专访古生物学家殷宗军,利用AI显微镜探索动物起源

Release time: 2024-02-27


为了回答生物存在的问题,古生物学家殷宗军研究员在人工智能(AI)显微镜的帮助下,深入观察了这些动物起源以及人类在生命之树中的位置。

古生物学是一门结合地质学生物学的交叉学科。殷宗军在攻读博士期间就开始深入研究动物起源这个有趣的课题。现在,殷老师在中科院南京地质古生物研究所继续他的古生物研究工作,他们团队的研究重点主要放在古生物学和地层学的基础研究上。

他希望通过研究6亿年前沉积物中的化石记录,重建最早的动物们的样子,以了解它们如何繁殖以及生活,试图揭开最早期动物形成的奥秘,并探讨今天地球上的生物多样性。

殷宗军研究员

中科院南京地质古生物研究所古生物学家

“研究动物的起源具有非常重要的意义。带着与生俱来的好奇心,打开探索生命起源之门。”

走进澄江化石遗址

研究中国古生物学遗产

我国古生物学研究在国际社会中具有重要的地位。中国不仅拥有庞大且活跃的古生物学家群体,广袤的大地之下也保存着许多重要的化石记录。

距今5.2亿年前的澄江生物群拥有丰富的早寒武纪软体动物化石,为理解寒武纪大爆发,各种动物门类的快速多样化提供了关键窗口,被列入联合国教科文组织世界遗产名录,是亚洲唯一获此殊荣的化石遗址。

寻找并重构微小化石

研究动物的起源首先要寻找相关的化石标本,这也是殷老师研究面临的第一个挑战。他表示,最早的动物非常小,通常不到1毫米大小,肉眼几乎无法看见。寻找合适的化石标本就如大海捞针。

殷老师团队面临的另一个重大挑战是快速高效地重建数千块微化石的三维结构,并进行数据分析。由于化石标本的数量庞大,需要在不损坏试样的情况下同时研究表面形态和内部结构。

▲5.35亿年前寒武纪动物休眠卵的3D X射线显微镜图像渲染

人工智能助力高效开展研究

殷老师团队实验室拥有许多先进的高科技工具,如蔡司双束电镜Crossbeam系列蔡司X射线显微镜、拉曼等。

研究需要看到微小化石的内部结构,为了了解全貌,使用高分辨率X射线显微镜重建它们的3D结构,可以在不损坏标本的情况下了解它们的生物学

▲迪卡拉纪早期瓮安生物群丰富微体化石组合的3D X射线显微成像模型,通过分子钟的估计,在此期间基本动物谱系已经分化

引入蔡司X射线显微镜Xradia Versa 系列,为化石标本的微观结构研究带来了诸多便利。基于AI的蔡司DeepRecon Pro高级重构工具箱,可以用更少的投影张数获得更高质量的三维图像,将扫描效率至少提高4倍,过去需要一个月才能完成的工作,现在可以在一周内完成。

殷宗军研究员

中科院南京地质古生物研究所古生物学家

“我意识到这项技术如何帮助我的那一刻,就仿佛在我脑海里亮起了一盏灯!我满怀希望,这些挑战最终可能会得到解决。人工智能带来的可能性是无限的。它不仅加速了我们当前的研究,还打开了通往新视野的大门。”

人工智能可以帮助几乎每个领域的科学家,使他们的标本的CT扫描更快、更高效。在人工智能的帮助下,研究人员可以探索更广泛的研究途径,持续助力古生物学研究

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