¿En qué tipo de entorno podría evolucionar una especie con ruedas biológicas y cómo serían?

Al diseñar un animal con ruedas, hay tres problemas que debe superar:

• Cómo tener una rueda como parte de la carrocería sin que esté separada de la carrocería.
• Cómo impulsarse
• Caminos suaves; si gasta energía haciéndolos, eso puede ser explotado por sus compañeros y, por lo tanto, no es una solución evolutiva viable.

His Dark Materials aborda todos esos problemas de manera excelente con su carrera mulefa.

En lugar de tener sus ruedas como órgano, los mulefa han entrado en simbiosis con las vainas de las plantas locales. Estas vainas de semillas en forma de disco encajan en las espuelas de sus patas, lo que permite que la mulefa viaje rápidamente. Mientras tanto, el molido contra el suelo abre las vainas, esparciendo las semillas de las plantas.

La mulefa evolucionó de manera muy diferente a los cordados del mundo real; en lugar de una columna vertebral, tienen un esqueleto en forma de diamante con patas en cada esquina. Mientras que las patas traseras y delanteras se usan para unir las dos vainas, el par de patas del medio sirven como extremidades para empujar cuando el rodamiento se ralentiza.

Por último; La Tierra paralela del Amber Spyglass presenta formaciones de roca volcánica, hilos lisos de basalto. Estos sirven como caminos perfectamente buenos y son evolutivamente viables porque los mulefa no gastan energía en construirlos.

¿Bajo qué circunstancias se desarrollaría tal especie y cómo serían?

Me imagino que los ancestros de sus criaturas comenzarían aprendiendo a rodar sobre las vainas de semillas que ya tenían forma de disco (muchas vainas de semillas reales tienen forma de disco), y, en consecuencia, las abrieron en la roca y, sin saberlo, ayudaron a las plantas a esparcir su descendencia.

Las criaturas llegarían más lejos con vainas más redondas y lisas, por lo que las plantas que produjeran otras más redondas y suaves tendrían una ventaja selectiva (ya que, cuanto más se desplazan las criaturas sobre las vainas, más probable es que se abran).

Esta tendencia de especialización continuaría hasta que las vainas estuvieran muy bien diseñadas para rodar y los animales para utilizarlas.

Y lo que es más importante, ¿cómo funcionaría fisiológicamente una criatura con ruedas?

Probablemente estarían adaptados para la velocidad, y si tuvieran esos esqueletos en forma de diamante, sus órganos internos probablemente estarían configurados de manera diferente. Aparte de eso, no puedo prever ninguna consideración fisiológica importante, excepto aquellas que puede inventar usted mismo.

Plantearía un escenario alternativo: incluso aquí en la Tierra encontramos casos de especialización paralela en los que dos especies efectivamente coevolucionan, nos referimos a ellas como simbiontes. En su mayoría, estos tienden a ser casos en los que el simbionte es microscópico en relación con el huésped (piense en la boita intestinal, la biota de la piel y otros), pero vemos ejemplos macroscópicos de macrofauna: aves (chorlitejo egipcio) que limpian los dientes de cocodrilo, peces que limpie los parásitos y la piel muerta de la piel de los peces más grandes, y así sucesivamente.

Imaginemos una pareja de especies que hace esto.

¿Qué tal si tomamos uno de los elementos de la respuesta de Morris the Cat y postulamos una criatura cuyo cuerpo enterotiene forma de rueda, pero en nuestro caso, cuando se enrosca activamente como un pangolín o un armadillo, y luego postula una criatura de chasis que luego cuida (alimenta, limpia, protege) cuatro criaturas con ruedas, y cuyas garras terminales tienen forma de gancho (gracias a Philip Pullman) pero cuyos labios altamente móviles (jirafas, caballos) permiten una amplia gama de actividades de limpieza... supongamos además que los bichos caballitos son típicamente lentos y fuertemente blindados (por lo tanto, no viajan lejos) y por lo tanto, su ventaja de presión selectiva para esto se está extendiendo y alimentando ampliamente, lo que les permite soportar estructuralmente el peso de su anfitrión. El huésped evolucionó a partir de una especie arbórea que ramificaba rápidamente bajo las ramas,

Si no está atascado con los sistemas esqueléticos basados ​​​​en la Tierra, opte por seis extremidades para distribuir el peso entre más bichos con ruedas.

Creo que esto podría funcionar: los caballitos también son casi mascotas, sociables, cuidados y, por supuesto, en situaciones de extremis total, como último recurso, son comestibles.

