她能把鱼头泡饼,变成鱼类脑颅模型

2020-07-10   国家地理中文网

原标题:她能把鱼头泡饼,变成鱼类脑颅模型

说到“科研工作者”,

不知道读者们脑海会浮现怎样角色。

不过,

一定不是下面这样的。

视频来自抖音“玩骨头的卢老师”

这位科研工作者何方神圣?

吃顿鱼头泡饼都能吃出胖头鱼脑颅模型?

她是卢静,

中科院古脊椎动物与古人类研究所副研究员。

主要从事古鱼类学,

特别是早期硬骨鱼类演化研究。

卢静身前屏幕上是她进行CT扫描及三维重建后的古鱼影像。她致力于将一系列新技术应用于古生物研究,开启“虚拟古生物学时代”。

拉蒂迈鱼,

对于卢静有着非凡的意义。

它不仅是卢静如今的科研重点,

还与她的少年时代相联系。

当卢静看到《龙珠》里孙悟空吃鱼的画面,

她的第一反应竟然是:

“这不就是拉蒂迈鱼嘛!

只不过,骨头画错了,

这并不是拉蒂迈鱼的真实结构。”

《龙珠》中,幼年孙悟空发现了一只巨大的烤鱼并火速把它吃掉。

图源:漫画《龙珠》第138话

卢静可能是第一位以如此清奇角度

去质疑《龙珠》的女子;

与此同时,

她又是不折不扣的古生物学者。

下面的这段旅程,

便是卢静和她的团队

探索鱼类祖先的一段旅程。

撰文:朱幼安、樊漓

摄影:李昊

爬下几十米高的峭壁,

我们终于到达此行的目的地,

位于澳大利亚新南威尔士州

本博伊德国家公园的一片海滨。

这是一条狭窄并且没有防护措施的小道,

道旁就是险峻的悬崖。

“小心不要被风吹走!”

在下到崖底的过程中,

同行的加文·杨博士半开玩笑半认真提示道。

本博伊德国家公园

图源:澳大利亚国家公园官网

这是我们与这片化石点的第一次亲密接触,

加文博士与它却已经是旧相识。

大概20多年前,

加文和他的几位同事就在这堵峭壁下工作过,

清去覆盖在红色脆饼状岩层上的泥沙后,

10条头尾鳞甲俱全的大鱼完整保存在一起,

这是一个举世罕见的晚泥盆世鱼类化石地点。

此次发掘的主导科学家卢静在清理待开采的化石表面。科学家此行共发现12具完整鱼类骨骼,并发掘出其中6具。

20年前,此次发掘的主导科学家卢静还在上中学。可如今,身为中科院古脊椎动物与古人类研究所副研究员的她,已经是泥盆纪鱼类研究界的前沿学者之一。

虽然看着瘦小文静,但是在野外干活,她完全不输同行的男性。

(点开图片查看远古与现代鱼类介绍)

本博伊德国家公园的化石点

如同一个纵贯古今的蒙太奇镜头,

将3亿多年前的世界和现实世界联结起来

——那是“鱼类的时代”。

就在这个时代,

生物完成了由水到陆的演化过程中

异常重要的一环。

(滑动图片查看鱼类演化分枝图高清版)

自远古至今,地球上存在过数不清的物种。那些古老的物种,很多湮灭于时间的洪流,却也有一些留存至今或演化为现生物种。根据科学家发现的化石遗迹,我们也可以一窥过去地球的面貌。

鱼在人们的刻板印象中

不是盘中餐,就是海底怪物。

形形色色的鸟兽爬虫,

包括我们自己

竟然是从黏糊糊冷冰冰的鱼演化而来,

这一想法着实令人惊异。

肺鱼图示

图源:维基媒体

肺鱼和拉蒂迈鱼,

是人类发现的具有一定四足动物特征的鱼类,

但是它们还都不是陆地四足动物的直接祖先。

最终登陆的鱼类属于一个在泥盆纪非常庞大、

在演化上地位也很重要的肉鳍鱼类群,

叫做四足形肉鳍鱼类。

拉蒂迈鱼,它不像肺鱼那样长着肺,但鳍比肺鱼更像陆地动物的腿。

摄影:LAURENT BALLESTA,NATIONAL GEOGRAPHIC

科学家所发现最古老的四足形肉鳍鱼类出现在中国云南。卢静和她的导师朱敏研究员在2012年发表了一件来自云南地区距今约4.09亿年的化石——“奇异东生鱼”。它是四足形肉鳍鱼类的一支,在3.7亿年前的晚泥盆世“登”上陆地。就在晚泥盆纪形成红色岩石的时代,四足形肉鳍鱼类达到了它们的极盛,发展出很多大类。

