CT 成像技术助力分析隐藏的人类化石

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


约翰内斯堡——今天早些时候,在威特沃特斯兰德大学为一支研究团队举办的茶话会上,该团队已经习惯于做出惊人的人类化石发现。当 Kristian Carlson 公布一项看似不起眼的发现时,一种好奇的兴奋爆发了:一块来自南方古猿源泉种的肋骨。 实际上,它甚至不是真正的化石——只是一件树脂复制品。但尽管外观朴素,这根小白肋骨代表着一项重大的科学进步。

当科学家们发现这根近两百万年前的化石肋骨时,它来自南非一个名为马拉帕的遗址,他们只能看到它的尖端。其余部分包裹在一种叫做角砾岩的岩石基质中。它还紧压着另一块骨头——肩胛骨。从角砾岩中提取肋骨会损坏或摧毁脆弱的肩胛骨。因此,该团队使用微型 CT 扫描仪对包含骨骼的岩块进行了成像,从而获得了骨骼的超高分辨率 3D 图像。 Carlson 在他的电脑上虚拟地移除了周围的角砾岩,并将肋骨与肩胛骨分离。然后,他创建了该骨骼的 3D 计算机辅助设计,并使用 3D 打印机将其打印出来。团队负责人 Lee Berger 说,由于对肋骨进行了这种虚拟制备,“你手中就拿着一块几年前还无法回收的化石。”

据 Berger 称,来自南方古猿源泉种的这个标本是早期人类化石记录中第一根完整的第一肋骨。因此,它有助于回答一个关于人类进化 的持久问题:即早期人类的胸廓是像猿类那样呈圆锥形,还是像我们那样呈桶状。胸廓的形状很重要,因为它能揭示肺活量,并阐明生物的运动方式。


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展望未来,微型 CT 成像将在南方古猿源泉种更多化石遗骸的发现、回收和分析中发挥关键作用。该团队已从该遗址收集了许多角砾岩块,这些岩块的内容目前尚不清楚。他们将能够扫描这些岩块,看看它们是否包含化石,然后使用图像来指导化石的制备,而不是通过一点一点地费力地移除角砾岩来盲目地寻找骨骼。他们将寻找的化石之一是与他们发现的成年女性部分骨骼相匹配的头骨。但是,如果他们用扫描仪找到它,他们甚至可能懒得完全移除角砾岩——而是选择像处理肋骨那样,打印一个化石复制品,然后就可以在不将实际头骨从其岩石坟墓中解放出来的情况下对其进行分析。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 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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