Но в первом в своем роде исследовании диких зеленых аноловых ящериц биологи из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили, что связь между мышечной функцией и движением намного сложнее, чем кто-либо предполагал.«Мы пытались понять, как животные передвигаются на деревьях; как мышцы в целом справляются с такой сложной задачей, как лазание по дереву с его горизонтальными и вертикальными наклонами, крошечными ветвями и вертикальными стволами», — сказала Кэтлин Фостер, Кандидат наук. студент факультета эволюции, экологии и биологии организма, который выполнил исследование. «Мы ожидали обнаружить, что по мере изменения движений мышцы будут производить эти изменения; мы просто покажем это и двинемся дальше.
Вместо этого мы увидели, что не всегда существует такая тесная взаимосвязь между активностью мышц и движение, которое мы наблюдаем. Теперь у нас есть новые вопросы о том, как работают животные ».«Никто никогда раньше не смотрел на это», — сказал Тимоти Хайэм, доцент биологии и научный руководитель Фостера. «Многие люди изучают анальные отверстия, многие снимают мышцы и изучают их в лаборатории, а не измеряют мышцы животного во время его движения. Наша работа переносит лабораторию в лес, и это может помочь нам ответить на вопросы. о том, как эти животные делают то, что они делают, и почему они такие разные ».Выводы Фостера и Хайэма были опубликованы 12 марта в британском биологическом журнале Proceedings of the Royal Society B, изданном тем же издателем, в котором были опубликованы статьи Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина.
В своем исследовании «Контекстно-зависимые изменения моторного контроля и кинематики во время передвижения: модуляция и разделение» Фостер хирургическим путем вставил электроды в передние и задние конечности семи самцов зеленых ящериц-анолов. Затем она отслеживала движения ящериц на плоском и 90-градусном уклоне, а также на широком и узком насесте, используя высокоскоростное видео для записи движений и электромиографию для отслеживания электрической активности в мышцах.«Мы ожидали увидеть взаимно однозначную корреляцию между мышечной активностью и движениями, потому что движение обычно осуществляется мышцами, — сказал Хайэм, — но когда мы изменили структуру их среды обитания, и они изменили свои движения, мы были удивлены тем, что обнаруживают очень мало сопутствующих изменений в мышечной активности ».Например, исследователи обнаружили, что, хотя движения ящериц значительно изменились, когда они бежали по узким насестам (по сравнению с широкими насестами), в мышечной активности было немного значительных изменений.
А когда ящерицы бегали по склону, они отмечали больше изменений в мышечной активности, чем в движении.«Обычно это означает, что мы не можем понять, что делают мышцы, только по тому, что мы видим», — сказал Хайэм. «Мы также обнаружили, что вариабельность мышечной активности различалась в зависимости от лечения, что поднимает другой вопрос: отражает ли вариабельность мышечной активности предпочтительный способ передвижения или просто то, что они всегда делали? Это выявило множество вопросов об экологии, эволюции. , как части животных развиваются и как они реагируют на окружающую среду ».
Хотя эти зеленые анолы длиной 2 дюйма весят всего 5 граммов — примерно столько же, сколько никель в США, — их мышцы работают так же, как и у любого другого позвоночного животного.«Это означает, что то, что мы узнаем из изучения их мышечной функции, может быть применимо в самых разных областях», — сказал Фостер.
Результаты исследования также поднимают новые вопросы в экоморфологии — как среда обитания и окружающая среда влияют на анатомию организма. Исследование показало, что мышечная активность в зеленых анолах была наиболее стабильной на широких вертикальных поверхностях, таких как стволы деревьев, «предполагая, что, несмотря на то, что этот вид классифицируется как экоморф ствол-кроны, этот вид может предпочитать стволы», — сказал Фостер.
Исследование имеет значение также для людей, которые проектируют протезы или роботов.«Ясно, что передвижение не так просто, как мы думали, — сказал Фостер. «Это разделение — большие изменения в движениях без соответствующих изменений в мышечной активности — предполагает, что существуют другие важные факторы, и нам необходимо лучше понять их, если мы хотим воспроизвести эти движения в протезировании или робототехнике».