挑戰(zhàn)：兩位研究員打算開(kāi)展一項(xiàng)重大項(xiàng)目，專(zhuān)注研究現(xiàn)已滅絕的袋狼,。但是,，要想展開(kāi)精準(zhǔn)的研究，他們必須找到一種輕松,、無(wú)創(chuàng)的數(shù)字捕獲方式,，為幾十種不同物種,、幾百只動(dòng)物頭骨完成亞毫米級(jí)三維掃描。
解決方案：Artec Space Spider, Artec Studio, Geomagic Studio
效果：帶上輕便的Artec Space Spider,，兩位研究員走訪了全球各地的博物館,。每份標(biāo)本只需幾分鐘的時(shí)間，即可完成掃描,，不用接觸,，沒(méi)有損壞風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)這種方式,，他們掃描了57種食肉動(dòng)物,，共計(jì)223份頭骨，從而得以完成這項(xiàng)新穎的研究,，揭示了袋狼特殊的進(jìn)化史,。
由于外表神似，袋狼被稱(chēng)為塔斯馬尼亞“狼”,，但事實(shí)上,，他們并不是狼。不過(guò),，由于相似度太高,，包括科學(xué)家在內(nèi)的幾乎所有人都想當(dāng)然地認(rèn)為袋狼的進(jìn)化軌跡和狼非常相近。
但有一個(gè)進(jìn)化生物學(xué)專(zhuān)家小組卻不這么認(rèn)為,。他們走遍全球,，希望能找到這個(gè)神秘物種真實(shí)的進(jìn)化路徑。
蒙納士大學(xué)研究員Douglass Rovinsky博士和Justin W. Adams博士帶上他們的埃太科三維掃描儀,，走訪了全球各家博物館和高校博物館,，掃描了不同物種的數(shù)百件標(biāo)本，用于這項(xiàng)大規(guī)模研究,，這項(xiàng)研究將告訴世人,，袋狼和狼究竟是否出現(xiàn)了趨同進(jìn)化。
趨同進(jìn)化
在生物學(xué)中,，趨同進(jìn)化就是指源自不同祖先的獨(dú)立物種,，為了適應(yīng)了相似的生活和生態(tài)環(huán)境,，而演化出相近的身體構(gòu)造和生理功能,。
換言之，如果兩類(lèi)物種出現(xiàn)了趨同進(jìn)化,，它們可能表現(xiàn)出實(shí)際并不存在的遺傳關(guān)系,。
趨同進(jìn)化的物種：
烏龜和蝸牛：兩類(lèi)物種都進(jìn)化出了堅(jiān)硬的外殼，來(lái)保護(hù)自己不受捕食者的傷害,，但是烏龜屬于爬行動(dòng)物（如蜥蜴,、蛇）,，而蝸牛屬于軟體動(dòng)物（如船蛆、蛤蜊,、章魚(yú)）,。
魷魚(yú)和鳳頭鸚鵡：雖然一個(gè)水里游，一個(gè)天上飛,，但它們都進(jìn)化出了堅(jiān)硬的喙,，用來(lái)撕碎獵物。這樣一來(lái),，魷魚(yú)就可以享用深海蟹,，鳳頭鸚鵡就能咀嚼花生或緩緩移動(dòng)的昆蟲(chóng)。
一個(gè)多世紀(jì)以來(lái),，大多數(shù)研究人員都想當(dāng)然地認(rèn)為袋狼身形酷似犬類(lèi),，因此一定在進(jìn)化學(xué)上接近狼，而且它不像其他人類(lèi)發(fā)現(xiàn)并描述的有袋類(lèi)動(dòng)物,。
先前無(wú)數(shù)的研究都帶有這樣先入為主的假設(shè),，對(duì)于“袋狼就是帶袋的狼”的觀點(diǎn)，鮮有學(xué)者提出質(zhì)疑,。
從體重看趨同進(jìn)化
