打造虚拟古生物
欧洲同步辐射加速设备利用的是一种“速射”方式为琥珀拍照。首先,研究人员将琥珀置于光束线中,而后利用高对比度、高清晰度X射线摄影技术拍照。利用这种方式,塔弗罗等人最终发现,琥珀内部并不是一无所有,而是别有洞天。在得到这一有趣发现之后,塔弗罗等人的下一步工作就是为光束线穿过的被困昆虫打造3D图像。
他解释说:“微束X射线微断层摄影技术建立在X射线摄影技术基础之上,在样本旋转过程中,我们不是只拍摄一张照片,而是大量照片。完整旋转过程中,我们将拍摄1000多张射线照片,利用这些照片,我们便可重建虚拟切片。在使用一个3D处理工具之后,我们从琥珀中‘提取’了这些样本。”
处理后得到的虚拟昆虫可以在电脑屏幕上旋转,它们拥有纳米(百万分之一米)尺度解析度,因此可获得理想的解剖细节。然而,事情并没有就此打住。所有这些电子信息都被输入一个3D塑料打印机,打印史前昆虫的实体模型。在打印机帮助下,一只被树脂捕获身长不到1毫米的昆虫,最后成为一个30厘米长可以拿在手上的复制品。
塔弗罗说:“从某种意义上说,这要比拥有真正的动物好得多。真正的黄蜂有4毫米长,如想细细观察,必须使用显微镜,如果是被困在不透明琥珀中的黄蜂,那就得使用同步加速器了。然而,一旦用三维塑料打印机打印出来,你就能看到自己想要的东西。”
具有重要实际意义
塔弗罗等人的工作为研究中生代夏朗德的生态学提供了新线索。在最新已确定的昆虫中,很多都与水有关系——它们生活在一个河口环境周围。在这一地区发现的不透明琥珀已经暗示了这一点,但利用欧洲同步辐射加速设备对不透明琥珀进行的研究则进一步巩固了这种论断。塔弗罗、拉克及其同事对他们利用同步加速器研发的技术抱有很高期望。他们在一篇研究论文中表示,这项工作为被困琥珀的新物种编排目录的一种可选性方式提供了基础。
从传统角度来说,每一种记录在案的生物都有一个与之匹配的标本或者原型标本,并保存于博物馆中。任何希望检验或与进一步发现加以比对的科学家都可以利用这种标本。但对于被困不透明琥珀中的昆虫,我们不得不面临这样一个特殊问题——如何为一个看不见的动物制作标本?欧洲同步辐射加速设备中心对此表示,未来类似的原型标本可以通过琥珀、所有利用同步加速器得到的电子信息以及3D塑料打印机获得。
塔弗罗、拉克及其同事的工作只有在使用同步加速器前提下才可进行,此外,这项工作也需要花费大量时间。长期以来,欧洲同步辐射加速中心便希望升级他们的设备。这种升级可能为打造“虚拟古生物”开辟很多新的道路。