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我们用化石还原过去

发布日期:2013-11-06

我们用化石还原过去

 

 

来源: 中国科学报  


  见到朱敏时,他正在端详一块褐黄的古鱼化石。作为中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室主任,他一方面做科研,另一方面筹划实验室的未来发展。 

  “以前我们作化石研究,由于技术的限制,很多时候需要到国外借助别人的设备做科研。但现在,我们有了自己的高分辨率ct设备,吸引了不少国际学者来我们这里做科研。”朱敏说,实验室要持续扩大影响力,就必须构建独有的特色。 

  寻找更有生命力的对策 

  “面对实验室今后的发展,我们一直在寻找一个更有生命力的对策。”朱敏说,比如近些年来的进化生物学发展速度非常快,一是从遗传、发育的微观层面努力,二是从形态学的宏观层面努力,后者也是他们的优势。 

  在他看来,无论纵向看“生物进化树”,还是横向看现代生物世界的各个类群之间,在物种演化方面都有大量缺失的环节。而对化石的研究,就能将这些生物紧密地联系在一起,“我们的任务就是用化石还原过去、填补历史空缺”。 

  “从我们实验室的名字来看,就是要加强古生物和现代生物的结合,在形态学方面发力。”朱敏谈到,从现代进化生物学发展趋势来说,宏观和微观层面的结合越来越密切,要保持在国际上的前沿地位,就必须加强形态学与分子生物学、发育生物学的结合。 

  但他同时强调,他们不会去做在学科方面面面俱到的实验室,而是保持自己的特色。就是通过硬件和软件的加强,对形态学研究加以支撑,研究对象也不再局限于古代生物。 

  在有ct设备之前,实验室对许多珍贵化石的研究,更多停留在表面特征的观察,很难从其内部“进攻”。如果要研究,只能进行切片处理,这样对标本也是一种破坏。但这种局面,现在已有了彻底的改观。 

  从“走出去”到“引进来” 

  高分辨率古生物ct设备的研制,得益于中科院院长白春礼的指导,当初是他建议朱敏寻找中科院内部院所自主研发。随后,由朱敏牵头,与中科院高能物理研究所魏龙、中科院自动化研究所田捷等相关科研人员合作,于2007年7月启动该设备的研制项目。 

  在院内协作这一新的科学仪器开发模式下,三所科研人员根据古生物化石样品密度和空间分辨要求高的特殊性,瞄准世界“工业ct技术”在古生物领域应用的领先水平,精心研制出了两台高分辨率古生物ct设备。 

  在项目研制过程中,古脊椎所提供了大量的对比样品,225千伏显微ct使用了奇异东生鱼等鱼类化石与澳大利亚国立大学的显微ct扫描结果进行比较,效果明显优于国外同类仪器的水平;450千伏通用性ct使用鬣狗头等化石与得克萨斯州立大学的同性能ct进行对比效果也同样得到了研究人员的认可。 

  实验室现已建成“高分辨ct断层扫描实验室”,用高分辨ct断层技术,对中小脊椎动物化石的精细器官进行扫描和三维立体重建研究,为古生物学一个全新的研究领域。该公用平台满足了国内有关学科对化石进行无损检测、分析的需要,节省了大量境外检测费用。 

  这个科研平台还吸引了一批国际学者来做科研,古脊椎所从“技术用户”转变成了“平台提供方”。 

  不走“老学究”的路子 

  “3d打印的概念对于一些科技爱好者而言已经不陌生,对于我们来说,希望这种技术能够成为实验室的工具之一。”朱敏认为,3d打印技术在古生物领域更是可以大放异彩。 

  事实上,古生物化石具有唯一性、珍贵性和不可再生性等诸多特点。工业显微ct已经可以让科学家们清晰地看到了化石内部的结构,如果3d打印成像技术在古生物学中进一步得到应用的话,不仅可以让科学家们在科研上如虎添翼,而且可以让他们的科普工作更加顺利有效地进行。 

  实验室已经通过自动化所的相关软件,对化石内部感兴趣的区域进行分割提取,得到具有通用性的三维立体结构模型文件,并针对这些文件,根据化石内外结构进行了立体打印,效果也还不错。 

  “不光是我们科研人员用得上,我们所的古动物馆也用得上,做科普要的就是形象、直观,3d打印的化石样品还是可触摸的。”朱敏说。 

  新技术的使用和传统学科的交融,使得实验室的人才建设提出了更高的要求。近几年实验室在已有传统优势学科的基础上,持续引进相关专业的优秀人才,使实验室更具备学科交叉、综合研究的优势。 

  朱敏最后告诉记者:“我们实验室的发展,不会是‘老学究’的路子,在为国家做基础知识积累的同时,我们的成果还可为现代的动物学、医学、环境学等领域的研究提供一些新的研究课题以及历史借鉴。”

 

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