科学家首次利用微型CT扫描研究云南澄江节肢动物化石 鉴定结果为“镜眼海怪虫”
2015-08-12 14:24:21   来源:化石网   评论:0 点击:

外形类似于虾的寒武纪澄江动物群节肢动物。(a)普通光学成像,(b)荧光显微镜成像。微型CT成像示意图(a)及结果(c, d)。微型CT成像结果。(a)动物身体前部,(b)侧视,(c)眼孔及细缝放大,(d)侧肋放大


外形类似于虾的寒武纪澄江动物群节肢动物。(a)普通光学成像,(b)荧光显微镜成像。



微型CT成像示意图(a)及结果(c, d)。



微型CT成像结果。(a)动物身体前部,(b)侧视,(c)眼孔及细缝放大,(d)侧肋放大。

(化石网报道)据新华网昆明8月12日电(岳冉冉):记者从云南大学—云南省古生物研究重点实验室获得消息,科学家首次利用微型CT扫描研究云南澄江节肢动物化石,揭示埋葬在岩石里的节肢动物身体构造细节获得成功。该项研究成果已于近日发表在《自然》出版集团旗下科技期刊《科学报道》上。

据实验室主任侯先光教授介绍,云南寒武纪澄江动物化石群距今已有5亿2千万年历史,其中保存有大量精美的节肢动物化石,但到目前为止,对这类一定程度上呈3维立体保存的化石的研究,主要是通过用钢针在高倍显微镜下对埋葬节肢动物化石的岩石进行修理解剖、剥离覆盖在动物构造表面上的围岩,以揭示埋葬在其内的软躯体及附肢构造等细节。此种研究手段不仅需要投入大量时间,还在一定程度上破坏了这些珍稀化石标本原有的构造细节,并且这一传统研究手段也难以完整揭示动物化石的所有细节。

寒武纪澄江动物群的节肢动物一直以来被科学家们认为是现生节肢动物(例如蜘蛛、虾、蜈蚣、昆虫)的祖先型动物,而现生节肢动物一直以来都是地球上物种数量最为丰富的动物类群。澄江动物群1984年被发现以来,由于传统研究手段的限制,研究人员都只能从显示在化石表面上保存的构造对这类动物进行研究。

此次,侯先光教授研究团队利用X光可以完全穿透保存有澄江化石的岩石石块,以及澄江化石动物构造细节与围岩对X光吸收程度不同等特性,使用微型CT设备对一枚外形酷似虾的澄江节肢动物化石标本进行了X光扫描,并揭示了埋葬在岩石表面之下1毫米深度位置的动物身体构造细节。最终,研究人员将该化石物种鉴别为澄江动物群中独有的物种:镜眼海怪虫。

据侯先光介绍,此次创新性研究技术不仅可以广泛应用于澄江动物群里呈3维立体保存的节肢动物和其他动物类群的标本研究中,还可以推广到跟澄江化石标本保存类似的其他动物群标本的研究中。

相关报道:云南大学给澄江节肢动物化石标本做CT 鉴定结果为“镜眼海怪虫”

(化石网报道)据春城晚报(记者 杨质高 实习生 杨晓琼):CT扫描,是医院里很常见的一种检测手段。最近,古生物学家却利用微型CT给五亿两千万年前的某种澄江节肢动物化石做X光扫描,清晰地看到了沉睡在岩石里的动物的身体构造细节,并依此把这块化石的物种鉴别为澄江动物群中独有的“镜眼海怪虫”。研究人员表示,该化石标本是在被发现了十多年后的今天,才借助CT被研究人员可靠地鉴别出来。

为啥要做CT?如果没有CT,研究化石可能会损坏它

被列为世界自然遗产的云南寒武纪澄江动物化石群中,保存有大量精美的节肢动物化石。这些沉睡在化石中的节肢动物,被科学家认为是现生节肢动物(例如蜘蛛、虾、蜈蚣、昆虫)的祖先型动物,而现生节肢动物又是地球上物种数量最为丰富的动物类群。

澄江动物群于1984年被发现以来,由于研究手段的限制,大部分情况下研究人员都只能从显示在化石表面上的构造来认识这类古老的动物化石标本。而对一些呈3维立体保存的化石的研究,主要是用钢针在显微镜下把覆盖在外面的岩石剥离掉,从而将保存在岩石里的构造细节呈现出来。

就节肢动物而言,这些构造细节包括附肢等软躯体构造。然而,用钢针剥离岩石是个细活,非常耗时;还有可能在一定程度上破坏这些珍稀化石标本原有的构造细节。另外,这一传统的研究手段也难以完整揭示保存在化石石块中的动物标本的所有构造细节。

发现了什么?做一次CT,能清晰了解化石内部的细节

近年来,云南大学——云南省古生物研究重点实验室侯先光教授团队,致力于如何应用先进的研究手段和方法全面认识化石标本所蕴含的全部信息,包括近两年内在国际顶尖学术杂志Nature及其子刊发表的奇虾和其他节肢动物的神经系统和节肢动物心血管循环系统等研究。