神奇的袋狼一個(gè)世紀(jì)前突然滅絕,，而大眾對(duì)袋狼先入為主的認(rèn)知又十分普遍，于是Rovinsky和Adams決定對(duì)袋狼的進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)研究,，試圖精準(zhǔn)且完整地勾勒出袋狼形象,，還原袋狼過(guò)去的生活方式。
Adams解釋道：“不幸的是,，在袋狼還未消失的時(shí)候,，沒(méi)有人為其記錄過(guò)基本的自然歷史數(shù)據(jù)，比如體重,、飲食偏好,、捕食策略、運(yùn)動(dòng)習(xí)慣,、棲息地偏好等等,。沒(méi)有這些細(xì)節(jié)信息，我們甚至無(wú)法了解袋狼究竟是一種什么樣的生物,。”
在過(guò)去的研究中,，Rovinsky和Adams發(fā)現(xiàn)袋狼的平均體重和過(guò)去研究中假設(shè)并使用的數(shù)據(jù)有明顯不同。在最新研究中,，他們深入研究并分析了袋狼和其他物種在顱骨形狀,、飲食、相對(duì)獵物大小等三方面的相似度。
本研究全面探討了各項(xiàng)指標(biāo),，清楚地表明,，并沒(méi)有任何依據(jù)可以認(rèn)為袋狼的頭骨外形和狼出現(xiàn)了趨同進(jìn)化，同樣地,，袋狼也不會(huì)表現(xiàn)出相似的進(jìn)食習(xí)慣或進(jìn)化趨勢(shì),。
相反，Rovinsky和Adams確認(rèn),，袋狼表現(xiàn)出了和多種犬類(lèi)趨同的進(jìn)化軌跡,，如非洲豺（Lupulella adusta、Lupulella mesomelas）,，以及一些南美狐趨同的軌跡,，如潘帕斯狐（Lycalopex gymnocercus）和鬃狼（Chrysocyon brachyurus）。
三維掃描：顱骨數(shù)據(jù)采集
重疊頭骨：在Artec Studio中,，灰狼（藍(lán)）,、袋狼（粉）、犬科明顯趨同的物種群體（綠）頭骨外形重疊在一起,，就能明顯看到它們的差異,。趨同組的外形來(lái)源于四種不同的犬科動(dòng)物，即鬃狼,、黑背豺,、側(cè)紋豺和河狐。
這類(lèi)絕跡不久的罕見(jiàn)物種標(biāo)本館藏地都有嚴(yán)格的限制,，不便接觸這些標(biāo)本,，因此，為精準(zhǔn)測(cè)量并研究標(biāo)本的頭骨形狀,，他們必須找到一種亞毫米級(jí)精度的無(wú)創(chuàng)數(shù)據(jù)捕獲方式,。
Rovinsky回憶道：“當(dāng)時(shí)我們只能借用特定的幾件展品，館長(zhǎng)非常不希望卡尺等手動(dòng)測(cè)量工具劃傷或損傷這些標(biāo)本,，更不用說(shuō)手動(dòng)操作還要多次調(diào)整標(biāo)本位置了,。在標(biāo)本上留下任何印記或標(biāo)記都是不可接受的。”
Artec Space Spider
這也是他們?yōu)轫?xiàng)目挑選三維掃描儀的關(guān)鍵所在,。Artec Space Spider是一款質(zhì)量輕便的手持式彩色三維掃描儀,，每秒捕獲速度高達(dá)一百萬(wàn)點(diǎn)，精度達(dá)0.05毫米（人類(lèi)頭發(fā)直徑）,。憑借這款產(chǎn)品,，Rovinsky和Adams在短短幾分鐘內(nèi)就采集了頭骨數(shù)據(jù)。
在談到Space Spider和古生物學(xué)測(cè)量中傳統(tǒng)卡尺和標(biāo)尺的區(qū)別時(shí),，Adam說(shuō)道：“袋狼以及其他滅絕物種都不是一個(gè)二維平面形象,。”
他進(jìn)一步解釋道：“如果我們用二維測(cè)量方式來(lái)描繪生物體的外形,，那我們永遠(yuǎn)無(wú)法獲得生物形態(tài)為適應(yīng)特定環(huán)境而產(chǎn)生的微妙變化,。這也是Space Spider掃描儀對(duì)項(xiàng)目研究如此重要的原因,。”
