甘肃耐磨型树脂磨片价，当古生物学遇到新技术

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张米曼重建的阳鱼蜡像。照片由古代脊椎动物提供

古脊椎动物研究所CT设备成果全鱼上下颌重建、徐家窑人颞骨及内耳迷路3D重建。照片由古代脊椎动物提供

付巧梅正在研究。照片由古代脊椎动物提供

清庄化石地世界自然遗产博物馆。新华社

古生物学是一门古老的学科，已有200多年的历史。历史上，始祖鸟、北京人等重大化石发现填补了生命进化史上的空白。如今，高精度成像分析技术、分子古生物学技术、大数据、自动识别等新的观测分析手段，从原始和新发现的化石到大量的化石，正在给古生物学等传统学科带来新的活力。化石。新的、以前未知的信息已经被发现，使我们能够越来越清楚地看到古代。

高精度成像与分析无损、高精度了解化石内部结构

传统上，古生物学家一直使用肉眼、放大镜、光学显微镜和电子显微镜来观察和研究生物化石的宏观和微观结构。然而，由于生物化石的大部分信息内容都包含在其中，古生物学家必须通过其他技术手段将其公开。如果您有大量化石样本，您可能需要考虑自己销毁化石以暴露其内部结构。更传统的方法是通过切片或研磨来获取化石特定部分的二维结构信息。如果各部分之间的距离相同，就可以准确地还原化石内部的三维结构。这是连续切片或研磨。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张长万学者利用连续破碎技术，细致地重建了叶鳍鱼的头部，揭示了它没有内鼻孔，是一种原始肺鱼。通过更好地了解头部，他为寻找陆地鱼类真正的直系祖先做出了杰出贡献。然而，由于这项技术需要极其耗时且高精度的一系列工序，包括打磨、绘制草图、蜡切和模具铺设，因此其应用可能仅限于大量非常重要的化石标本。然而，同时满足这两个要求是很困难的。

20世纪中叶，一些古生物学家尝试用X射线“透视”化石。然而，仅仅用X射线照射化石只能提供一些关于其内部结构和照射方向的模糊信息。所有三维结构都必须在各个方向上重建，并且为了获取信息，必须使用非破坏性粉碎或类似切片的断层扫描技术。断层扫描最初是在医学和制造业中发展起来的，自20世纪90年代以来，古生物学家尝试将这种技术应用于化石研究。化石比活生物体密度大得多，而且由于每块化石的物质成分差异很大，直接应用医用CT设备往往很难获得理想的扫描结果，使得CT尤其是古生物研究的发展刻不容缓。对此，2008年，韩国通过古脊椎动物研究所、高能物理研究所和自动化研究所的合作，开发出了世界上第一台专门用于古脊椎动物的高精度CT装置。225kV超小型工业CT和450kV通用CT用于古生物化石研究，于2011年开始使用。这使得古生物学家能够方便、快速、高质量地对各种大小的脊椎动物化石和活体生物体的内部微观形态和微观结构进行无损检查和重建。利用这套设备，古生物学家很快取得了多项重要成果，其中包括古脊椎动物研究所朱敏团队重建了一种早期有颌鱼的内部结构。从鱼到人”，刘武团队通过对中国重要人类化石的CT研究，定量重建了古代人类的颅内模具、内耳骨迷路等微观内部结构。

泽霍尔生物群是一个世界级的化石库，出产在进化史上非常重要的脊椎动物、植物和昆虫化石。头发的结构等不幸的是，热河生物群的化石大多来自湖泊沉积物，并以平板形式保存，内部结构信息经常重叠，使得常规CT设备难以扫描和重建。在国家重大科学仪器开发项目的支持下，我们开发了韩国第一台用于板化石的高分辨率X射线显微断层扫描设备Micro-CL。这是目前唯一对大型板块标本内部结构进行无损检测的方法，极大地满足了古生物学界的研究需求，并促进和加速了泽霍尔生物群和其他类似保存化石的研究。该技术后来被应用于工业环境并产生了显着的经济效益。

基于此，并考虑到成像技术在古生物学中大规模应用的一些困难，如耗时且机器时间有限、重建所需的计算机配置较高、软件昂贵等，中国古生物学家正在继续进行研究。从不同角度探索并克服挑战。

在加强研发的同时，适合古生物学研究的下一代商用设备将使我们能够更快地获得化石的高分辨率三维结构，包括超微结构信息。例如，最近在古椎骨上引入微纳光谱CT，可以同时获取化石内部成分和空间分布信息，进一步促进了化石内部信息的挖掘，对于研究其形成条件具有重要意义。这说得通。和化石过程。古脊椎动物实验室的研究人员还自主开发了专门用于处理化石和生物成像数据的免费渲染处理软件，促进了该技术在该领域的大规模普及。

更高能量、更高浓度的同步辐射源是满足成像技术高精度和对比度要求的唯一解决方案。过去，古生物学家必须前往瑞士、澳大利亚等海外同步辐射光源线站进行扫描。国内上海广元也提供选择。值得一提的是，正在建设的北京光源克服了同类基站的局限性，是全最亮的第四代同步辐射光源之一。2025年末。根据规划，我国将在北京光源建设全首个同步辐射光源成像测试，用于脊椎动物进化、人类起源、古人类遗迹等研究。高剂量、多尺度分辨率、无损3D化石成像。

3D打印技术与化石成像技术一起诞生。随着3D打印价格的下降，该技术变得越来越受欢迎。通过三维打印数字重建得到的化石内部结构模型，可以方便直观地观察和研究这些结构，并可以批量生产任何规模的高精度模型，用于科学研究、教育和公共科学展览。