Es bastante improbable que una criatura con ruedas biológicas evolucione de forma natural, ya que hay pocas razones (si es que las hay) por las que una rueda a medio evolucionar superaría a una pierna a medio evolucionar. Sin embargo, una criatura que evolucionó para comportarse como una rueda es definitivamente razonable: por sus orígenes en los arrecifes poco profundos de su mundo, esta criatura hipotética, el 'armawheelo', desarrolló un mecanismo de defensa único para disuadir a los depredadores y viajar con comodidad.

La piel de la espalda del armawheelo consistía en escamas duras, resbaladizas y aerodinámicas , y cuando un depredador se acercaba no solo se enroscaba en una bola para proteger su vulnerable vientre, sino que usaba sus aletas para girar tan rápido como podía. Los depredadores lucharon por agarrar a los armawheelos giratorios, lo que les dio tiempo suficiente para escapar a la seguridad del coral afilado y la roca donde el armawheelo hizo su hogar.

A medida que los armawheelos comenzaron a moverse hacia la tierra, su rizado y giro encontraron un nuevo uso. Los acantilados junto a sus hogares acuáticos eran abundantes, pero peligrosos. Para escapar de los depredadores, los armawheelos se enroscaban en su bola característica y usaban sus aletas para impulsarse por los acantilados, rodando y rebotando hacia un lugar seguro. Los armawheelos que podían predecir las pendientes más suaves y seguras de regreso al agua tenían la mejor oportunidad de escapar.

A medida que los armawheelos con la mejor comprensión de las pendientes se mudaron de sus orígenes costeros a las llanuras onduladas, finalmente encontraron un uso puramente locomotor para su destreza de curling. Caminan hasta la cima de la colina más cercana, exploran un área prometedora en busca de las mejores larvas y se abren camino rodando hacia allí de una manera que es más rápida y menos agotadora para sus piernas rechonchas. No deben temer a las aves que no pueden perforar su piel escamosa y rodante, y su propensión a la observación cuidadosa de las colinas y los valles les ayuda a evitar cualquier posible depredador.

Da la casualidad de que esto se ha hecho antes. Una especie en la serie de novelas Uplift de David Brin usa ruedas para moverse.

G'Kek (ab-Drooli): la primera de las siete razas que se asentaron ilegalmente en el planeta en barbecho Jijo, los G'Kek se extinguieron en otras partes de la galaxia debido a una campaña de persecución de la que los exiliados de Jijo intentaron escapar. Físicamente, son criaturas con ruedas con ejes impulsados ​​magnéticamente y un par de patas cortas de "empujador", que poseen un tronco compacto con dos brazos que terminan en manos débiles y plumosas, y rematado por cuatro ojos muy sensibles en los tallos. La mayor parte de su expresión emotiva es producida por estos pedúnculos oculares; entrelazar dos tallos es equivalente a encogerse de hombros, mientras que tener los cuatro ojos mirándose fijamente connota introspección.

El factor crítico aquí relevante para su pregunta es que esto no evolucionó naturalmente. La locomoción sobre ruedas de los G'kek fue diseñada deliberadamente por una raza más avanzada. Realmente no hay una forma realista de que una estructura de rueda/eje pueda evolucionar naturalmente, por lo que su especie tendría que ser al menos parcialmente evolucionada artificialmente por otra persona.

La única alternativa que se me ocurre sería que todo el CUERPO de la especie sea la 'rueda' y simplemente rueden. Podría tener extremidades manipuladoras y órganos sensoriales, etc., conectados al 'centro', pero tendrían que operar como lo hace el cuello de un búho, una vez que cada rotación de la 'rueda' tendrían que girar en la dirección opuesta para evitar sobrecargar la articulación donde se unen.

Ampliando la respuesta de @Morris The Cat, creo que la mejor idea es una criatura que pueda rodar sobre todo su cuerpo.

Mi idea es una especie de marisco, que tiene una concha casi esférica. Pueden respirar por un corto tiempo fuera del agua y sacar la cabeza y los tentáculos de una abertura en el caparazón, pero también pueden sellarse completamente dentro de él. Viven cerca de la costa, en un lugar con arrecifes rocosos de alta pendiente y fuertes mareas. Cuando sube la marea, llegan a lo alto de los arrecifes, quizás porque se han adaptado a integrar su dieta con algún tipo de vegetales que viven allí. Pero en algún momento, durante la marea baja, puede volverse demasiado seco para que sobrevivan (o permanecer allí demasiado tiempo atraería a las aves y sería peligroso), por lo que deben llegar rápidamente al mar. Los más rápidos de alcanzar son los que tienen más probabilidades de sobrevivir.
Así, en los milenios, algunos mariscos comenzaron a rodar sobre su caparazón a lo largo de los arrecifes inclinados para llegar al mar. En tiempos aún más largos, es posible pronosticar que aprenderían a moverse también en terreno llano, desarrollando algunos métodos para darse impulso y dirección. Por ejemplo, podrían darse impulso usando los tentáculos (como alguien dándose impulso en un scooter), o, mejor aún, contrayendo sus músculos para avanzar continuamente hacia su centro de gravedad.
Probablemente se moverían solo por caminos cortos (porque no tienen forma de verificar la dirección mientras ruedan), o podrían desarrollar pequeños agujeros en su caparazón, debajo de los cuales tienen tejido sensible a la luz u ojos rudimentarios.

