“想不到3D打印還能這么玩∧虮剩”近日，以兩名中國研究者領(lǐng)銜的中澳聯(lián)合研究團隊首次用3D打印技術(shù)對一件來自澳大利亞4億年前的盾皮魚類化石進行了詳細研究郑煌。負責(zé)此次研究的中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所副研究員盧靜告訴北京青年報記者临颈，原有的化石非常脆弱，最薄的位置不到0.1毫米钾趁，通過3D打印技術(shù)蚂青，研究者可以直觀地了解這類原始魚類的骨骼形態(tài)、神經(jīng)血管走向斑泳、關(guān)節(jié)運動能力等信息孝承。她介紹，盾皮魚極可能是人類在生物演化進程中的“始祖”末捣，破解盾皮魚的更多細節(jié)可以幫我們揭開人類和人類身體構(gòu)造的起源之謎侠姑。

"史前古魚"薄如紙30年無人敢動 學(xué)者用3D打印揭秘

研究人員展示盾皮魚化石

4億年前化石“薄如紙”创橄，30年來無人敢問津

過去一年時間里，盧靜一直把自己的精力投入在一塊只有乒乓球大小的化石莽红。作為中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所的副研究員妥畏，盧靜長期從事早期脊椎動物化石的研究工作，也和無數(shù)的化石打過交道安吁，但眼前的這塊距今已有約4億年歷史的化石仍然顯得無比特殊醉蚁。

“這是一塊盾皮魚頭部化石，它很小鬼店，整條魚也就是我們涮火鍋時常吃的黃辣丁的大小网棍，但與一般化石相比，這塊化石保存非常完好妇智，在專業(yè)術(shù)語上叫做特異埋藏滥玷。4億年過去了，魚頭各塊骨骼還基本保持在活著時候的位置上俘陷。仔細觀察境愕，我們甚至還能看到這條魚腦袋里的血管和神經(jīng)通過的管子秋降，這些細微結(jié)構(gòu)是對稱分布的颁膊，沒有變形”鹬穑”盧靜說撒殷。

一天天的研究，讓盧靜對早期魚類化石的結(jié)構(gòu)如數(shù)家珍敢智，但她坦言杏县，至今她連摸都沒摸過這塊化石一下⊥砗牛“這塊化石30年前發(fā)現(xiàn)于澳大利亞首都堪培拉附近戳橱，如今歸澳大利亞國立大學(xué)所有，只有該大學(xué)的加文·楊博士有觸碰這塊化石標本的 資格 殃忠×朔埽”盧靜介紹，之所以這樣并非因為澳大利亞國立大學(xué)“小氣”趾始，而是因為這塊化石太寶貴秉馏，又太脆弱了，“這塊化石最薄的位置只有不到0.1毫米脱羡，還沒有一張紙厚萝究，盡管發(fā)現(xiàn)30多年了，卻一直沒人敢動這件標本锉罐》瘢”

但從去年開始绕娘，他們使用了3D打印技術(shù)，讓這塊化石“活了”過來馆揉，變得可以時時刻刻觸摸业舍、擺弄、研究升酣。

盧靜說舷暮，她和另一名來自中國的博士生胡雨致一道，利用顯微CT技術(shù)對這塊化石做了詳盡的掃描噩茄∠旅妫“雖然只是魚的頭部骨骼化石，但其實里面又可以細分成十幾個部分绩聘，每部分都可能包括一塊到幾塊不同的結(jié)構(gòu)董翻，經(jīng)過高精度CT掃描后會虛擬生成連續(xù)的數(shù)千張切片∏荆”

此后桨挂，盧靜對著這些切片，開始一步步“炮制”3D模型恳瞄。

盾皮魚或為“人類始祖”布布，3D打印可分析血管結(jié)構(gòu)

盧靜說，過去研究魚化石要整天坐在顯微鏡前漩践，現(xiàn)在不僅要使用顯微鏡鹃封，還要坐在電腦前，每天至少花10個小時以上一張張“修理”掃描的切片肝唁，對化石結(jié)構(gòu)進行重建趟伺。這個過程并不輕松，因為一件標本掃描后往往有上千張切片处冰，而化石內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的界限往往并不清楚酸疹，更是需要反復(fù)觀察不同方向的切片來確定界限。這是一個富有挑戰(zhàn)性又無比繁瑣的工作赞辩〈蒲浚“有時候，化石內(nèi)的兩塊骨頭像兩塊毯子一樣诗宣，有一些部分重疊在了一起膘怕，幾億年的時間讓這兩部分之間的縫隙變得微乎其微，必須要反復(fù)不斷對照切片召庞，才能做出準確的判斷岛心。有一次，我花了一天的時間篮灼，就為了弄清腦腔里的一條血管是怎么走的忘古∨墙”

