說到「科研工作者」,
不知道讀者們腦海會浮現怎樣角色。
不過,
一定不是下面這樣的。
視頻來自抖音「玩骨頭的盧老師」
這位科研工作者何方神聖?
吃頓魚頭泡餅都能吃出胖頭魚腦顱模型?
她是盧靜,
中科院古脊椎動物與古人類研究所副研究員。
主要從事古魚類學,
特別是早期硬骨魚類演化研究。
盧靜身前螢幕上是她進行CT掃描及三維重建後的古魚影像。她致力於將一系列新技術應用於古生物研究,開啟「虛擬古生物學時代」。
拉蒂邁魚,
對於盧靜有著非凡的意義。
它不僅是盧靜如今的科研重點,
還與她的少年時代相聯繫。
當盧靜看到《龍珠》里孫悟空吃魚的畫面,
她的第一反應竟然是:
「這不就是拉蒂邁魚嘛!
只不過,骨頭畫錯了,
這並不是拉蒂邁魚的真實結構。」
《龍珠》中,幼年孫悟空發現了一隻巨大的烤魚併火速把它吃掉。
圖源:漫畫《龍珠》第138話
盧靜可能是第一位以如此清奇角度
去質疑《龍珠》的女子;
與此同時,
她又是不折不扣的古生物學者。
下面的這段旅程,
便是盧靜和她的團隊
探索魚類祖先的一段旅程。
撰文:朱幼安、樊漓
攝影:李昊
爬下幾十米高的峭壁,
我們終於到達此行的目的地,
位於澳大利亞新南威爾斯州
本博伊德國家公園的一片海濱。
這是一條狹窄並且沒有防護措施的小道,
道旁就是險峻的懸崖。
「小心不要被風吹走!」
在下到崖底的過程中,
同行的加文·楊博士半開玩笑半認真提示道。
本博伊德國家公園
圖源:澳大利亞國家公園官網
這是我們與這片化石點的第一次親密接觸,
加文博士與它卻已經是舊相識。
大概20多年前,
加文和他的幾位同事就在這堵峭壁下工作過,
清去覆蓋在紅色脆餅狀岩層上的泥沙後,
10條頭尾鱗甲俱全的大魚完整保存在一起,
這是一個舉世罕見的晚泥盆世魚類化石地點。
此次發掘的主導科學家盧靜在清理待開採的化石表面。科學家此行共發現12具完整魚類骨骼,並發掘出其中6具。
20年前,此次發掘的主導科學家盧靜還在上中學。可如今,身為中科院古脊椎動物與古人類研究所副研究員的她,已經是泥盆紀魚類研究界的前沿學者之一。
雖然看著瘦小文靜,但是在野外幹活,她完全不輸同行的男性。
(點開圖片查看遠古與現代魚類介紹)
本博伊德國家公園的化石點
如同一個縱貫古今的蒙太奇鏡頭,
將3億多年前的世界和現實世界聯結起來
——那是「魚類的時代」。
就在這個時代,
生物完成了由水到陸的演化過程中
異常重要的一環。
(滑動圖片查看魚類演化分枝圖高清版)
自遠古至今,地球上存在過數不清的物種。那些古老的物種,很多湮滅於時間的洪流,卻也有一些留存至今或演化為現生物種。根據科學家發現的化石遺蹟,我們也可以一窺過去地球的面貌。
魚在人們的刻板印象中
不是盤中餐,就是海底怪物。
形形色色的鳥獸爬蟲,
包括我們自己
竟然是從黏糊糊冷冰冰的魚演化而來,
這一想法著實令人驚異。
肺魚圖示
圖源:維基媒體
肺魚和拉蒂邁魚,
是人類發現的具有一定四足動物特徵的魚類,
但是它們還都不是陸地四足動物的直接祖先。
最終登陸的魚類屬於一個在泥盆紀非常龐大、
在演化上地位也很重要的肉鰭魚類群,
叫做四足形肉鰭魚類。
拉蒂邁魚,它不像肺魚那樣長著肺,但鰭比肺魚更像陸地動物的腿。
攝影:LAURENT BALLESTA,NATIONAL GEOGRAPHIC
科學家所發現最古老的四足形肉鰭魚類出現在中國雲南。盧靜和她的導師朱敏研究員在2012年發表了一件來自雲南地區距今約4.09億年的化石——「奇異東生魚」。它是四足形肉鰭魚類的一支,在3.7億年前的晚泥盆世「登」上陸地。就在晚泥盆紀形成紅色岩石的時代,四足形肉鰭魚類達到了它們的極盛,發展出很多大類。
