原有的化石非常脆弱韵披，最薄的位置不到0.1毫米，通過3D打印技術(shù)酷匹，研究者可以直觀地了解這類原始魚類的骨骼形態(tài)镇锣、神經(jīng)血管走向、關(guān)節(jié)運(yùn)動能力等信息硼琢。

“想不到3D打印還能這么玩一宁。”近日，以兩名中國研究者領(lǐng)銜的中澳聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)行了詳細(xì)研究距痪。負(fù)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允瞧，原有的化石非常脆弱，最薄的位置不到0.1毫米蛮拔，通過3D打印技術(shù)述暂，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)血管走向建炫、關(guān)節(jié)運(yùn)動能力等信息畦韭。她介紹，盾皮魚極可能是人類在生物演化進(jìn)程中的“始祖”肛跌，破解盾皮魚的更多細(xì)節(jié)可以幫我們揭開人類和人類身體構(gòu)造的起源之謎艺配。

4億年前化石“薄如紙”，30年來無人敢問津

過去一年時間里衍慎，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转唉。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，盧靜長期從事早期脊椎動物化石的研究工作稳捆，也和無數(shù)的化石打過交道赠法，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。

“這是一塊盾皮魚頭部化石眷柔，它很小棋叁，整條魚也就是我們涮火鍋時常吃的黃辣丁的大小，但與一般化石相比允纬，這塊化石保存非常完好铜部，在專業(yè)術(shù)語上叫做特異埋藏。4億年過去了氯也，魚頭各塊骨骼還基本保持在活著時候的位置上猾晨。仔細(xì)觀察，我們甚至還能看到這條魚腦袋里的血管和神經(jīng)通過的管子饮估，這些細(xì)微結(jié)構(gòu)是對稱分布的肃径，沒有變形∏侥浚”盧靜說精者。

一天天的研究，讓盧靜對早期魚類化石的結(jié)構(gòu)如數(shù)家珍胰绢，但她坦言杰笛，至今她連摸都沒摸過這塊化石一下∏惺。“這塊化石30年前發(fā)現(xiàn)于澳大利亞首都堪培拉附近最岗，如今歸澳大利亞國立大學(xué)所有帕胆，只有該大學(xué)的加文·楊博士有觸碰這塊化石標(biāo)本的 資格 “愣桑”盧靜介紹懒豹，之所以這樣并非因?yàn)榘拇罄麃唶⒋髮W(xué)“小氣”，而是因?yàn)檫@塊化石太寶貴驯用，又太脆弱了脸秽，“這塊化石最薄的位置只有不到0.1毫米，還沒有一張紙厚晨汹，盡管發(fā)現(xiàn)30多年了豹储，卻一直沒人敢動這件標(biāo)本√哉猓”

但從去年開始剥扣，他們使用了3D打印技術(shù)，讓這塊化石“活了”過來铝穷，變得可以時時刻刻觸摸钠怯、擺弄、研究讳蜂。

盧靜說福信，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两猛《卓“雖然只是魚的頭部骨骼化石，但其實(shí)里面又可以細(xì)分成十幾個部分椭肝，每部分都可能包括一塊到幾塊不同的結(jié)構(gòu)茬蒿，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⊥胬В”

此后附扭，盧靜對著這些切片，開始一步步“炮制”3D模型脉鼻。

盾皮魚或?yàn)椤叭祟愂甲妗保?D打印可分析血管結(jié)構(gòu)

盧靜說叔寓，過去研究魚化石要整天坐在顯微鏡前，現(xiàn)在不僅要使用顯微鏡度姑，還要坐在電腦前穷窃，每天至少花10個小時以上一張張“修理”掃描的切片，對化石結(jié)構(gòu)進(jìn)行重建趁尼。這個過程并不輕松檐什，因?yàn)橐患?biāo)本掃描后往往有上千張切片，而化石內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的界限往往并不清楚弱卡，更是需要反復(fù)觀察不同方向的切片來確定界限乃正。這是一個富有挑戰(zhàn)性又無比繁瑣的工作∩舨“有時候瓮具，化石內(nèi)的兩塊骨頭像兩塊毯子一樣，有一些部分重疊在了一起凡人，幾億年的時間讓這兩部分之間的縫隙變得微乎其微名党，必須要反復(fù)不斷對照切片，才能做出準(zhǔn)確的判斷挠轴。有一次传睹，我花了一天的時間，就為了弄清腦腔里的一條血管是怎么走的岸晦∨菲。”

