每年，从五月下旬到七月初，一支由学生、古人类学家、地质学家和动物专家组成的国际团队，从南非、澳大利亚、美国和欧洲出发，前往德里莫伦，这是一个位于南非约翰内斯堡北部，并在“人类摇篮”内的洞穴系统。这个化石挖掘团队，我也是其中一员，每年都怀着新的希望而来，希望能挖掘出保存完好且完整的早期人类祖先头骨。从我们走下飞机的那一刻起，我们就认真地搜寻，期待着我们的重大突破可能随时发生，就潜伏在岩石和泥土之中。
2018年，一位学生挖掘者萨曼莎·古德发现了一个成年男性粗壮傍人猿的头骨，它倒扣着，上牙露在外面。在接下来的一周里，我们两位最优秀的挖掘者，安吉琳·李斯和斯蒂芬妮·贝克，小心翼翼且坚持不懈地挖掘化石，直到它可以被取出，但仍大部分被沉积物包裹着。在接下来的两周里，我继续他们的细致工作，去除剩余的沉积物，将头骨从其两百万年前的沉积岩石棺中解放出来，并开始进行重建数百个碎片这一艰苦的过程。虽然粗壮傍人猿这个物种，我们自身谱系的近亲，早已为科学界所知，但如此完整头骨的发现引发了一场重新评估我们自认为对我们已灭绝的亲属所了解的一切的探索。
发现人类化石最令人兴奋的事情之一是，它们提供了回答关于我们共同起源的科学问题的机会，而这些问题以前是不可能回答的。就新的粗壮傍人猿颅骨，标记为DNH 155而言，这些新问题都集中在人类微观进化——物种内部的微小变化——如何响应两百万年前不断演变的气候而发生的节奏和模式上。
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达尔文的自然选择渐进进化论预测，种群会随着时间的推移而发生变化，但我们很少有分辨率来“看到”这些变化在如此久远的过去是如何发生的。换句话说，我们已经对人类进化故事有了一个极好的宏观视角，但是当我们放大以评估小规模的变化时，画面变得非常像素化且难以看清。DNH 155颅骨的发现有效地为我们提供了不同、连续种群之间发生的小规模微观进化变化的狭窄但高分辨率的快照。
挖掘化石有点像拆开礼物：你永远无法完全确定你会得到什么。就DNH 155颅骨而言，“包装”是两百万年前的洞穴沉积物，“拆包”是一个耗时且危险的过程，持续了数周。尽管如此（并且很像礼物），我们的团队从第一天起就有充分的理由怀疑，我们将共同有幸发现一些非常特别的东西。然而，考古学和古人类学的问题在于，挖掘化石或人工制品的行为本质上是破坏性的。包裹着这些发现的沉积物可以告诉我们很多关于化石本身的年代和背景的信息，因此我们必须发明创新的方法来保存这份记录。
DNH 155颅骨的情况甚至更加复杂，因为化石人类祖先很少完整地从地下出来。事实上，DNH 155颅骨有数百块碎片，有些比普通小指甲还小，而且每块碎片都非常脆弱。因为不可能对一块化石进行两次挖掘（从而破坏原始背景），所以我们必须在第一次就做对。因此，3D扫描仪已经成为改变游戏规则的工具。
数字构建进行中
我在现场的主要工作是重建化石，因此我被委以重任组装DNH 155头骨。大约花了一个星期才完全移除头骨碎片和所有将碎片从它们在德里莫伦主采石场内的原始位置粘合在一起的沉积物。随着大约300个碎片中的每一个被小心翼翼地移除，它们都使用Artec Space Spider（一种专业的便携式3D扫描仪）进行了数字化。扫描仪发射光线图案，这些图案根据其撞击物体的地理结构而变形，并反弹回扫描仪——就像蝙蝠使用声纳一样，但在这种情况下，反弹的是光而不是声音。这项技术被用来创建颅骨每个碎片在沉积物中位置的高分辨率数字记录，以防任何碎片意外脱落。
重建的第一阶段是通过手动将碎片拼凑在一起完成的。但是，即使在手动重建之后，颅骨的某些部分仍然无法放置，因为接触点太小，或者边缘的一小部分已经丢失。在这些情况下，Artec软件被用来以数字方式定位零件彼此之间的关系。具体来说，DNH 155的面部无法安全地连接到颅骨的其余部分。这种融合是通过数字方式实现的。虽然可以用胶水粘合，但以这种方式连接碎片将是冒险的，并且很可能对化石造成永久性损坏。如果没有3D技术，DNH 155颅骨的已发表重建工作是不可能实现的，这将对其他研究人员未来评估化石的能力造成巨大打击。
化石数据的民主化
重建只是旨在揭示这颗稀有头骨秘密的研究计划的一部分。许多研究南非化石的研究人员无法前往约翰内斯堡研究原件。对于那些不在富裕机构的研究人员，以及普遍资金拮据的学生来说尤其如此。正是出于这个原因，德里莫伦团队投入了大量资金来数字化DNH 155颅骨和德里莫伦的大部分化石组合。作为一名博士生，我个人对高质量的3D扫描仪（如Space Spider）通过允许自由和轻松地访问研究质量的数据来民主化研究的潜力特别感兴趣。虽然此类数据的权限和访问由威茨沃特斯兰德大学（在德里莫伦化石的情况下）控制，但我们的最终目的是与研究人员，特别是那些正在从事与南非人科化石相关主题的早期职业研究人员分享我们的数据。
古人类学有着好斗且往往排斥异己的历史。我相信3D技术及其生成的高度便携式数据有能力帮助聚集新一代研究人员，并促进以前不可能实现的合作。二十年前，古人类学家格哈德·韦伯呼吁进行这样一场革命。我们还没有完全实现，但我们正在取得进展。
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