Si hay una característica que hace que las películas y series de ciencia ficción sean actualmente muy creíbles es la esmerada representación de animales mitológicos, de ficción o de épocas pasadas. Los dragones de Harry Potter o de Juego de tronos, los dinosaurios de Parque Jurásico, los orcos y troles de El señor de los anillos se mueven de manera muy real, los músculos parecen contraerse bajo la piel, las articulaciones son flexibles y todos muestran un movimiento natural. Talmente parece que estén vivos, a diferencia de los movimientos rígidos y antinaturales de las películas antiguas. Inicialmente, Disney y otras productoras ya utilizaron efectos de rotoscopia en que, mediante la grabación de movimientos en humanos y la "superposición" con dibujos animados, se creaba la ilusión de realidad, pero han sido la inclusión de efectos especiales generados por ordenador y las simulaciones digitalizadas 3D las que han revolucionado el cine y los juegos de ordenador. La ciencia también ha utilizado estos recursos para hacer divulgación, quizás sin invertir tanto dinero, pero de forma bastante digna en muchos casos.
Pues bien, en un artículo de esta semana, científicos e ingenieros se han aliado para dar vida, con un nivel de perfección técnica altísimo, a los movimientos de un animal reptiliforme, Orobates pabsti, de hace unos 280 millones de años —muy anterior a la época de los dinosaurios—. ¿Qué tiene de particular este animal? Pues que en Alemania encontraron un conjunto de fósiles muy bien conservados, con todos los huesos y articulaciones intactas, así como huellas que dejó haciendo camino sobre tierras fangosas. Y ahora me podéis preguntar: ¿y qué pasa con esta especie fósil para que haya atraído la atención y los esfuerzos de la investigación científica? En el Paleozoico, la gran mayoría de los animales vivían en el mar y las zonas costeras, y en la época de este fósil había una explosión de especies diferentes de peces y también de anfibios, dado que ya había empezado la conquista del medio terrestre. Sin embargo, Orobates vivía lejos de la costa, en las montañas, donde se alimentaba de hierbas y otras plantas, lo que indica que ya era un animal terrestre y no un anfibio.
El paso de la vida en medio acuático a la vida en medio terrestre implicó toda una serie de adaptaciones fisiológicas importantes
El paso de la vida en medio acuático a la vida en medio terrestre implicó toda una serie de adaptaciones fisiológicas importantes. Así, por ejemplo, la piel se hizo escamosa y dura para evitar la deshidratación por exposición continuada al aire, la respiración cambió de branquial a pulmonar y los animales pasaron a ser amniotas. Los huevos de los amniotas presentan muchas más membranas protectoras del embrión, con producción de líquido interior (líquido amniótico) para permitir la flotación y la supervivencia del feto y con un caparazón exterior resistente a la desecación. A su vez, eso acabó llevando a la fecundación interna y al desarrollo sin metamorfosis. La locomoción de los animales también cambió: de arrastrarse sobre la barriga a desarrollar una movilidad levantada, como la mayoría de tetrápodos terrestres, en los que las patas tienen más fuerza y el movimiento es más eficiente.
Resulta que peces y anfibios son anamniotas (sus huevos no tienen amnios), mientras que reptiles, pájaros y mamíferos somos amniotas. Y Orobates es un escalón entre unos y otros, está situado en la base del linaje de los amniotas, de características ancestrales; por tanto, es un modelo ideal para estudiarlo e inferir cómo los animales terrestres pasaron de un tipo de movimiento al otro. Qué cambios hubo en las articulaciones, en los músculos, en la columna vertebral con el fin de convertirse en tetrápodos y, en algunos casos, bípedos —como lo son las aves y lo somos los humanos. ¿Cómo se movía Orobates? ¿Como una salamandra torpe a medio camino entre el agua y la tierra o ya se movía eficientemente, como lo hace un cocodrilo o un lagarto?
'Orobates' es un escalón entre peces y anfibios, y reptiles, aves y mamíferos
Para estudiar cómo se movía este animal, los científicos han creado dos tipos de simulaciones, cinemáticas y dinámicas, y han probado los movimientos en un robot que han construido a piezas y articulado como si fuera un esqueleto de Orobates. Es el OroBOT, de más de 6 kg de peso y con el que se pueden probar las diferentes hipótesis. Evidentemente, primero hay que obtener datos de animales de especies existentes. Así que, con los permisos correspondientes, los científicos grabaron con rayos X el movimiento de un anfibio (la salamandra) y de tres animales amniotas (la iguana, el caimán y un lagarto). De este modo analizaron todos los movimientos que hacen para observar similitudes y diferencias. También grabaron la cadencia y la distancia de las huellas de los animales con el fin de proyectar los movimientos sobre las huellas fósiles. Estos datos se digitalizaron, así como la posición relativa de los huesos y las articulaciones de los fósiles, para después hacer simulaciones de locomoción y plausibilidad anatómica, considerando fuerza requerida, articulación, equilibrio, precisión y fuerza de reacción del suelo. Solo las simulaciones por ordenador que pasaban el filtro podían ser programadas y probadas con el OroBOT, un verdadero biorrobot de un fósil (¿un O-ROBOT?). Después de hacer múltiples pruebas con el robot, los científicos han comprobado que, según sus datos, Orobates no se arrastraba, sino que se movía tal como lo hacen cocodrilos y caimanes, con mecanismos de locomoción mucho más avanzados de lo que se creía hasta ahora.
National Geographic i agencia Sinc
Os recomiendo mucho que visitéis su página web interactiva, en la que en un formato atractivo os muestran todos los datos y los vídeos (todo en acceso abierto), así como la visualización tridimensional de los datos de movimientos. Muy importante: como es una web interactiva, os permiten cambiar los parámetros y explorar en las simulaciones centenares de posibilidades de movimiento. Es como un juego de ordenador, una plataforma de simulación interactiva para solucionar un problema científico. Jóvenes y no tan jóvenes, estudiantes y curiosos, explorad y probad vuestra pericia y cambiad parámetros para ver cómo nos movemos. Por lo menos, mirad el vídeo que tienen colgado en Youtube y observad cómo la columna vertebral del robot fósil y del simulador se van moviendo onduladamente para articular el movimiento de cada pata durante la marcha, con cadencia, equilibrio y armonía.
La conclusión es, por tanto, que la movilidad y la locomoción eficiente en el medio terrestre evolucionó mucho antes de la aparición de los amniotas, ya que Orobates ya andaba sobre las cuatro patas de forma rápida y con menos gasto energético. Evolutivamente hablando, los animales terrestres aprendimos antes a andar que a producir huevos con membranas de soporte para nuestros embriones.