792種螞蟻有了3D高清圖像

近距離觀察，鉤齒游蟻就像一只怪物，而它的內部結構也很精妙。包括這一物種在內，792種螞蟻的高清樣貌得以呈現。這要歸功于一臺粒子加速器和一個生物學家團隊多年來的工作。他們積累了一批極為震撼的解剖學數據，包括微米級精度、涵蓋大量螞蟻物種的身體內部與外骨骼3D高清圖像。

這項3月5日發表于《自然-方法學》的成果，介紹了一個名為“螞蟻掃描計劃”（Antscan）的數字數據庫，覆蓋了現存螞蟻全部屬的2/3。該成果表明，X光成像、機器人技術與計算機領域的進步，已為大規模生物特寫圖像采集打開了大門，可供昆蟲學家、藝術家等各類人群使用。

美國萊斯大學的Kory Evans評價稱，Antscan圖像的細節精度與數據廣度“簡直不可思議”，“完全就是一站式資料庫”。

Antscan的雛形始于2019年。當時，日本沖繩科學技術大學院大學的Evan Economo與Julian Katzke啟動了一項計劃：用X光掃描約200種螞蟻，為螞蟻基因組圖譜項目提供補充數據。后來，他們結識了德國卡爾斯魯厄理工學院的Thomas van de Kamp。于是，團隊能夠利用一種被稱為同步輻射顯微CT的設備。

這套設備從卡爾斯魯厄粒子加速器引出一束X光，穿透樣本，從不同角度拍攝3000張數字照片。由于粒子加速器能產生更集中的光子束，生成超高精度X光圖像要容易得多，研究人員甚至能清晰分辨螞蟻體內的單個器官。

令人驚喜的是，由于設備配備了自動樣本機械臂、高速相機和高性能計算機，過去掃描一只螞蟻幾乎要花一整天，現在只需30秒就能完成。

掃描的瓶頸被打破后，新難題隨之而來——如何獲取足夠多的樣本，以匹配團隊不斷擴大的科研目標。

在聯系全球各地博物館與實驗室后，團隊最終收集到數百個物種。例如，剛果共和國一種長著巨大蜜蜂般眼睛的稀有螞蟻、一種以劇痛蜇刺聞名的巴西子彈蟻，以及來自朝鮮半島吸食幼蟲體液的“德古拉蟻”。

最終，團隊完成212個屬、近2200只螞蟻個體的3D數字檔案，覆蓋了全球90%的螞蟻種類。

這項工作已經帶來了新的科學發現。在2025年發表于《科學進展》的論文中，Economo團隊報告稱，外骨骼更薄的螞蟻物種往往擁有更龐大、更復雜的蟻群。這表明，一種成功的演化策略是優先提升個體數量，而非單個螞蟻的身體“質量”。

美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的Andy Suarez對這一數據庫的前景十分看好，尤其它能補充其團隊現有的顯微CT數據。“公開共享資源，才是它最大的價值所在。”

這些圖像還可用于其他領域，比如電影計算機圖形學或教育展示。美國布魯斯博物館的Daniel Ksepka利用Antscan通過3D打印機制作了十幾種螞蟻的放大頭部模型。這些西柚大小的頭部模型已作為新展覽的一部分展出。“只有把它們放大，你才能真正體會到它們的形態有多神奇。”

美國洛克菲勒大學的Daniel Kronauer表示，這些圖像并不能滿足所有研究需求。例如，要觀察單個神經元，仍需要電子顯微鏡等精度更高的設備。但他依然認為Antscan潛力巨大，尤其是它讓全球研究者都能更方便地獲取數據。

Economo表示，Antscan仍有提升空間。例如，將數千張圖像自動識別并分割成眼睛、觸角等3D結構的技術尚未實現，仍需要在電腦上進行耗時的人工處理。團隊還希望將掃描范圍從螞蟻大幅擴展到所有能放進同步輻射顯微CT的無脊椎動物。

“如果把項目規模擴大，我們就能將數十萬種物種數字化，進入數字世界。”Economo說，“世界上還有太多微小的生物等待被記錄。”

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41592-026-03005-0