Paleobionica “resuscita” organismo estinto da 450 milioni di anni

di Dudnic Radu
Pubblicato: Ultimo aggiornamento il 5 Min.

Introduzione alla paleobionica

La tecnologia nell’ambito della scienza è un dominio affascinante, permeato da scoperte rivoluzionarie. Sappiamo tutti quanto gli scienziati amino scavare nelle viscere della Terra per trovare le risposte a domande che nessuno si è mai fatto. Una di queste potrebbe essere: “Come si muoveva “Pleurocystites”, un’antico echinoderma estinto?”. A rispondere ci pensa la paleobionica.

Recentemente, in uno sforzo di coniugare la storia evolutiva con le tecnologie avanzate, nasce un nuovo dominio scientifico chiamato paleobionica. Grazie ad un innovativo studio interdisciplinare che combina l’analisi dei fossili, la simulazione computazionale e la robotica, ora si sa di più su come questi antichi organismi si spostavano nei mari primordiali.

“Paleobionica” e “Softbotica”

La paleobionica è un campo interdisciplinare che fonde la paleontologia con la bionica. La softbotica si occupa invece dello sviluppo e della progettazione di robot dotati di strutture morbide e flessibili, ispirate ai principi meccanici presenti in organismi biologici estinti.

«La “softbotica” è un’approccio per informare la scienza utilizzando materiali morbidi per costruire arti e appendici flessibili dei robot. Molti principi fondamentali della biologia e della natura possono essere spiegati pienamente solo se guardiamo indietro alla sequenza temporale evolutiva di come si sono evoluti gli animali. Stiamo costruendo robot analoghi a studiare come è cambiata la locomozione» ha affermato Carmel Majidi, autore principale dello studio

L’obiettivo della softbotica è quello di creare macchine moderne in grado di interagire con l’ambiente circostante in modo più flessibile e versatile, simile a come gli organismi estinti si adattavano all’ambiente circostante. In questo contesto i ricercatori della Carnegie Mellon University hanno “ridato vita” ad un organismo preistorico, lo “pleurocystites” echinoderma estinto da 450 milioni di anni.

Pleurocystites

Ma cosa è lo pleurocystites, ci si potrebbe chiedere? Lo pleurocystites è un’antico echinoderma, parente dei moderni ricci di mare, che usava un particolare stelo muscolare per muoversi. Si ritiene che questo organismo sia stato uno dei primi echinodermi capaci a muoversi utilizzando lo stelo muscolare. Ma siccome non esistono analogie moderne per fare confronti diretti, il suo meccanismo di locomozione è stato a lungo un mistero per paleontologi e scienziati.

Lo studio sulla paleobionica

Il team di ricercatori della “Carnegie Mellon University“, in collaborazione con paleontologi spagnoli e polacchi, hanno creato un connubio tra evoluzione e tecnologia, “ridando vita” a questo organismo, estinto quasi 450 milioni di anni fa. Il recente studio condotto da Richard Desatnik, Zach J. Patterson, Przemysław Gorzelak e Carmel Majidi mostra la presunta locomozione di questo antico echinoderma.

Per condurre la ricerca, sono stati selezionati tre campioni di fossili di pleurocystites che conservavano lo stelo muscolare. Questi campioni sono stati sottoposti ad una tomografia computerizzata microscopica per ottenere dettagliate immagini tridimensionali. Sono stati ottenuti circa 2000 scansioni per ciascun campione, dopodiché, sfruttando prove fossili e tecnologia di stampa 3D, i ricercatori del dipartimento di ingegneria hanno sviluppato “Rhombot“, una replica robotica dei pleurocystites.

Rhombot

Per portare queste scoperte dal virtuale al reale è stato sviluppato “Rhombot“, un robot biomimetico modellato secondo i dati tracciati dai fossili dei pleurocystites. Dotato di uno stelo muscolare in materiale elastico, Rhombot è stato protagonista di una serie di esperimenti, volti a testare le ipotesi emerse dalle simulazioni precedenti. I suoi componenti “morbidi”, stampati in 3D con elastomeri, imitano la flessibilità e la morfologia dell’antico echinoderma.

Le brachiole e lo stelo, composti da silicone rubber, ospitano al loro interno bobine in lega. Queste bobine, attivate dalla corrente elettrica, sfruttano il processo di riscaldamento di Joule per piegare il gambo elastico, emulando così il movimento di Pleurocystites. Rhombot è un nell’ambito della paleobionica, emula perfettamente il ponte tra l’evoluzione del passato e le tecnologie del presente.

I risultati della ricerca sulla paleobionica

L’approccio della ricerca non solo ricrea gli attributi fisici di queste creature ormai estinte, ma esplora anche i principi della loro locomozione. I risultati dello studio suggeriscono che i pleurocistitidi si muovevano sul fondo del mare sfruttando il loro stelo muscolare. Gli esperimenti hanno fatto notare che i pleurocystitides probabilmente si spingevano anteriormente con il loro stelo muscolare, utilizzando ampie “vampate” (vedi video) per massimizzare l’efficienza del movimento. Si è anche scoperto che all’aumentare della lunghezza del loro stelo incrementava notevolmente anche la loro velocità, senza però compromettere il consumo energetico.

Conclusioni

Il campo della paleobionica, in cui i robot sono progettati in base alle prove paleontologiche, offre immense possibilità per comprenderne l’ingegneria e l’evoluzione. Nonostante le sfide poste dai limitati reperti fossili, si tratta di una straordinaria esplorazione su come le creature estinte potrebbero essersi comportate ed evolute.

di Radu Dudnic


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