Esto podría ser posible incluso con animales de simetría radial, como las estrellas de mar, que podrían rodar sobre sus costados (piense en sus brazos como el radio de la rueda). Tienen más de cinco brazos (mejor rodando de esta manera), y moviéndolos pueden ganar impulso y dirigir. Podrían ver la dirección al tener ojos (o órganos sensibles a la luz menos frágiles) en la punta de sus brazos, de modo que en todo momento al menos un ojo esté mirando hacia adelante.

A pesar de lo que otros han sugerido, creo que las ruedas/ejes podrían evolucionar naturalmente. Muchos sistemas que tenemos pueden haber evolucionado originalmente por una razón y luego fueron cooptados por otra. Se ha sugerido que los huesos evolucionaron primero como una forma de controlar las concentraciones de calcio , pero desde entonces se han utilizado como elemento estructural.

Nuestra criatura primero desarrolla varios apéndices óseos en forma de escudo como defensa contra los depredadores. Estos apéndices desarrollan una forma redonda y suave, lo que dificulta el agarre de sus depredadores, que tienen garras afiladas. La criatura comienza a secretar una sustancia aceitosa alrededor del caparazón que lo hace aún más difícil de agarrar. Este apéndice lo protege contra la mayoría de los depredadores, pero el escudo es pesado y hace que la criatura se vuelva lenta porque tiene que levantar el escudo o arrastrarlo. La criatura desarrolla un mecanismo para liberar el caparazón y huir, que luego puede volver a crecer. El caparazón crece como una cornamenta: está inmóvil y cubierto de tejido vivo durante una parte de la temporada, pero se vuelve muerto y desmontable durante el resto del año.

La criatura vive en un planeta donde la superficie se funde durante el verano (esta es la temporada en la que la criatura hiberna en cuevas profundas y sus escudos vuelven a crecer). Durante el resto del año, la superficie del planeta es bastante plana y lisa. De ahí que tengamos todos los ingredientes para que la criatura evolucione ruedas. Una de estas criaturas nace con escudos que no se desprenden bien, pero comienzan a girar por el suelo en la articulación (utilizando la lubricación que la criatura ya está produciendo). Esto permite que la criatura corra más rápido sin levantar o arrastrar sus escudos. La descendencia de esta criatura desarrolla rápidamente apéndices que actúan cada vez menos como escudos y cada vez más como ruedas.

Ahora la criatura corre sobre patas y usa las ruedas para viajar más eficientemente sobre la superficie plana del planeta (como una patineta). Posteriormente, la criatura desarrolla un débil sistema eléctrico que le permite aplicar fuerza a las ruedas. Verás, la criatura es capaz de depositar metal en las ruedas (esto no es una locura ya que las bacterias forman nanopartículas de metal ). Tal vez este metal reforzó los escudos o las ruedas. Este metal se desarrolla por casualidad tiene una estructura similar a una bobina que le permite responder a los pulsos magnéticos producidos por las corrientes eléctricas en el sistema nervioso en eje. Esta bobina evoluciona hacia un motor de inducción de CA eficientediseño, permitiendo que las ruedas sean accionadas directamente. Las piernas, que ahora son en su mayoría peso muerto, se vuelven cada vez más pequeñas hasta que la criatura conduce solo con piernas motorizadas.

Una vez diseñé un sistema de ruedas biológicas en clase. El problema con cualquiera de estos sistemas de ruedas es que necesita evolucionar en lugar de diseñarse. En algún momento durante esa evolución tienes media rueda. ¿Qué tan útil es? ¿Cómo la mitad de una rueda que probablemente ni siquiera puede girar, comienza a convertirse en una rueda completa que sí puede? ¿Cómo evoluciona el suministro de sangre y el sistema nervioso?

Una cosa con la que me encontré es que incluso mis ruedas biológicas diseñadas tendrían un tiempo limitado para funcionar. Durante la rotación, el suministro de sangre se limitará en gran medida a la parte de la rueda. Puede compensar la mayor parte del movimiento en la "cadera" donde se unió la rueda y básicamente permitir que varios apéndices giren la rueda, pero la piel, los huesos y la carne eventualmente necesitarán sangre nuevamente. Las operaciones en sus brazos pueden ocurrir mientras toda la sangre está fuera y toma varias horas antes de que ocurra un daño permanente, por lo que podría funcionar para la mayoría de los viajes.