每年，從五月下旬到七月初，一支由學生、古人類學家、地質學家和動物專家組成的國際團隊，從南非、澳大利亞、美國和歐洲出發，前往德里莫倫，這是一個位於南非約翰內斯堡北部，並在“人類搖籃”內的洞穴系統。這個化石挖掘團隊，我也是其中一員，每年都懷著新的希望而來，希望能挖掘出儲存完好且完整的早期人類祖先頭骨。從我們走下飛機的那一刻起，我們就認真地搜尋，期待著我們的重大突破可能隨時發生，就潛伏在岩石和泥土之中。
2018年，一位學生挖掘者薩曼莎·古德發現了一個成年男性粗壯傍人猿的頭骨，它倒扣著，上牙露在外面。在接下來的一週裡，我們兩位最優秀的挖掘者，安吉琳·李斯和斯蒂芬妮·貝克，小心翼翼且堅持不懈地挖掘化石，直到它可以被取出，但仍大部分被沉積物包裹著。在接下來的兩週裡，我繼續他們的細緻工作，去除剩餘的沉積物，將頭骨從其兩百萬年前的沉積岩石棺中解放出來，並開始進行重建數百個碎片這一艱苦的過程。雖然粗壯傍人猿這個物種，我們自身譜系的近親，早已為科學界所知，但如此完整頭骨的發現引發了一場重新評估我們自認為對我們已滅絕的親屬所瞭解的一切的探索。
發現人類化石最令人興奮的事情之一是，它們提供了回答關於我們共同起源的科學問題的機會，而這些問題以前是不可能回答的。就新的粗壯傍人猿顱骨，標記為DNH 155而言，這些新問題都集中在人類微觀進化——物種內部的微小變化——如何響應兩百萬年前不斷演變的氣候而發生的節奏和模式上。
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達爾文的自然選擇漸進進化論預測，種群會隨著時間的推移而發生變化，但我們很少有解析度來“看到”這些變化在如此久遠的過去是如何發生的。換句話說，我們已經對人類進化故事有了一個極好的宏觀視角，但是當我們放大以評估小規模的變化時，畫面變得非常畫素化且難以看清。DNH 155顱骨的發現有效地為我們提供了不同、連續種群之間發生的小規模微觀進化變化的狹窄但高解析度的快照。
挖掘化石有點像拆開禮物：你永遠無法完全確定你會得到什麼。就DNH 155顱骨而言，“包裝”是兩百萬年前的洞穴沉積物，“拆包”是一個耗時且危險的過程，持續了數週。儘管如此（並且很像禮物），我們的團隊從第一天起就有充分的理由懷疑，我們將共同有幸發現一些非常特別的東西。然而，考古學和古人類學的問題在於，挖掘化石或人工製品的行為本質上是破壞性的。包裹著這些發現的沉積物可以告訴我們很多關於化石本身的年代和背景的資訊，因此我們必須發明創新的方法來儲存這份記錄。
DNH 155顱骨的情況甚至更加複雜，因為化石人類祖先很少完整地從地下出來。事實上，DNH 155顱骨有數百塊碎片，有些比普通小指甲還小，而且每塊碎片都非常脆弱。因為不可能對一塊化石進行兩次挖掘（從而破壞原始背景），所以我們必須在第一次就做對。因此，3D掃描器已經成為改變遊戲規則的工具。
數字構建進行中
我在現場的主要工作是重建化石，因此我被委以重任組裝DNH 155頭骨。大約花了一個星期才完全移除頭骨碎片和所有將碎片從它們在德里莫倫主採石場內的原始位置粘合在一起的沉積物。隨著大約300個碎片中的每一個被小心翼翼地移除，它們都使用Artec Space Spider（一種專業的行動式3D掃描器）進行了數字化。掃描器發射光線圖案，這些圖案根據其撞擊物體的地理結構而變形，並反彈回掃描器——就像蝙蝠使用聲納一樣，但在這種情況下，反彈的是光而不是聲音。這項技術被用來建立顱骨每個碎片在沉積物中位置的高解析度數字記錄，以防任何碎片意外脫落。
重建的第一階段是透過手動將碎片拼湊在一起完成的。但是，即使在手動重建之後，顱骨的某些部分仍然無法放置，因為接觸點太小，或者邊緣的一小部分已經丟失。在這些情況下，Artec軟體被用來以數字方式定位零件彼此之間的關係。具體來說，DNH 155的面部無法安全地連線到顱骨的其餘部分。這種融合是透過數字方式實現的。雖然可以用膠水粘合，但以這種方式連線碎片將是冒險的，並且很可能對化石造成永久性損壞。如果沒有3D技術，DNH 155顱骨的已發表重建工作是不可能實現的，這將對其他研究人員未來評估化石的能力造成巨大打擊。
化石資料的民主化
重建只是旨在揭示這顆稀有頭骨秘密的研究計劃的一部分。許多研究南非化石的研究人員無法前往約翰內斯堡研究原件。對於那些不在富裕機構的研究人員，以及普遍資金拮据的學生來說尤其如此。正是出於這個原因，德里莫倫團隊投入了大量資金來數字化DNH 155顱骨和德里莫倫的大部分化石組合。作為一名博士生，我個人對高質量的3D掃描器（如Space Spider）透過允許自由和輕鬆地訪問研究質量的資料來民主化研究的潛力特別感興趣。雖然此類資料的許可權和訪問由威茨沃特斯蘭德大學（在德里莫倫化石的情況下）控制，但我們的最終目的是與研究人員，特別是那些正在從事與南非人科化石相關主題的早期職業研究人員分享我們的資料。
古人類學有著好鬥且往往排斥異己的歷史。我相信3D技術及其生成的高度行動式資料有能力幫助聚集新一代研究人員，並促進以前不可能實現的合作。二十年前，古人類學家格哈德·韋伯呼籲進行這樣一場革命。我們還沒有完全實現，但我們正在取得進展。
這是一篇觀點和分析文章。