截至目前发现最早的四足形类肉鳍鱼奇异东生鱼的颅脑模型。它是经过CT扫描、三维软件重建后,由3D打印机打印而成。

本博伊德国家公园的海滨是科学家目前发现最大的泥盆纪肉鳍鱼类化石遗址之一。科学家推测,4亿年前的泥盆纪早期,澳大利亚的地理位置十分靠近中国,人类的鱼类祖先在之前某一个时期起源于中国南方大陆沿海,并在之后的几千万年中经过澳大利亚,扩散到世界各地。

在晚泥盆世,一条大河从荒凉的内陆流向澳大利亚和新西兰之间低洼的裂谷,在河口地区形成了广阔的三角洲。

由于回归线附近的季节变化十分剧烈。在雨季,丰沛的河水涌入宽阔水系中,许多体如龟壳,鳍像螃蟹的胴甲鱼类在水底爬行,巨大的肉食鱼类潜伏在水下,伺机捕食它们。然而在旱季,水体渐渐缩小,甚至完全干涸,在这些水体中生活的鱼类被困在越来越浅的水塘和淤泥中,最终如涸辙之鲋,痛苦地干死。雨季再次来临时,新的水流带来泥沙,覆盖在集群死去的鱼类身上,将它们仍然完好的残骸掩埋在深深的泥层中。

这就是本博伊德国家公园鱼类化石的来源。

多鳍鱼鱼头标本及其扫描重建后的图像

供图:卢静

在本博伊德国家公园赤红色的海岸岩层内,加文和他的团队曾经发现过堆积在一起的巨大的肉食性鱼类骨骼和尖牙,经过数年的发掘和清理,他们在2012年命名了伊顿鱼(Edenopteron)。

在澳大利亚国立大学CT实验室里陈列着它的复原模型,艺术家用牙签和灰泥细致地复原了这口可怕的牙齿——这是大半年辛勤工作的结果。

伊顿鱼复原模型

图片来源:The Canberra Times

在今天,

科技的发展则带给我们更多可能。

复原模型周围,

陈列着许多没那么显眼的模型。

这是最新科技CT扫描和三维打印的产物。

中-晚泥盆世的三列鳍鱼板状化石。它偶鳍中各个骨骼的结构、位置和形状,甚至骨骼之间的关节都与早期四足动物非常相似。专用于“板状化石”三维扫描的CT设备,已于2015年底,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和高能物理研究所共同研发成功,科学家如今可以对板状化石进行CT扫描。

卢静等人利用高精度X射线断层扫描和计算机三维虚拟重建技术复原了东生鱼的颅腔以及相关的神经、血管等结构,揭示了这种动物的脑部的基本形态。

近些年,她和团队非常关注靠近鱼类登陆节点的重要化石。除了脑颅,她也想用现代技术研究和登陆相关鱼类的其他部位。这次澳大利亚之行发掘出的化石,也让她距离愿望实现更近一步。

位于中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的高精度CT实验室,可以对古生物化石进行目前全球最先进的检测。近年,越来越多CT技术应用于古生物学的文章刊登在高水平学术刊物上。

卢静和加文这样的科学家在本博伊德国家公园和世界许多其他地方的辛勤工作,不仅是为了重现遥远鱼类时代的一片水域,更是为了探知今日世界和我们过去世界的关键联结。

他们所探寻的,

是神秘的 “失落的世界”

远古的化石经过扫描、三维重建等操作后,可以导入VR系统。使用VR设备不仅可以看到现世海洋,更可以直接“看”到科学家重现的远古生物具体构造。

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