Pourquoi n’avons-nous pas de queue ?

Est-ce que une queue aurait pu permettre à des vertébrés anciens à faire la transition de l'eau à la terre ? Pour répondre à cette question des scientistes on fait une étude novatrice.

L'hypothèse testée est que la queue aurait joué un rôle important dans l'évolution des vertébrés terrestres dans le sens qu’elle rendait possible à  stabiliser le corps dans l’environnement terrestre. L’interrogation a réuni des experts en physique, biologie, robotique et mathématiques, qui ont exploré la question par une variété de méthodes expérimentales.

Tout d'abord, ils ont exploré les mouvements de l’oxudercinae africaine. C’est un poisson amphibie qui vit dans des zones marée près de rivages et utilise ses nageoires avant, supporté par des agitations de leurs queues, pour se déplacer sur la terre. L’oxudercinae est l'un d'une poignée d'animaux vivants ayant une structure corporelle potentiellement proche aux les premiers vertébrés terrestres.

En laboratoire les mouvements de ce poison ont été enregistrés dans un environnement semblable aux berges où les premiers animaux terrestres peut-être ont vu le jour. Il a été observé que si les oxudercinaes utilisent leurs queues en montant une pente de sable assez incliné, ils réussissent très bien mais quand ils ne le font pas ils échouent.

Ensuite, les chercheurs ont développé un robot qui dans une façon simplifiée est capable d’imiter les mouvements du oxudercinae, appelé MuddyBot. Parce que programmable, les chercheurs pouvaient systématiquement varier les mouvements des nageoires et de la queue. Le bût était de savoir quelles mouvements coordonnés qui rendaient Muddybot le plus performant pour la tâche de monter sur une pente de sable. Ils ont appelé cette approche « robophysics », une nouvelle manière de comprendre le comportement des espèces perdu depuis longtemps.

Enfin, ils ont utilisé une méthode mathématique appelée : mécanique géométrique, (elle a été développés dans les années 1980 par le physicien et lauréat du prix Nobel Frank Wilczek et son élève Alfred Shapere), pour analyser toutes les manières possibles dont l'MuddyBot peut se déplacer sur différentes surfaces. Cela a permet de déterminer quels types de mouvements qui peuvent, ou ne peuvent pas, rendre possible pour une espèce de se tirer vers le haut sur une pente sablonneuse. Ce processus a également servi à développer une meilleure compréhension de la physique de sable et de la façon dont un milieu granulaire peut compresser ou glisser quand un animal essaie de monter sur une pente.

La conclusion à partir de ces expériences a conduit à l'hypothèse que l'utilisation de propulsion par la queue possiblement serait une adaptation critique qui a permis les premiers marcheurs sur la terre de se déplacer.

Il n’est impossible de conclure avec certitude si les premiers locomoteurs ont utilisé la méthode de l’oxudercinae. L'équipe est maintenant en train de concevoir d’autres robots avec le bût de tester des possibilités alternatives, y compris robots avec des mouvements typique pour les salamandres, qui déplacent leurs pieds diagonalement.