Mang sinh vật cổ đại trở lại dưới dạng robot

Rất lâu trước khi những con khủng long đầu tiên xuất hiện trên Trái Đất, đại dương đầy những sinh vật được gọi là ammonite (con cúc đá). Các nhà khoa học đang nghiên cứu để tạo ra một số loại ammonite robot, để xem các hình dạng vỏ khác nhau mà chúng tiến hóa đã ảnh hưởng đến sự di chuyển trong nước của chúng như thế nào.

Ammonite thuộc nhóm động vật không xương sống chân đầu (cephalopod) ở biển, các thành viên hiện đại của chúng bao gồm bạch tuộc, mực và mực nang. Tuy nhiên, không giống như những con vật trên, ammonite có lớp vỏ bảo vệ bên ngoài - và những lớp vỏ đó không duy trì một hình dạng nhất quán trong suốt hồ sơ hóa thạch.

Tiến sĩ David Peterman và giáo sư Kathleen Ritterbush cùng một nhóm nghiên cứu tại Đại học Utah gần đây đã bắt đầu xác định xem các hình dạng vỏ khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến sự vận động của ammonite. Để làm được như vậy, các nhà khoa học đã tạo ra robot ammonite có thể bơi tự do.

Mỗi robot có một lớp vỏ bằng polyme được in 3D với khoang kín nước bên trong, chứa các thiết bị điện tử bao gồm pin, bộ vi điều khiển, động cơ và một máy bơm nước chạy bằng cánh quạt. Ngoài ra còn có các khoảng trống chứa không khí và đối trọng, để tái tạo sự phân bố trọng lượng theo như loài ốc anh vũ - là loài cephalopod duy nhất ngày nay có vỏ.

Hơn nữa, các robot này nổi ở tầng giữa. Điều này có nghĩa là khi được đặt trong nước, chúng không bị chìm xuống đáy cũng như không nổi lên mặt nước.

Mỗi robot có hình dạng vỏ khác nhau, từ các đường xoắn tới độ dày lớp vỏ. Chúng được đặt xuống nước, sau đó được thả ra để có thể bơi tự do. Các chuyển động và vị trí của robot được một máy quay dưới nước ghi lại. Mỗi mô hình thực hiện khoảng một chục lần chạy riêng lẻ.

Khi phân tích cảnh quay, các nhà nghiên cứu thấy rằng mỗi hình dạng đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Ví dụ, các vỏ hẹp hơn tạo ra ít lực cản và ổn định hơn khi di chuyển thẳng trong nước. Các lớp vỏ rộng hơn, dù làm di chuyển chậm và tốn năng lượng hơn, nhưng lại có thể thay đổi hướng dễ dàng hơn - một đặc điểm có thể đã giúp các loại ammonite bắt mồi hoặc thoát khỏi kẻ săn mồi.

Peterman cho biết: “Những kết quả này cho thấy không có hình dạng vỏ tối ưu duy nhất. Chọn lọc tự nhiên là một quá trình biến động, thay đổi theo thời gian và liên quan đến sự đánh đổi chức năng và các ràng buộc khác. Loài cephalopod có vỏ bên ngoài là mục tiêu hoàn hảo để nghiên cứu những quá trình phức tạp này vì phạm vi thời gian sinh sống khổng lồ, ý nghĩa sinh thái, sự phong phú và tốc độ tiến hóa của chúng."