械魚來測試其結果，發現最佳的運動方式與鱸魚的動作及電腦模型的結果非常相似。伊士達表示：「我們在機械魚上嘗試了各種不同的步態，而我們嘗試的其他步態都較慢。每當我們改變身體的彎曲方式，或彎曲的順序時，效果都會變差。令人驚訝的是，模擬和機械魚的最佳行走模式與真實魚類的行為一致。」該團隊計劃在化石魚類，例如 Tiktaalik 上測試該模型，Tiktaalik 是從水到陸地轉變的重要化石連結。
電腦建模與機器人技術的結合可能有助於確定這些古老物種最初是如何在陸地上行走的。這些研究結果已發表於《自然通訊》期刊。
