(資料圖片)

圖為在云南省昆明市晉寧區梅樹村地區發現的一塊化石，黑點為一種名為軟舌螺的古生物。
新華社記者 陳欣波攝

劉煜在工作中。
圖源：“云大青年”公眾號

在云南省玉溪市澄江化石地世界自然遺產博物館拍攝的奇蝦化石。
新華社記者 陳欣波攝

在一臺顯微CT設備前，穿白大褂的劉煜儼然一位醫生，只不過他要面對的不是病人，而是穿越5億多年歷史的古生物化石。

將CT掃描應用在寒武紀化石研究上，劉煜做出了探索。

揭開等刺蟲化石的形態秘密

劉煜今年43歲，2016年從德國歸國后在母校云南大學工作，目前擔任教育部“云南重大生物演化事件及古環境”國際合作聯合實驗室中方副主任、云南省古生物研究重點實驗室主任、云南大學古生物研究院副院長。

前段時間，由云南大學古生物研究院、澄江化石地世界自然遺產博物館、美國哈佛大學研究人員組成的國際科研團隊，運用顯微CT斷層掃描等先進技術手段，給寒武紀節肢動物——等刺蟲拍出了多張較為完整的CT片，為學界研究節肢動物的早期演化提供了新的形態學證據。

一直以來，節肢動物的起源與演化都是學界研究熱點。等刺蟲是生活在約5.2億年前寒武紀時期一類干群節肢動物，是研究節肢動物早期演化的絕佳對象，但一直以來，由于等刺蟲寬大的殼瓣覆蓋住了整個身體，古生物學家僅憑肉眼和光學顯微鏡難以觀察到殼瓣下的細節。

“就像是醫院給病人拍CT一樣，我們給化石拍CT，通過X光穿透石頭后，把保存在石塊表面和內部的信息一并提取出來，經過計算機處理得到接近完整的三維信息。”劉煜說。

研究表明，等刺蟲的前附肢及其后的14對附肢已出現明顯的形態和功能分化。其中，前附肢為單肢型，由多個連接在一起的肢節組成，肢節背面有簇狀尖刺，能有效捕捉獵物。緊接前附肢后的4對附肢，肢節粗壯、內側有成對的刺、末端呈鉤狀，可對捉到的獵物做進一步肢解處理，以有效進食。后部10對軀干附肢，內肢分節多、缺少內側的刺和末端爪，外肢發達、有成列排布的多個片狀結構。

“通過這些CT數據，我們可以清晰地看到等刺蟲的外形細節，據此推斷，等刺蟲的前附肢及其后的4對附肢形成了功能性的頭部，而軀干附肢為運動附肢，有游泳和爬行功能。”劉煜說。

研究“地球的歷史”

2006年，26歲的劉煜遠赴德國烏爾姆大學攻讀博士學位。3年后，博士畢業的他在德國慕尼黑大學從事教學研究工作。2016年上半年，劉煜通過了德國教育系統最高級別的教學及科研考核，具備在德語區任一高校申請終身全職教授的資質。

但劉煜做出了一個重要決定：回國。

這一年9月，劉煜回到云南大學，擔任古生物研究重點實驗室常務副主任。對他來說，這個團隊并不陌生，有一直支持自己的老師，澄江古生物化石群的發現者——侯先光研究員，還有昆明周邊非常豐富的寒武紀化石資源。

“這些都是吸引我回國搞研究的主要因素，讓我很心動。”劉煜回憶。

早在德國學習工作期間，劉煜就對澄江化石做了CT掃描的嘗試，摸索出一套可以清晰呈現澄江化石微米級別的三維細微結構的技術路線。“以前無論用針修還是畫圖等方法，都只能從化石表面看到二維的信息，通過顯微CT技術可以呈現出近乎完整的、三維立體的動物。”他說。

“我們做古生物研究，沒有材料就什么都做不了。而從地質歷史時期一直到現在，云南都一直孕育著生物多樣性，擁有大量保存較好并有重大科研意義的化石。”一想到回云南做研究，探索地球的歷史，劉煜非常興奮。

讓澄江化石研究走向深處

回國后，劉煜將當時國際生物學研究領域中最前沿的熒光顯微鏡、電子掃描顯微鏡和顯微CT等先進研究手段和方法，引入澄江動物群化石標本的研究當中。

利用顯微CT掃描結合計算機三維建模和虛擬切割技術，不僅可以觀察到被圍巖包埋或被動物化石的其他結構覆蓋的、用鋼針手工處理難以展露的精細構造，詳細了解寒武紀早期各種動物的形態細節，而且還最大限度保護澄江化石的完整性，使它們在研究過程中盡可能少地遭受人為破壞。

侯先光說，顯微CT技術讓曾經嵌在石頭當中的標本從二維變成了更加立體直觀的三維，從化石上提取的信息量也比原先的30%提升了2-3倍。

2016年，劉煜團隊報道了呈三維立體保存的2毫米無節幼蟲類節肢動物的最早化石記錄。在澄江化石群長達30多年的研究歷史中，這樣的研究尚屬首次。

先進技術的運用讓澄江化石研究從以往的廣度轉向深度發展。2021年11月3日，團隊憑借“寒武紀特異保存化石與節肢動物早期演化”項目獲得2020年度國家自然科學獎二等獎。劉煜覺得，自己的努力是值得的。

不久前，劉煜剛剛結束為期三周的英國學術交流活動。他說，讓國際同行紛紛點贊的是，中國在古生物研究方面不僅有一流的材料、設備和學術環境，還形成了具有相當國際影響力的老中青人才梯隊，正持續產生原創性學術研究成果。

（據新華社電）

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