博物馆的脊椎动物藏品上线 — 3D

加州大学伯克利分校（University of California， Berkeley）的脊椎动物学博物馆（MVZ）收藏了超过30万件脊椎动物标本，其中大部分是爬行动物和两栖动物，这些标本保存在酒精中，并藏起来供当代和后代想要研究其解剖学和遗传多样性的科学家使用。

现在，这些标本正逐渐在网上获得新的生命，这是美国25家博物馆努力获得尽可能多的脊椎动物群体的3D扫描的一部分，并在可搜索的数据库中免费提供给公众。

这个为期六年的项目摘要，称为openVertebrate（oVert），本周发表在《 生物科学 》杂志上，提供了如何利用这些数据来提出新的科学问题并刺激创新技术的发展的一瞥。

但科学家并不是唯一发现扫描有用的人。艺术家们使用3D模型来制作逼真的动物复制品，oVert标本的照片作为博物馆展品展出，标本被整合到虚拟现实耳机中，让用户有机会与它们互动和操纵它们。

卡罗尔·斯宾塞（Carol Spencer）是MVZ爬虫学的策展人，她的办公桌上放着一个标本的3D打印版本——一只角蜥蜴的头骨。任何人都可以在MorphoSource上在线访问3D扫描，下载数据并将其发送到3D打印机以生成自己的骨骼模型。

由 Sketchfab 和 MVZ 提供

“你实际上可以打印它们，然后在课堂上使用它们。我们有很多人使用它们在大学或高中任教，“斯宾塞说。

在过去六年中通过oVert扫描的大约1,000个MVZ标本中，一个 – 幼年澳大利亚鸭嘴兽 Ornithorhynchus anatinus – 是数据库中下载量第二大的标本。

“我们把这只鸭嘴兽放在一个大水箱里，但它从来没有被借出去。唯一去看过这个的人是来这里参观我们收藏的人;在MVZ的整个历史中，它可能被看过两次。但在六年内，它已经被下载了 320 次，“斯宾塞说。“这是一个巨大的使用范围。”

斯宾塞最近接到马里兰州陶森大学（Towson University）一位教授的请求，要求下载一门课程的CT扫描，在该课程中，学生可以比较脊椎动物的颅骨解剖结构并打印3D模型进行研究。

“所有这些标本都在获得一种新的数字生命，”MVZ的生物多样性信息学策展人Michelle Koo说。“标本一直在收集，博物馆必须证明将动物带出野外是合理的，并确保它对当前和未来的研究具有尽可能高的价值。作为策展人，我们有责任寻找并帮助不断开发这些新的用途和获取标本的方法，以确保它们与这些新的尖端工具保持相关性和实用性。

新的数字生活

2017 年至 2023 年间，由佛罗里达自然历史博物馆的 David Blackburn 领导的 oVert 项目成员捕获了 13,000 多个标本的 CT 扫描，这些标本具有脊椎动物生命树的代表性物种。这些扫描包括所有两栖动物、爬行动物、鱼类和哺乳动物的一半以上。CT 扫描仪使用高能 X 射线来窥视生物体的外部并查看下方致密的骨骼结构。虽然骨骼占了oVert重建的大部分，但少数标本也被一种临时的对比增强溶液染色，使研究人员能够可视化软组织，如皮肤、肌肉和其他器官。

布莱克本指出，这些模型可以近距离观察标本的内部部分，而以前只能通过破坏性解剖和组织取样来观察。

“博物馆一直在进行平衡，”他说。“你想保护标本，但你也想让人们使用它们。oVert 是一种减少样品磨损的方法，同时也增加了可及性，这是博物馆藏品使命的下一个合乎逻辑的步骤。

由于 CT 扫描会在标本中产生一系列切片，因此 MorphoSource 上的大多数图像都是横截面，必须组装成 3D 渲染，可以在 3D 查看器中旋转和操作。但是这样做的软件是现成的，Koo说。CT扫描类似于她在1990年代在加州大学伯克利分校（UC Berkeley）读研究生时费力组装的东西，当时她正在研究一小群蝾螈的独特头骨。然后，她将尸体切成薄片来研究内部解剖结构，但没有能力将它们组装成人们可以轻松欣赏的 3D 图片。

“今天，我可能仍然需要做组织学，但现在我们有了它的数字渲染，我可以给他们发一张照片，”Koo说。“这与我在显微镜下观察并试图向人们解释时所看到的一样。

尽管美国国家科学基金会（National Science Foundation）对oVert的资助已经结束，但许多博物馆仍在继续扫描他们的藏品，通常专注于特定群体。Spencer指出，MVZ有超过800,000个标本，用酒精或干燥腌制，这些标本可能会被扫描并在线提供。

最初，加州大学伯克利分校没有oVert小组使用的微型CT扫描仪，因此MVZ将标本送到其他机构进行扫描。综合生物学教授杰克·曾（Jack Tseng）后来为他的系内的项目（例如鱼类和哺乳动物头骨研究）购买了一台。

Spencer 定期将 MVZ 标本送到其他正在进行的研究需要扫描的机构。例如，她和Koo正在继续oVert与科罗拉多大学博尔德分校合作开始的扫描工作，该大学正在领导一个CT扫描和高分辨率2D图像项目，对1,100种中美洲爬行动物和两栖动物进行成像。密歇根大学动物学博物馆正在扫描来自MVZ的大约80只海龟，而博物馆的一些无腿蜥蜴和洞穴蝾螈正在其他机构进行扫描，以研究它们的进化。MVZ主任迈克尔·纳赫曼（Michael Nachman）正在对小鼠进行CT扫描，以研究尾巴长度和对热的适应之间的联系，以及母体基因在这种适应中的作用。

由 Sketchfab 和 MVZ 提供

“oVert的目标是尝试获得每个脊椎动物属中的一个。但是，物种内部没有所有这些变异性，“斯宾塞说。“因此，我们真正需要的是每个物种的多个动物的庞大数据集。我们要做到这一点的唯一方法是说服每个人通过像MorphoSource这样的网站公开他们的数据。因此，当我将标本邮寄给某人，然后他们进行CT扫描时，我要求他们在完成研究后将这些CT扫描放在MorphoSource上，以便其他人可以使用它们。

oVert 获得了美国国家科学基金会的 250 万美元初始资金，以及八项额外的合作赠款，总额为 110 万美元，用于扩大项目的范围。

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