Ve významném průlomu ve studii Limbleless Locomotion zdokumentoval mezinárodní tým vědců a modeloval dříve nezaznamenané únikové hnutí používané novorozeneckými žlutými Anacondas. Tento pohyb nazýval „s-start“ a představuje novou, neplanární lokomoce, kterou hadi krátce používají, aby uprchli z vnímaných hrozeb. Objev otevírá nové cesty ve studiu evoluce hadů a návrhu robotů s měkkým tělem.
Během nedávné studie vědci z University of Massachusetts Lowell a Washburn University v USA pozorovali nezdokumentovaný pohyb u novorozených hadů. Profesor Raghunath ChelaKkot, docent na Indickém technologickém institutu (IIT) Bombay, který byl součástí výzkumného týmu, řekl: „Kdykoli byli hadi během experimentů zpracováni nebo přistupováni, důsledně používali ne planar, přechodný lokomoce, aby se posunuli od výzkumného pracovníka.“
Pohyb hadů je tradičně klasifikován do tří hlavních typů: přímým řádkovým procházením, vlnovým zvlněným pohybem a vedlejším vlnovým pohybem, což je u pouštních druhů běžně pozorováno. Ne všechny pohyby však odpovídají těmto kategoriím a je stále více zřejmé, že konvenční klasifikace nezachycuje celý rozsah jejich přizpůsobitelných strategií.
V tomto případě řekl pan Chelakkot, had zvedne hlavu mírně a zamíchá se do tvaru „s“. S-křivka pak cestuje po svém těle a pohání ji dopředu. „Říkáme tomu“ únikový chůze „, protože zvedání těla není pro hady energeticky optimální a tato lokomoce si klade za cíl co nejrychleji pryč z cesty škody,“ řekl
S-start je přechodný pohyb, což znamená, že jej nelze nepřetržitě používat. Po každém pohybu musí had resetovat tvar S, než opakuje energeticky náročnou akci, aby dosáhl bezpečné vzdálenosti.
Mladá Anaconda se volila do S -Shape a poháněla se od hrozby – ideální pro projevení progrese. | Fotografický kredit: Zvláštní ujednání
Pro studium tohoto návrhu, tým zahrnující prof. L. Mahadevan (Harvardská univerzita), prof. Raghunath Chelakkot (IIT Bombay), Dr. Nicholas Charles (Harvard University), Prof. Mattia Gazzola (University of Illinois v Urbana-Champaign) a Prof. Bruce Young (Kirksville College of Osteopathic Medicine). Reprezentovali hadí tělo jako flexibilní, aktivní vlákno, což jim umožnilo simulovat pohyb a porozumět základní fyzice.
Pan Chelakkot poznamenal: „Klíčovou výzvou v modelování je určování vnitřní síly a točivého momentu – v podstatě kroucení -, které během lokomoce obnovují komplexní postoj hada.“
K jejich překvapení vědci zjistili, že pohyb lze replikovat pomocí pouze tří lokalizovaných točivých pulsů pohybujících se různými směry podél těla směrem k ocasu. „Počáteční držení těla během pohybu S-start je komplikované, protože zahrnuje v rovině (na podlaze) a mimo rovinu (zvednuté z podlahy) ohýbání banačního těla. Bylo překvapením, že relativně jednoduché rozdělení točivého momentu na elastickém vláknu by mohlo reprodukovat komplikované držení postoje zobrazené hadem,“ řekl.
Model také pomohl stanovit poměr točivého momentu hmotnosti k svalu, což vysvětluje, proč je pohyb vidět pouze v juvenilních žlutých Anacondas. Aby se pohyb provedl, musí mít had dostatečnou svalovou sílu, aby zvedl a otočil části těla a zároveň generoval dopředu. Mladiství, které jsou lehčí a svalnaté, mají ideální rovnováhu pro tuto lokomoci. Tým použil model k vytvoření fázového prostoru – mapu podmínek, jako je hmotnost a svalová síla, které umožňují, aby se stal S -start.
Zajímavé je, že když se S-Start opakoval v nepřetržitém cyklu, vyvinul se v bočníci, což je pohyb, který je obvykle pozorován u pouštních hadů, jako je chřestýš a rohatý zvár. Tento hladký přechod naznačuje možné evoluční spojení mezi nimi.
„Strukturální podobnosti mezi S-Start a bočními písmeny skutečně naznačují takovou možnost. Zdá se však, že novější zpráva o pohybu laso v hadi o lezení na stromech vykazuje variantu pohybu S.
Identifikací a modelováním S-startu vědci pomáhají překlenout mezery v klasifikaci hadí lokomoce. Studie také zdůrazňuje význam přechodných pohybů – krátkých, rychlých pohybů, jako jsou únikové výpady -, které jsou pro přežití zásadní. Zjištění by mohla sloužit jako základ pro navrhování robotů nové generace schopných složitého trojrozměrného pohybu.
Pan Chelakkot dodal, že jeho tým již takové aplikace zkoumá. „Jedním zajímavým směrem bude rozšíření rámce elastických vláken na jiné typy lokomoce bez lichů a řešení rozmanitosti vykazované velkou třídou bez limmových druhů, jako jsou hady, červi atd. Dlouhodobý cíl je učinit přesné kvantitativní předpovědi pomocí elastické teorie, což umožňuje použití numerických modelů, které mají být použity pro syntézu limblesingových robotů,“ řekl.
Publikováno – 20. července 2025 14:34
