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突破粒子加速器技术:科学家利用 Antscan 打造全球最大蚂蚁 3D 数字解剖库

一支由进化生物学家伊万·埃科诺莫和昆虫学家朱利安·卡茨克领导的国际团队,利用粒子加速器的高能同步辐射显微 CT 技术,完成了史上规模最大的蚂蚁数字化工程。该项目生成的“蚂蚁扫描库”(Antscan)收录了来自 212 个属、涵盖全球约 90% 蚂蚁种类的近 2200 只蚂蚁的高分辨率三维图像。这一成果近日发表,被同行称为“疯狂”的壮举,因为它以前所未有的精度揭示了蚂蚁的内部器官、外骨骼及肌肉结构。 早期扫描工作因耗时漫长而举步维艰,每只蚂蚁需耗时 10 至 15 小时。直到团队在德国卡尔斯鲁厄理工学院与托马斯·范德坎普合作,引入配备自动机械臂的高速同步辐射设备,单只扫描时间骤降至 30 秒。借助这一技术突破,团队不仅扫描了常见物种,还捕捉到了如眼径巨大的刚果蚂蚁、拥有剧痛蛰刺的子弹蚁以及韩国特有的“吸血”吸血鬼蚁等珍稀标本。 Antscan 的价值远超单纯的图像收藏。在 2025 年《科学进展》发表的研究中,科学家利用该数据库发现,外骨骼较薄的蚂蚁物种往往拥有更庞大且复杂的群体,揭示了“重数量轻质量”的进化策略。此外,该资源已被广泛应用于多个领域:伊利诺伊大学的研究者将其用于比较形态学研究,康涅狄格州布鲁斯博物馆则利用 3D 打印技术制作了巨大的蚂蚁头部模型进行科普展示。 尽管电子显微镜在观察神经元等微观结构上仍具优势,但埃科诺莫表示,Antscan 通过公开数据极大降低了研究门槛,实现了科学民主化。未来,团队计划将这一数字化模式扩展至其他无脊椎动物,目标是构建涵盖数十万物种的数字生物库,为生物学、医学及计算机图形学等领域提供基础数据支持。

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