科學與藝術的結合,新成像技術讓骨骼標本更精細呈現

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 08 日 22:22 | 分類 科技教育 , 自然科學 follow us in feedly

在動物相關的科學論文中,我們經常可以看到許多動物標本的展示,但由於平面圖片呈現的限制,這些圖片往往略為平淡,但在堪薩斯大學(KU)研究人員開發的新成像方法之下,未來標本圖片將能以更精緻、迷人的方式呈現,團隊希望在科學和藝術的混合之下,能讓更多人關注相關研究。



自 19 世紀以來,為了進行解剖學研究,生物學家和古生物學家都必須拍攝標本來進行參考或在論文中說明,堪薩斯生物多樣性研究所副教授、自然歷史博物館副館長 W. Leo Smith 指出,對任何提交的學術論文來說,如果有數百人願意看完整篇論文就算是很幸運的——但是許多人會很願意去看其中的圖片,其實人們天生就對這些骨骼架構感到有興趣。

「只要我們能改善這一點,就能找到更多對研究感興趣的人。」

而現在堪薩斯研究團隊開創的兩種技術,正在為世界各地的科學家提供捕捉脊椎動物影像的新方法,這種突破能夠為地球的生物多樣性提供更好、更有用的數位圖片。

第一種技術與標本擺放有關。Smith 指出,因為去除了所有的肌肉,過去遇到的問題就是無法將這些骨骼按照需求隨意擺放姿勢,「它們是無法支撐的,就像一堆衣服向各個方向摺疊,我們希望有能力擺出它們。」

在經過反覆實驗和錯誤嘗試後,團隊找出了甘油和明膠的最佳比例:40% 的甘油混合物,讓標本可以很好的在其中固定姿勢,卻又足夠半透明可以對「漂浮」的標本進行拍攝、觀察,還可以在攝影結束後簡單地洗掉。

雖然聽起來只是很微小的改變,但這讓研究人員可以不同的角度拍攝標本,從過去難以捕捉的視野看到解剖結構,而這種能夠看到解剖結構的新方式確實有助於分析。

舉例來說,魚類以有著兩套頜骨(jaws)而聞名,一套就像我們這樣的口腔一樣,而另一組口腔用途就像我們的喉頭,但後者過去並無法正面拍攝到口腔的照片,透過這項新技術,魚類及一系列脊椎動物物種將能更深入研究。

第二項技術則與熒光顯微鏡(fluorescent microscopy)和茜素(alizarin)有關,透過運用茜素(alizarin)染色標本的骨頭,當暴露於正確的光波長時,標本將會發出螢光。

透過使用茜素染色,標本圖片能夠呈現關節、小骨頭和牙齒的微小細節。「顯微鏡具有阻擋所有其他光的濾光器,皮膚和其他無關事物都會消失,因為它不會發出螢光——當你想要看到骨頭連接的地方時,能快速略過那些無關事物的技術都是非常有用的。」

堪薩斯團隊去年在美國魚類和爬行動物協會(ASIH)的年會上報告了螢光顯微鏡的發現,而現在已經有許多研究團隊在使用類似形式來創作自己標本的數位影像。

雖然 Smith 並不認為新成像技術的與他經常生產的科學論文具有同等重要性,但他強調,不論是對研究人員或大眾來說,提供引人注目的圖片具有傳達訊息的重要性。「圖片可以讓你從根本上分享事物的運作方式,並讓你更簡單去告訴別人新發現。」

「在一天結束時,這張照片勝過千言萬語。」

(圖片來源:The University of Kansas/M. Davis