分子古生物学重建古生物学进化史的重要工具。

即使古代生物死亡后，各种有机成分仍会保留不同的时间并提供各种生物信息。DNA携带着跨生物体的遗传信息，已成为重建古代生物进化史的重要工具。这种研究方法始于20世纪80年代，在整个人类基因组的公开和高通量测序技术的进步的推动下，古代DNA领域在21世纪初开始蓬勃发展。SvantePaabo是该领域的创始人，开创了DNA污染题的解决方案，建造了世界上第一个用于研究古代DNA的洁净室，并设计了洁净室的工作规则。他带领团队重建了尼安德特人基因组，并发现了丹尼索瓦人——，这是第一个仅通过古代分子证据识别的灭绝古人类。2022年诺贝尔生理学或医学也授予了帕沃。

古代DNA提取物通常含有大量DNA污染，导致大多数已测序的DNA分子无用，而且通常只有不到1%的测序数据实际上是有用的。对此，古代脊椎动物研究所的研究人员付巧梅和迈耶开发了DNA捕获技术——，通过设计DNA或RNA探针，从大量污染的DNA中“抢夺”目标古代DNA，并进行了开发和应用。该技术目前广泛应用于古代人类基因组研究。目前，超过三分之二的人类古代基因组数据来自名为“1240k”的探针组捕获的数据。DNA捕获技术不仅大大提高了古DNA测序的效率，而且即使从一些困难的样本中也能有效地获得足够的数据。一个典型的例子是对中国古代南方人群的基因组研究。华南地区温暖潮湿的环境和当地的酸性土壤不利于保存古DNA，使得该地区古DNA研究存在空白。借助这项技术，对广西古代南方人群的基因组研究表明，在农业传播之前，东亚和东南亚人群之间就存在广泛的交流。

沉积物DNA分析是一种新兴的古代DNA分析技术，可以在不依赖骨化石材料的情况下从“土壤”中提取古代生物的遗传物质。这种方法弥补了只能偶遇却找不到人类化石的缺点，大大拓展了研究范围，为研究旧石器时代遗址的种群演化打开了新的窗口。2020年，付超梅团队与兰州大学合作，通过白石崖洞遗址沉积物采集了35个样本中242种哺乳动物和人类的线粒体DNA，丰富了古人类DNA。这种古老的DNA与该地点的遗骸得到了证实，证实了犀牛、鬣狗和其他动物的存在。人们还发现，吠舍洞穴的四层含有来自已灭绝古人类——丹尼索瓦人的线粒体DNA。这是首次在丹尼索瓦洞穴外发现丹尼索瓦人，为支持其广泛分布提供了有力的证据。丹麦哥本哈根大学的研究人员于2022年12月宣布，他们利用这种方法从约200万年前格陵兰岛的冻土中提取了生物DNA，这是迄今为止已知的最古老的DNA。研究表明，格陵兰岛曾经是乳齿象、驯鹿、野兔和鹅等动物以及杨树、枞树和其他至今仍可见的植物的家园。如今，它是生长在低纬度地区的常见树木。

2010年以来，古脊椎动物实验室建立了以古DNA技术为核心的世界一流的分子古生物学实验室，在重点研究古人类基因组的同时，也并行开展动物古基因组、共生微生物、病原体等方面的研究。微生物进化、古代蛋白质研究等衍生研究方向。2016年，首次绘制了冰河时代欧亚人群的详细基因图谱；2017年，对天元穴居人个体的DNA序列进行了分析，实现了中国最古老人类物种的首次完整基因组测序。2018年，从东亚最古老的大熊猫化石中成功提取出从末次冰河时期至今的完整线粒体，揭示了大熊猫新的线粒体谱系。自2018年建立自动化实验以来，实验快速、准确、高效，取得了一系列重磅成果，包括揭示东亚早期现代人类的遗传多样性和长期动态进化图谱。中华民族一万年来的遗传延续和各文化群体的迁徙融合历史；该岛与福建省内陆的古代人口相似。这些研究更新、补充或修正了学术界的相关学术假说，为揭示中华民族的形成过程、追溯南岛语族的起源提供了重要的科学依据。该实验室在珍稀受保护动物进化研究方面也取得重要新发现，并将其拓展到更多濒临灭绝动物的研究领域。

蛋白质含有丰富的生物、遗传和进化信息，在化石中的保留时间比DNA长得多，并且可以覆盖古代DNA目前无法到达的时间和地理盲点，这使得它们在人类及相关进化研究领域极其有用。这很重要。应用前景。例如，一个研究小组从180万年前的动物牙齿和650万年前的蛋壳中获得了古代蛋白质。再比如，古代DNA在炎热潮湿的地区很难保存。然而，该团队成功地从早更新世甚至亚热带上新世化石中获得了古代蛋白质序列。该领域的研究逐渐成为新兴热点。2019年至2020年，该杂志连续发表4项重要成果，解决了夏河人、史蒂芬犀、布贤巨猿和先锋人的系统发育题，引起广泛关注。学术界。我国加强在该领域的部署，对重大考古遗址的相关标本进行研究，解决科学题，产生重要的原创性科研成果。

大数据与自动识别帮助实现化石自动识别

随着研究的深入，古生物学从定性描述转向定量计算，并引入了统计模型。研究越来越关注生物多样性的变化和形态特征的宏观进化。古生物学中的系统发育分析正变得越来越大规模，涉及数百个物种和数千个特征。这些研究涉及大数据，需要高性能计算机的帮助。

为了建立古生代海洋生物多样性，南京大学范俊轩团队从3,112个地层剖面的26万块化石和11,268个海洋化石物种中选取了数据。