CT 成像技術助力分析隱藏的人類化石

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約翰內斯堡——今天早些時候,在威特沃特斯蘭德大學為一支研究團隊舉辦的茶話會上,該團隊已經習慣於做出驚人的人類化石發現。當 Kristian Carlson 公佈一項看似不起眼的發現時,一種好奇的興奮爆發了:一塊來自南方古猿源泉種的肋骨。 實際上,它甚至不是真正的化石——只是一件樹脂複製品。但儘管外觀樸素,這根小白肋骨代表著一項重大的科學進步。

當科學家們發現這根近兩百萬年前的化石肋骨時,它來自南非一個名為馬拉帕的遺址,他們只能看到它的尖端。其餘部分包裹在一種叫做角礫岩的岩石基質中。它還緊壓著另一塊骨頭——肩胛骨。從角礫岩中提取肋骨會損壞或摧毀脆弱的肩胛骨。因此,該團隊使用微型 CT 掃描器對包含骨骼的巖塊進行了成像,從而獲得了骨骼的超高解析度 3D 影像。 Carlson 在他的電腦上虛擬地移除了周圍的角礫岩,並將肋骨與肩胛骨分離。然後,他建立了該骨骼的 3D 計算機輔助設計,並使用 3D 印表機將其打印出來。團隊負責人 Lee Berger 說,由於對肋骨進行了這種虛擬製備,“你手中就拿著一塊幾年前還無法回收的化石。”

據 Berger 稱,來自南方古猿源泉種的這個標本是早期人類化石記錄中第一根完整的第一肋骨。因此,它有助於回答一個關於人類進化 的持久問題:即早期人類的胸廓是像猿類那樣呈圓錐形,還是像我們那樣呈桶狀。胸廓的形狀很重要,因為它能揭示肺活量,並闡明生物的運動方式。


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展望未來,微型 CT 成像將在南方古猿源泉種更多化石遺骸的發現、回收和分析中發揮關鍵作用。該團隊已從該遺址收集了許多角礫岩塊,這些巖塊的內容目前尚不清楚。他們將能夠掃描這些巖塊,看看它們是否包含化石,然後使用影像來指導化石的製備,而不是透過一點一點地費力地移除角礫岩來盲目地尋找骨骼。他們將尋找的化石之一是與他們發現的成年女性部分骨骼相匹配的頭骨。但是,如果他們用掃描器找到它,他們甚至可能懶得完全移除角礫岩——而是選擇像處理肋骨那樣,列印一個化石複製品,然後就可以在不將實際頭骨從其岩石墳墓中解放出來的情況下對其進行分析。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大眾科學 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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