截至目前發現最早的四足形類肉鰭魚奇異東生魚的顱腦模型。它是經過CT掃描、三維軟體重建後,由3D印表機列印而成。
本博伊德國家公園的海濱是科學家目前發現最大的泥盆紀肉鰭魚類化石遺址之一。科學家推測,4億年前的泥盆紀早期,澳大利亞的地理位置十分靠近中國,人類的魚類祖先在之前某一個時期起源於中國南方大陸沿海,並在之後的幾千萬年中經過澳大利亞,擴散到世界各地。
在晚泥盆世,一條大河從荒涼的內陸流向澳大利亞和紐西蘭之間低洼的裂谷,在河口地區形成了廣闊的三角洲。
由於回歸線附近的季節變化十分劇烈。在雨季,豐沛的河水湧入寬闊水系中,許多體如龜殼,鰭像螃蟹的胴甲魚類在水底爬行,巨大的肉食魚類潛伏在水下,伺機捕食它們。然而在旱季,水體漸漸縮小,甚至完全乾涸,在這些水體中生活的魚類被困在越來越淺的水塘和淤泥中,最終如涸轍之鮒,痛苦地乾死。雨季再次來臨時,新的水流帶來泥沙,覆蓋在集群死去的魚類身上,將它們仍然完好的殘骸掩埋在深深的泥層中。
這就是本博伊德國家公園魚類化石的來源。
多鰭魚魚頭標本及其掃描重建後的圖像
供圖:盧靜
在本博伊德國家公園赤紅色的海岸岩層內,加文和他的團隊曾經發現過堆積在一起的巨大的肉食性魚類骨骼和尖牙,經過數年的發掘和清理,他們在2012年命名了伊頓魚(Edenopteron)。
在澳大利亞國立大學CT實驗室里陳列著它的復原模型,藝術家用牙籤和灰泥細緻地復原了這口可怕的牙齒——這是大半年辛勤工作的結果。
伊頓魚復原模型
圖片來源:The Canberra Times
在今天,
科技的發展則帶給我們更多可能。
復原模型周圍,
陳列著許多沒那麼顯眼的模型。
這是最新科技CT掃描和三維列印的產物。
中-晚泥盆世的三列鰭魚板狀化石。它偶鰭中各個骨骼的結構、位置和形狀,甚至骨骼之間的關節都與早期四足動物非常相似。專用於「板狀化石」三維掃描的CT設備,已於2015年底,由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所和高能物理研究所共同研發成功,科學家如今可以對板狀化石進行CT掃描。
盧靜等人利用高精度X射線斷層掃描和計算機三維虛擬重建技術復原了東生魚的顱腔以及相關的神經、血管等結構,揭示了這種動物的腦部的基本形態。
近些年,她和團隊非常關注靠近魚類登陸節點的重要化石。除了腦顱,她也想用現代技術研究和登陸相關魚類的其他部位。這次澳大利亞之行發掘出的化石,也讓她距離願望實現更近一步。
位於中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的高精度CT實驗室,可以對古生物化石進行目前全球最先進的檢測。近年,越來越多CT技術應用於古生物學的文章刊登在高水平學術刊物上。
盧靜和加文這樣的科學家在本博伊德國家公園和世界許多其他地方的辛勤工作,不僅是為了重現遙遠魚類時代的一片水域,更是為了探知今日世界和我們過去世界的關鍵聯結。
他們所探尋的,
是神秘的 「失落的世界」。
遠古的化石經過掃描、三維重建等操作後,可以導入VR系統。使用VR設備不僅可以看到現世海洋,更可以直接「看」到科學家重現的遠古生物具體構造。
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