每年,从5月下旬到7月初,一个由来自南非、澳大利亚、美国和欧洲的学生、古人类学家、地质学家和动物界专家组成的全球团队都会前往这里Drimolen,位于南非约翰内斯堡北部的洞穴系统,“人类的摇篮。“这支化石挖掘团队,我是一部分,每年到达,每年都有令人遗憾的希望保存和完整的人类祖先头骨。从我们脱离飞机的那一刻,我们认真搜索,预见我们的大休息可能会在任何时候发生,躺在岩石和污垢中等待。

2018年,学生挖掘机萨曼莎·古德(Samantha Good)发现了一个成年男性的头骨Paranthropus rubustus,倒立着,上面露出牙齿。在接下来的一周里,我们最好的两名挖掘者,安吉丽娜·李(Angeline Leece)和斯蒂芬妮·贝克(Stephanie Baker),小心翼翼、坚持不懈地挖掘着化石,直到它可以被移走为止,化石大部分仍被包裹在沉积物中。在接下来的两个星期里,我继续他们出色的工作,清除残留的沉淀物,把头骨从这个有200万年历史的沉积石棺中取出来,开始了重建数百块独立碎片的艰苦工作。而物种Paranthropus rubustus,我们的近亲,已经为科学所知,这样一个完整的头骨的发现促使我们重新评估我们对我们已经灭绝的亲戚的所有认识。

关于发现人类化石的最令人兴奋的事情之一是他们提供了解决我们自己共同起源的科学问题,这些问题是以前不能回答的。在新的情况下南非的南方颅骨标记为DNH 155,这些新问题全部以人为的微观调整 - 在一百万年前的不断发展的气候发生的速度和模式的速度和模式。

达尔文的自然选择逐步发展的理论预测,人群会随着时间的推移而变化,但很少我们有“看到”在很久以前发生了这些变化的决议。为了另一种方式,我们已经对人类进化故事进行了一个很好的缩小视角,但是当我们放大来评估更小的尺度变化时,图片变得非常像素,很难看到。发现了DNH 155颅骨有效地为我们提供了在不同,连续群体之间发生的小规模微沟变化的狭窄但高分辨率快照。

挖掘化石有点像打开礼物:你永远不知道你会得到什么。在DNH 155头盖骨的案例中,“包裹”是有200万年历史的洞穴沉积物,而“解开”是一个艰苦而危险的过程,耗时数周。尽管如此(就像一份礼物),我们的团队从一开始就有充分的理由怀疑我们将共同拥有发现一些非常特别的东西的特权。然而,考古学和古人类学的问题是,挖掘化石或人工制品的行为具有固有的破坏性。包裹着这些发现的沉积物可以告诉我们很多关于化石本身的年代和环境的信息,所以我们必须发明创新的方法来保存这些记录。

DNH 155头盖骨的情况更加复杂,因为人类祖先化石很少能完整地离开地面。事实上,DNH 155头盖骨被分成了几百块,有些比一般人的小指指甲还要小,而且每一块头盖骨都非常脆弱。因为不可能对一个化石进行两次挖掘(从而破坏其原始环境),所以重要的是我们要在第一次就把事情做对。因此,3d扫描仪已经成为游戏规则的改变者。

数字建设正在进行中

我在现场的主要工作是重建化石,所以我的任务是组装DNH 155头骨。我们花了大约一个星期的时间才把头骨碎片和所有将碎片粘合在一起的沉淀物从它们原来在Drimolen主要采石场的位置完全移走。当这大约300个碎片被艰难地取出时,他们被数字化了Artec空间蜘蛛,专业的手持3-D扫描仪。扫描仪射击基于物体的地理位置的光扭曲的光图案,它使用声纳将扫描仪返回到扫描仪 - 但在这种情况下,光而不是声音是来回弹跳的。这种技术用于在沉积物内创建每件颅骨位置的高分辨率数字记录,以防任何碎片意外脱落。

重建的第一阶段是通过手工将碎片组装在一起来完成的。但是,即使在人工重建之后,由于接触点太小或边缘有一小部分已经丢失,头盖骨的某些部分仍然无法放置。在这些情况下,Artec软件被用于数字定位部件之间的关系。具体来说,DNH 155的表面不能安全地附着在颅骨的其余部分。这种融合是通过数字技术实现的。虽然它可以是粘在一起的,但用这种方式拼接碎片是有风险的,可能会对化石造成永久性的损害。如果没有3d技术,公布的DNH 155头盖骨重建是不可能的,这将对其他研究人员未来评估化石的能力造成巨大打击。

民主化化石资料

重建只是研究计划的一部分,旨在揭示这种罕见的头骨的秘密。许多研究来自南非的化石的研究人员无法前往约翰内斯堡上班。对于不是基于富裕机构的研究人员来说,这尤其如此,以及一般的现金捆绑学生。正是由于这个原因,Drimolen团队已经投入了大量资本来数字化DNH 155颅骨和大部分Drimolen化石组合。作为博士。学生自己,我对高质量的3-D扫描仪(如空间蜘蛛)以允许自由方便地访问研究 - 质量数据,对高质量的3-D扫描仪等潜力特别感兴趣。虽然权限和对这些数据的访问由Witswatersrand大学(在Drimolen Fossils的情况下)控制,但我们最终意图与研究人员,特别是早期职业研究人员分享我们的数据,他们正在追求与之相关的主题南非母素化石。

古天花学具有良好的历史,通常是排他性的纪律。我认为,3-D技术和高度便携的数据,它产生的能力有助于提出新一代的研究人员,并促进以前不可能的合作。二十年前,古天博学家Gerhard Weber呼吁这样的革命。我们还没有那么在那里,但我们正在取得进步。

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