粒子加速器帮科学家“拍”出惊艳的3D蚂蚁图像

本文介绍了一项突破性的生物标本数字化技术——Antscan。传统显微CT扫描一只蚂蚁标本需约10小时，而该研究团队（由美国马里兰大学昆虫学系主任Economo与德国卡尔斯鲁厄理工学院Thomas van de Kamp领衔）整合同步辐射粒子加速器、高分辨X光成像、自动化机器人与人工智能，将扫描效率提升数百倍：在KIT设施中仅用一周就完成2000只蚂蚁标本的扫描，并构建出涵盖800个物种的交互式3D数字模型。这些模型分辨率可达微米级，清晰呈现肌肉、神经系统、消化器官及螫针等内部结构，支持动画演示与虚拟现实应用。针对标本扫描时姿态扭曲的问题，马里兰大学计算机科学课程学生开发了AI姿态估计算法，自动校正蚂蚁姿势，使其更接近自然状态。所有原始数据免费公开，配套在线浏览器支持公众直接浏览和探索。该成果不仅推动蚂蚁多样性研究（如已用于《Science Advances》论文，揭示外骨骼厚度与蚁群规模的负相关关系），还可关联基因组数据（如同期发表于《Cell》的高质量蚂蚁基因组），助力解析形态特征与遗传变异的联系；未来还可用于训练野外蚂蚁识别的机器学习模型。Economo指出，这标志着生命科学正式迈入‘表型大数据’时代——通过高效采集、分析与共享生物体形态信息，构建覆盖地球生物多样性的动态、可交互数字图谱，惠及科研、教育乃至影视创作等广泛领域。