最終，他們共掃描了來(lái)自57種食肉動(dòng)物的223個(gè)頭骨標(biāo)本,，包括袋狼,、鬣狗、麝貓,、貓鼬,、袋鼬、馬島長(zhǎng)尾貍貓,、狗,、浣熊等。
研究流程涉及了大量物種,，以確保數(shù)據(jù)集和整套分析都不失偏頗,。
從進(jìn)化角度來(lái)看，除袋狼外,，研究其他食肉有袋動(dòng)物,，如袋鼬，以及其他小型食肉動(dòng)物,，如黃鼠狼,、麝貓、貓鼬,，都是不能缺的,。
隨后，掃描數(shù)據(jù)在Artec Studio軟件中被轉(zhuǎn)換為3D模型,，并導(dǎo)出至例如Geomagic Studio等軟件,，對(duì)所選物種的3D頭骨外形進(jìn)行量化分析。
從掃描到數(shù)據(jù)集分析
掃描后,，3D幾何形態(tài)測(cè)量（外形）的分析需要在每份3D顱骨表面做好381處解剖標(biāo)記,。
這些標(biāo)記可精準(zhǔn)識(shí)別不同顱骨間的外形特點(diǎn)，加上量化分析,，即可幫助研究人員解決與形狀,、形態(tài)相關(guān)的諸多問(wèn)題。
結(jié)論與新發(fā)現(xiàn)
曾有研究者研究過(guò)袋狼的咬合強(qiáng)度,，并提出了袋狼飲食生態(tài)學(xué)的疑問(wèn),，本次分析結(jié)果與趨同測(cè)試能較好地回答這些問(wèn)題。
袋狼不是為對(duì)抗大型動(dòng)物而生,。要能打敗大型動(dòng)物,，它們必須要有強(qiáng)大的下頜，但事實(shí)證明，它們沒(méi)有這樣的下頜,。
撕裂大型哺乳動(dòng)物需要像狼一樣相當(dāng)可觀的咬合力,，但袋狼的顱骨結(jié)構(gòu)十分精細(xì)，根本不可能做到,。
另一方面,，袋狼和非洲豺、美洲狐的趨同進(jìn)化得到了數(shù)據(jù)的支持,，但并未支持它們和土狼,、紅狐間趨同進(jìn)化的猜測(cè)。
但是,，正如Rovinsky和Adams在研究中所強(qiáng)調(diào)的那樣,，袋狼可能與適應(yīng)獵捕小型獵物的犬科動(dòng)物存在趨同進(jìn)化，但它們兩者仍然不同,。
這些研究結(jié)果,，結(jié)合過(guò)去對(duì)袋狼的解剖研究，進(jìn)一步表明袋狼確實(shí)是一種獨(dú)*的種類(lèi),。
袋狼是一種有著獨(dú)*進(jìn)化史的物種,，可以追溯到2300多萬(wàn)年前的漸新世時(shí)代，它們既不是“有袋類(lèi)狼”,，也不是“有袋類(lèi)虎”,，更不是“有袋類(lèi)豺狼”。
用Rovinsky的話說(shuō),，“袋狼在人類(lèi)的捕殺下從地球上銷(xiāo)聲匿跡,，至少我們可以把它們最終應(yīng)得的尊重還給它們。”
探索過(guò)去,，勇往無(wú)前
研究人員未來(lái)還將進(jìn)行后續(xù)研究,，關(guān)注袋狼的下頜（下顎），以揭示其與捕食行為更緊密的關(guān)系,。
其他研究?jī)?nèi)容還包括袋狼的肘部和腳部,，盡可能清晰地了解袋狼的運(yùn)動(dòng)模式和捕獵方式。
Rovinsky補(bǔ)充道：“我們對(duì)袋狼仍有很多未知,。我希望今后有人繼續(xù)研究袋狼趨同進(jìn)化的身體特征,，這有助于我們完善對(duì)這一消失物種的認(rèn)識(shí)。”
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