动物从海洋走向陆地可谓生命进化史上的里程碑，那它们究竟如何实现从游泳到步行的转变呢？瑞士科学家将用最新研制的水陆两栖机器人揭示其中的奥秘。这个机器人以火蜥蜴为模型，地上能走水中会游。
能走能游
据英国《独立报》3月9日报道，这个机器人长约0.83米，科学家采用火蜥蜴的身体构造，仿制了一根由9节黄色的塑料串成的长长的脊柱，并模仿其脊髓神经元，给每一节安装了电池和微型控制器，控制它的运动方向和方式。
当它在陆地上行走时，主要依靠身体下面的四条可以转动的“腿”和可弯曲成“S”形的脊柱。当它下水后，脊柱扭动的频率会加快，尾部提供前进的推动力，就像一条原始的鱼一样自由游动。
简单推断
瑞士联邦技术学院的物理学家奥克·伊扎斯佩特领导的研究小组推断，水生动物在爬上陆地之前，并不需要进化出全新的神经系统。实际上，从水生到陆生的转变过程可能是非常简单的。神经系统只需要在原有的基础上扩大工作范围，增加刺激四肢运动的功能。而当它下水时，其四肢不再使用并向后合起，一连串神经信号会沿着脊髓传递，加速其扭动速度，并开始蛇形游动。
由于火蜥蜴非常类似于4亿年前地球上第一个出现的长有四肢的两栖脊椎动物，因此科学家选择以其为机器人的模型。实验证明，根据火蜥蜴设计的两栖机器人能像真正的两栖动物一样适应水陆环境。
伊扎斯佩特在研究报告中称，这个机器人增加了特殊的肢体振荡器，使其能在陆地爬行。改变机器人“脊髓”内的电流大小便可以控制其运动模式。电流刺激越小，机器人的运动就放慢，以适应步行方式；反之，如果加大电流刺激，机器人运动速度加快，就能在水中游动起来。伊扎斯佩特说:“我们认为，机器人肢体的协调非常好，一旦你启动机器人肢体的振荡器，原来的神经系统便转向新的模式，这便是陆地运动的典型方式。”
脊椎神经
通过这个机器人，科学家也能对人类脊椎的神经系统进行更深入的了解。伊扎斯佩特在发表在《自然》杂志上的研究报告中称:“自然找到了完美的方式，形成脊髓内的复杂神经回路，并由此控制肌肉运动。”
科学家们设计出一种蝾螈样子的机器动物，它可以通过电控信号强度的改变在游泳和行走两种动作间自由转换，这也许能为科学家研究海洋动物向陆地动物的演进提供宝贵线索。
瑞士洛桑联邦理工学院的奥克·扬·艾斯皮特及其合作者设计了这种机器蝾螈，他们在3月9日出版的美国
《科学》杂志上介绍说，这种机器蝾螈体长85厘米，有一个类似两栖动物的中枢神经系统，其独特脊髓模型可接收到简单的电控制信号，借此控制动作转换。
研究人员为机器蝾螈设计了6个脊柱枢纽、4个可转动的肢关节、10个马达，可令它模仿两栖动物Ｓ型的身体起伏模式。许多两栖动物都是靠着这种Ｓ型波动模式让身体在陆地和水生环境中前行。由电脑无线传输发送的电信号，可以调节机器蝾螈的行动速度、方向和步态类型。这一调控机制与脊椎动物神经中枢发送信号的过程相类似。
研究人员介绍说，当用较低水平的电信号刺激机器蝾螈时，它会采取行走步态，而接收到高水平电信号时，它就会自动转换到快速的游泳运动方式。研究人员说，能够设计出这种无需重新改变关节或中枢神经系统，就能在行走和游泳之间转换的两栖类机器动物，可帮助科学家们理解并回答“最初的脊椎动物如何从海洋跃迁到陆地”等问题。
据介绍，蝾螈这种两栖动物被科学界认为是最早一批陆地脊椎动物，它是科学家们研究海洋动物从水栖到陆地早期进化过程的一种“关键动物”。
作者：
2007-3-11