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使用萤光、红色染料以及明胶的新兴摄影技术大幅提升科学家将动物骨骼视觉化的程度

架在甘油明胶混合液中的海马透明骨骼标本,其身上的染料于萤光灯照耀下发出红色光芒。这种摄影技术让科学家能以全新的方式检视骨骼。 PHOTOGRAPH BY LEO

架在甘油明胶混合液中的海马透明骨骼标本,其身上的染料于萤光灯照耀下发出红色光芒。这种摄影技术让科学家能以全新的方式检视骨骼。 PHOTOGRAPH BY LEO SMITH, UNIVERSITY OF KANSAS

研究人员长期以来一直在清理标本组织,并将骨骼染色,而新的萤光技术在细节上达到了全新境界,比如眼前的带纹喉盘鱼 (stippled clingfish)。 PHO

研究人员长期以来一直在清理标本组织,并将骨骼染色,而新的萤光技术在细节上达到了全新境界,比如眼前的带纹喉盘鱼 (stippled clingfish)。 PHOTOGRAPH BY MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS

以蓝唇树蜥( blue-lipped tree lizard)为例,脊椎动物研究者利用影像来探究动物如何演化,并鉴定它们与其他物种有哪些共有特征。 PHOTOG

以蓝唇树蜥( blue-lipped tree lizard)为例,脊椎动物研究者利用影像来探究动物如何演化,并鉴定它们与其他物种有哪些共有特征。 PHOTOGRAPH BY MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS


许多如马氏岩蟒(Macklot's python)这样的骨架,要是没有垫个纸巾就可能松垮垮的,很难出特定姿势。但明胶可以将这些骨架固定住,还能在摄影后清洗干净。 PHOTOGRAPH BY MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS

圣克劳德州立大学的生物学教授麦特.戴维斯以五丝长指马鲅(royal threadfin)染过红色染剂的骨骼标本为例,说明这项技术与夜光玩具的原理类似,在特定波长

圣克劳德州立大学的生物学教授麦特.戴维斯以五丝长指马鲅(royal threadfin)染过红色染剂的骨骼标本为例,说明这项技术与夜光玩具的原理类似,在特定波长光线下会发出阵阵萤光。 PHOTOGRAPH BY MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS

平原锄足蟾(plains spadefoot toad)分布在加拿大到墨西哥的美洲中西部,开发这种摄影技术的研究人员已经开始透过不同的波长与滤镜进行实验,看看这

平原锄足蟾(plains spadefoot toad)分布在加拿大到墨西哥的美洲中西部,开发这种摄影技术的研究人员已经开始透过不同的波长与滤镜进行实验,看看这些骨头还能透露出什么讯息。 PHOTOGRAPH BY MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS

刚孵化的林鸳鸯(wood duck)发出红色萤光。在野外,它们是北美最颜色最丰富、花样最大胆的水鸟之一。 PHOTOGRAPH BY MATTHEW GIRAR

刚孵化的林鸳鸯(wood duck)发出红色萤光。在野外,它们是北美最颜色最丰富、花样最大胆的水鸟之一。 PHOTOGRAPH BY MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS

眶真圆鳍鱼(Pacific spiny lumpsucker)是种大约两公分半的小鱼,全身布满了坚硬的疣粒。 PHOTOGRAPH COURTESY OF AM

眶真圆鳍鱼(Pacific spiny lumpsucker)是种大约两公分半的小鱼,全身布满了坚硬的疣粒。 PHOTOGRAPH COURTESY OF AMERICAN SOCIETY OF ICHTHYOLOGISTS AND HERPETOLOGISTS

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:MISHA JONES 编译:曾柏谚):果冻般的「明胶」能助骨骼摄影一臂之力!这项技术提供了精细而怪奇的影像,以利科学家研究解剖学。

一种使用萤光、红色染料以及明胶的新兴摄影技术,大幅提升了科学家将动物骨骼视觉化的程度。

长久以来,钻研脊椎动物的研究人员一直仰赖剥除标本上的软组织并用红色染料将余骨着色,好取得细腻的影像以利研究解剖学,并比较不同物种间的关系。问题在于,被剥去韧带与肌肉组织的骨架相当松散,让人很难在特定角度下支撑与拍摄。

协力开发此项新技术的德州大学生态与演化生物学教授里欧.史密斯(Leo Smith)说:「有一大堆影像根本拿不到。好比今天要拍一条鲶鱼,它只能腹部贴底,这是你唯一能拍到的姿态了;要是今天是一条鳟鱼或什么的,它也只能侧躺,因为从其他方向摆它都会倒下。」

这时候,明胶就派上功用场了。明胶不仅质地类似果冻,能协助固定骨架姿势,让骨架能以各种角度拍摄;摄影结束后也能清洗干净。只要将明胶与红色染料结合,并用萤光灯照射,就有机会能拍到过去无法呈现的图像。

红色萤光

史密斯作为2018年这篇技术论文的主要作者,提起在2013年的某个深夜,他一时兴起将染过色的鱼骨放在萤光显微镜(一种以高强度光源取代可见白光的显微镜)下。

史密斯说:「我就只是把它固定在那,接着我发现老天啊!这太惊人了!萤光真的把细节都呈现出来了。」

同为研究作者的圣克劳德州立大学教授马特.戴维斯(Matt Davis)说:「这与夜光玩具非常类似,原理基本上一样,染料吸收光线后再重新释出。」

史密斯表示,萤光成像的美妙之处在于,它可以排除标本不同层面的杂讯,让研究者专注在过去从未注意或无法聚焦的细节。

史密斯实验室的志工切斯尼.巴克(Chesney Buck),以及史密斯带领的博士生麦特.吉拉德(Matt Girard)合力改进了技术中的明胶部分。吉拉德表示,将染色后的标本埋入明胶带来的全新的可能性。

吉拉德说:「当你真的能在标本身上移动一些部位,或把镊子伸进去,或用手握住并移动它,你将能看到骨头之间如何铰接再一起;也因为很多东西──或许不是在人类身上,但在其他动物身上──有好几层骨头,因此要是骨头后方还有东西,这套方法也能让你看到。」

机缘巧合

史密斯、戴维斯与吉拉德已经开始着手利用不同波长的光、镜头滤净以及显微镜进行实验,看看这些动物还能透露出什么资讯。

戴维斯说:「我们透过寻找解剖构造上或是基因层面的共同特征来重建这些生命树,并探索标本们如何随着时间演化,以及它们整体彼此间的相连关系是什么。」

至于在工作之外呢?戴维斯补充道,就是享受它了:「科学的一部份在于发现,另一部份是乐趣哪!」

毕竟,史密斯当初就是这样发现这项技术的。他说,任何一个巧合都可能带来另一项突破。




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