同步辐射3D成像方法及其在瓮安动物群胚胎和澄江动物群压扁化石研究中的应用

瓮安和澄江动物化石群是我国特有的地球生命历史的世界级科学宝库，不仅保存精致，且均处在生命演化历史的重要转折点。但因缺乏无损三维成像方法，导致很多重要科学问题的探索受阻。瓮安动物群化石以磷酸盐化三维保存为特征，化石在0.2-0.7毫米间；澄江动物群化石在垂直方向高度压缩，多呈扁平状保存。拟用本课题组开创的同步辐射相衬微CT研究微体化石的创新方法，系统研究瓮安动物群两侧对称胚胎序列化石和复杂胚胎化石的3D结构及其亲缘性以及寄生微通道的成因；完善同步辐射X射线计算机分层成像方法并将其用于澄江动物群扁平化石解剖结构的三维重建和研究。发展相衬成像兼容的CT局部重建算法软件并用于对胚胎内部亚细胞构造开展高分辨率局部3D研究。本课题将集中研究前寒武纪后生动物起源，节肢动物起源和后口动物起源等演化生物学的前沿科学问题。本课题一方面完善发展三维无损成像方法学，一方面对我国特有的化石宝库开展跨领域的合作研究。

本课题严格按照计划完成了各项研究，没有做调整和变动。.按照计划本项目开展了如下研究: .1 扁平化石成像方法学的研究，设计并搭建了我国第一套同步辐射分层成像系统，该系统采用一种全新的数据采集方式。通过计算机模拟和成像实验的验证，表明这一新的采样方式和传统采样方式的分层成像具有成像分辨率高、重建收敛速度快和信噪比较高等优点。.2 对扁平化石的重要代表---澄江动物群化石---的三维无损成像进行了系统研究。通过密切广泛的跨领域国际合作研究，对澄江动物群扁平化石的无损3D成像方法逐步形成了一整套世界领先的、可针对化石不同特点进行全方位优化的创新性方法学。最近对古虫化石鳃部的同步辐射三维成像的重建分析表明古虫的鳃属于外鳃，与节肢动物的外鳃具有同源性，为外骨骼经过修饰所形成。.3 通过SRX相衬微CT的无损三维重建，首次发现了扁虫状成体化石，两侧对称动物所特有的盘型卵裂、双分卵裂和具大D卵裂球胚胎发育序列。其中双分卵裂胚胎分布在现生涡虫动物纲；具大D卵裂球胚胎发育序列在现生软体动物、节肢动物等类群中广为分布。以上的研究进一步证明两侧对称动物不仅在瓮安化石群已经出现，而且已经开始了分化。.4 将3D数据的内窥镜分析技术成功地应用于瓮安微型通道成因的研究中——瓮安胚胎所寄生的复杂微型孔道，被一些作者解释为黄铁晶体在高压气体推动下所形成。本课题通过同步辐射无损三维重建技术对这些微型孔道的特征进行分析，取得了了阶段性成果。 已取得的数据表明这些微型孔道选择性在胚胎内分布，截面直径不同的孔道经常出现互相穿插，小直径通道表现出复杂的螺旋状3D分布，表明这些通道一部分应为生物成因。