这不,研究人员想到了一种很新奇的方法——微型CT。CT,即电子计算机断层扫描,在医院里很常见,它是利用精确准直的X线束、γ射线、超声波等,与灵敏度极高的探测器一同围绕物体的某一部位作一个接一个的断面扫描,具有扫描时间快,图像清晰等特点。

这种方法研究人员是怎么想到的?侯先光教授团队的刘煜博士说,微型CT在考古学上的应用并不是第一次,国外已经用了好几年了,但一直苦于扫描的清晰度不够,制约了CT扫描在考古领域的应用。“随着成像技术的提高,我们就想看看能否得到清晰的照片。”

这些构造细节呈现在其他构造之下,用传统的显微镜下钢针解剖的方法是看不到的。如果一直依赖于传统的研究方法,那么,研究人员对该动物原有构造细节的认识也就不全面,具有局限性。研究人员表示,微型CT技术可被广泛地应用于研究澄江动物群里呈3维立体保存的动物标本,甚至还可以推广到世界上其他化石动物群标本的研究中。

相关报道:Nature出版集团Scientific Reports发表侯先光教授研究团队最新成果

(化石网报道)据云南大学—云南省古生物研究重点实验室:8月4日,云南大学——云南省古生物研究重点实验室侯先光教授、刘煜博士联合德国科学家,在Nature出版集团旗下科技期刊Scientific Reports(影响因子:5.578)发表题为“When a 520 million-year-old Chengjiang fossil meets a modern micro-CT -a case study”的研究论文,首次报道了利用微型CT研究呈3维立体保存的澄江节肢动物化石,并揭示了埋葬在岩石里的动物身体构造细节。侯先光教授为论文通讯作者、刘煜博士为第一作者。

被列为世界自然遗产的云南寒武纪澄江动物化石群中保存有大量精美的节肢动物化石。到目前为止,对这类一定程度上呈3维立体保存的化石的研究主要是通过用钢针在显微镜下对埋葬节肢动物化石的岩石进行仔细修理解剖、剥离覆盖在动物构造表面上的围岩以揭示埋葬在其内的软躯体及附肢构造等细节。此研究手段不仅需要投入大量的时间,还在一定程度上破坏了这些珍稀化石标本原有的构造细节。另外,这一传统的研究手段也难以完整揭示保存在围岩石中的动物化石的所有构造细节。

寒武纪澄江动物群的节肢动物一直以来被科学家们认为是现生节肢动物(例如蜘蛛、虾、蜈蚣、昆虫)的祖先型动物,而现生节肢动物一直以来都是地球上物种数量最为丰富的动物类群。因此,对澄江早期节肢动物的深入研究将直接影响到科学界对节肢动物这一大门类的早期进化历史的认识。澄江动物群1984年被发现以来,由于传统研究手段的限制,在大部分情况下研究人员都只能从显示在化石表面上保存的构造对这类动物进行研究。近年来,侯先光教授团队的研究人员都在致力于如何应用先进的研究手段和方法全面认识化石标本所蕴含的全部信息,包括近两年内在国际顶尖学术杂志Nature及其子刊发表的奇虾和其他节肢动物的神经系统和节肢动物心血管循环系统等研究。

此次,侯先光教授研究团队利用X光可以完全穿透保存有澄江化石的岩石石块,以及澄江化石动物构造细节与围岩对X光吸收程度不同等特性,使用微型CT设备对一枚外形酷似虾的澄江节肢动物化石标本进行了X光扫描,揭示了埋葬在岩石表面之下1毫米深度位置的动物身体构造细节。

这些构造细节呈现在其他构造之下,用传统的显微镜下钢针解剖方法无法将其暴露,致使对于动物原有构造细节认识的局限性和不完整性。另一方面,这些构造细节对于研究人员可靠鉴别该化石物种提供了关键的信息,包括动物头甲上独特的眼孔、由眼孔向头甲边缘延伸的细缝、身体中部个体节的侧肋等。由于研究的这枚标本保存的特殊性,利用传统的研究方法也难以鉴别该化石标本的分类。但是利用X光扫描所揭示的这些细节构造帮助研究人员最终将该化石物种鉴别为澄江动物群中独有的镜眼海怪虫(Xandarella spectaculum)。研究人员同时还表示,此技术可以广泛应用于澄江动物群里呈3维立体保存的节肢动物和他动物类群的标本的研究当中。甚至还可能推广到跟澄江化石标本保存类似的其他动物群标本的研究中,包括加拿大落基山中寒武世布尔吉斯页岩动物群新发现的采集点中所发现的化石标本。

此次基于世界自然遗产澄江化石的创新性研究,开启了重新认识研究寒武纪生命大爆发时期澄江动物化石群和类似动物化石群中节肢动物及其他呈3维立体保存的动物化石的新时代,具有较为重大而深远的科研意义。

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