据生活科学网11月20日报道，美国科学家开发了一种机器人蝌蚪，它们会交配和进化，这为揭开我们早期祖先是如何进化成脊椎动物提供新的视野。人类疏远的祖先和其它脊椎动物比它们的后代更加柔软。它们拥有柔软的脊索，当作最初的脊椎，但并不是椎骨。

科学家认为，椎骨的进化帮助我们的远古祖先通过硬朗的身躯能更有力动游动，因为骨头上面附着的肌肉能产生更大的力量。纽约瓦萨学院的脊椎动物心理学家约翰-郎说：“化石表明脊椎的进化至少经历了四个独立的时期。这表明它们必须具有真正的重要功能。”

为测试这一想法，郎及其同事建造了脊椎长度不同的机器人鱼，以模仿灭绝的动物。然后，他们让这些最棒的游泳者交配，看它们产生的后代是如何进化成更能游泳的动物。

机器人交配

这些机器人蝌蚪也叫“蝌蚪机器人”。它们模仿还只有脊索的游泳动物，而这些动物的幼体就是我们所知的海鞘。每一个蝌蚪机器人都有一只单独的电子眼，一个发动机、一台电脑化的大脑来控制它的行动，它的尾巴由不同长度和硬度的凝胶制成。这些机器人体长6-7英寸，尾巴长2-4英寸，在水面上游动。

科学家让三个机器人在直径8英尺的鱼池中竞赛，看谁能快速围着浮在池子上的灯游动。看到哪些机器人蝌蚪游动最快后，研究人员就使用电脑模拟让它们交配，并模拟它们在性交时会出现遗传基因的混合，产生下一代蝌蚪机器人。它们中最好的游泳者被给与最成功的交配，并最有机会出现其显著特征，而较差的游泳者就没有这么幸运了。

经过繁殖10代后，研究人员发现当游泳性能提高时，它们硬朗的尾巴也得到了进化。“脊柱动物的这一进化真的出现在现场，它们是如此快速和活跃的动物。这部分解剖学与其进化直接相关，”郎说。

然而，郎补充说，他们的分析表明，尾巴硬度的增加只能提高40%的游泳性能，这意味着其它方面也在进化，比如，尾巴是如何转动的。“我们计划调查研究其它60%的原因是什么。”

加入食肉动物

此外，当游泳比赛开始时，研究人员还计划在池子里加入一位食肉动物， 然后再看机器人尾巴是如何进化的。这位猎手将努力与机器人发生冲突，而蝌蚪机器人将尽力避开它。其下一代蝌蚪机器人将使用红外线传感器来探测这位猎手。此传感器将模仿鱼的压力传感器器官，即我们所知的侧线器官。

据介绍，这是鱼和水生的两栖动物接受外界水流压力、低频振动、温度变化等刺激的感受器官。鱼的侧线器官最发达，一般位于身体两侧，从头部开始沿着整个身体长轴随着水平肌隔的走向分布，直达尾部呈线状排列，因此又称侧线感觉器官，或侧线系统。侧线器官的分布并不局限在鱼的躯干，在鱼的头部也有发达的侧线器官，头部以下是这个系统的次级分枝。侧线器官是一种“从头到尾”排列的多个感受装置，它好像沿着身体长轴安置的一系列多个警报器，利于检测来自不同方向的刺激，也便于利用不同部位感受器报警的时间差，来测定刺激所处的方位，有利于动物适应水生环境。

郎说：“我们的计划不只是制造脊椎的硬度，还包括椎骨如何弯曲和联接的，并观看这些是如何变化的。”郎及其同事将他们的发现发表在11月17日出版的《实验生物学杂志》上。