最終，花了3個多月的時間螃浑，盧靜和同事完成了這條4億年前的盾皮魚的初步頭部3D模型倍挚。“當(dāng)時3D打印技術(shù)也是很火熱的诵城，我們就嘗試?yán)?D打印將我們的模型放大6倍打印出來绪忙，沒想到效果出奇的好】蹲椋”盧靜稱肘渔，這是世界首次公開發(fā)表的用3D打印技術(shù)來進(jìn)行的古代魚類研究。

利用3D打印出來的化石模型溢棱，盧靜可以像拼積木一樣繁莲，將這條4億年前的魚頭骨的各個部分進(jìn)行分解、拼裝刊搁，甚至對這條魚進(jìn)行虛擬的“解剖”石葫，從而弄清楚骨骼之間的結(jié)構(gòu)乃至血管、神經(jīng)的排列模式钻局√ⅲ“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打印模型苹粟，我們可以直接驗(yàn)證關(guān)節(jié)的活動范圍有滑，模擬這條魚的上下頜動作，也就能更加直觀地獲取這條4億年前的魚的更多信息嵌削∶茫”

更重要的是，這些信息有可能揭示人類自己苛秕，還有人類的身體構(gòu)造是怎么演變來的肌访。生命科學(xué)已經(jīng)證明找默，人類來自古代的猿，古猿又由更古老的祖先演化而來吼驶，人類的“家系”可以一步步上溯到古代水中的魚類惩激。盧靜介紹，從鯊魚蟹演、鯉魚风钻、青蛙、麻雀酒请、貓缎选、狗到人類，我們熟悉的大多數(shù)動物都長著脊椎和下巴陕牲，在演化上同屬一類否胜。近年來的一系列研究表明，這個大類士涤，學(xué)術(shù)名稱叫“有頜脊椎動物”叨林，都是在4億多年前由盾皮魚類中的一個分支演化而來。所以剩耸，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料鲫，而人類的嘴巴也是由盾皮魚類的上下頜演化而來∈亢辏“解剖”這條魚肝慕，其實(shí)是我們?nèi)祟愡b遠(yuǎn)祖先的考古現(xiàn)場，而研究它的上下頜結(jié)構(gòu)掐悄，也就是在解答人類為什么會長出用來吃飯孟景、呼吸、講話的嘴巴帅刀。

相關(guān)技術(shù)已與國內(nèi)分享让腹，盼未來進(jìn)入博物館

盧靜表示，目前她還在繼續(xù)對這塊化石做進(jìn)一步的研究扣溺，“軟骨一般很難成為化石骇窍，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，這為我們提供了更多關(guān)于盾皮魚的演化信息锥余。我們還將進(jìn)一步對它們的腦腔進(jìn)行深入研究腹纳，在計算機(jī)中重建腦顱及相關(guān)神經(jīng)、血管模型驱犹，并制作出更加準(zhǔn)確的化石模型來深入 解剖 嘲恍。”

同時雄驹，對其他盾皮魚化石的3D打印計劃已經(jīng)啟動佃牛，未來可能會有更多的模型可供科學(xué)家進(jìn)行直觀的研究淹辞。盧靜說，此前有一次吁脱，澳大利亞國立大學(xué)搞開放日活動桑涎，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，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灿躏。他們驚喜的眼光給了盧靜很深的觸動。

她表示泳疗，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)人士做了分享兽肮。未來，她還希望能夠?qū)⑦@個技術(shù)帶到中國的博物館中驹莽，讓公眾都能夠直觀感覺到古生物真實(shí)的樣子郭血，“想一想，孩子們也都可以親自去觸摸烙巩、拼裝瓶答、翻來覆去擺弄這些以前放在玻璃柜里、只能遠(yuǎn)觀的化石距堂，這會帶來全新的認(rèn)知感受山毛，更好激發(fā)大家對遠(yuǎn)古生命和古生物學(xué)科的興趣〈迪模”

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