最終，花了3個多月的時間髓堪，盧靜和同事完成了這條4億年前的盾皮魚的初步頭部3D模型送朱。“當(dāng)時3D打印技術(shù)也是很火熱的干旁，我們就嘗試利用3D打印將我們的模型放大6倍打印出來驶沼，沒想到效果出奇的好∨蟊”盧靜稱佛缕，這是世界首次公開發(fā)表的用3D打印技術(shù)來進行的古代魚類研究。

利用3D打印出來的化石模型下抬，盧靜可以像拼積木一樣陈汇，將這條4億年前的魚頭骨的各個部分進行分解、拼裝紧燎，甚至對這條魚進行虛擬的“解剖”燕柠，從而弄清楚骨骼之間的結(jié)構(gòu)乃至血管、神經(jīng)的排列模式戒款∽鹂叮“比如通常我們只能猜測魚的上下頜能夠張開多大角度，現(xiàn)在有了這個化石的3D打印模型人狞，我們可以直接驗證關(guān)節(jié)的活動范圍芜田，模擬這條魚的上下頜動作具藐，也就能更加直觀地獲取這條4億年前的魚的更多信息欢礼。”

更重要的是庞溜，這些信息有可能揭示人類自己革半，還有人類的身體構(gòu)造是怎么演變來的。生命科學(xué)已經(jīng)證明流码，人類來自古代的猿又官，古猿又由更古老的祖先演化而來，人類的“家系”可以一步步上溯到古代水中的魚類漫试。盧靜介紹六敬，從鯊魚、鯉魚驾荣、青蛙外构、麻雀、貓播掷、狗到人類审编，我們熟悉的大多數(shù)動物都長著脊椎和下巴撼班，在演化上同屬一類。近年來的一系列研究表明垒酬，這個大類砰嘁，學(xué)術(shù)名稱叫“有頜脊椎動物”，都是在4億多年前由盾皮魚類中的一個分支演化而來薛苫。所以鹤梯，人類某個階段的祖先模樣曾經(jīng)就和這塊3D打印出來的化石盾皮魚差不多，而人類的嘴巴也是由盾皮魚類的上下頜演化而來排貌】呃瘢“解剖”這條魚，其實是我們?nèi)祟愡b遠祖先的考古現(xiàn)場带超，而研究它的上下頜結(jié)構(gòu)绰尖，也就是在解答人類為什么會長出用來吃飯、呼吸昨宋、講話的嘴巴吹磕。

相關(guān)技術(shù)已與國內(nèi)分享，盼未來進入博物館

盧靜表示紧除，目前她還在繼續(xù)對這塊化石做進一步的研究壤牙，“軟骨一般很難成為化石，而這塊化石內(nèi)部的軟骨結(jié)構(gòu)也非常完美地保存了下來竿靠，這為我們提供了更多關(guān)于盾皮魚的演化信息适肠。我們還將進一步對它們的腦腔進行深入研究，在計算機中重建腦顱及相關(guān)神經(jīng)候引、血管模型侯养，并制作出更加準確的化石模型來深入 解剖 〕胃桑”

同時逛揩，對其他盾皮魚化石的3D打印計劃已經(jīng)啟動，未來可能會有更多的模型可供科學(xué)家進行直觀的研究麸俘。盧靜說辩稽，此前有一次，澳大利亞國立大學(xué)搞開放日活動从媚，邀請了很多當(dāng)?shù)氐男W(xué)生來學(xué)校參觀最新的科研成果逞泄，當(dāng)孩子們看到這個3D打印出來的可以拆卸拼裝的盾皮魚化石模型時都非常驚訝。他們驚喜的眼光給了盧靜很深的觸動拜效。

她表示喷众，目前她已經(jīng)就如何將3D打印技術(shù)應(yīng)用在古生物研究上和國內(nèi)的專業(yè)人士做了分享。未來拂檩，她還希望能夠?qū)⑦@個技術(shù)帶到中國的博物館中侮腹，讓公眾都能夠直觀感覺到古生物真實的樣子迈窗，“想一想，孩子們也都可以親自去觸摸栋灿、拼裝惑妥、翻來覆去擺弄這些以前放在玻璃柜里、只能遠觀的化石浴瞭，這會帶來全新的認知感受示荠，更好激發(fā)大家對遠古生命和古生物學(xué)科的興趣≡郎ⅲ”

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