基于“蚂蚁扫描计划”绘制的钩齿游蚁3D效果图。图片来源：Thomas van de Kamp

本报讯 近距离看，这只蚂蚁就像一个怪物。日前，在一台粒子加速器的帮助下，科学家对792种蚂蚁的样貌进行了观测。这项研究要归功于生物学家多年的工作——他们积累了大量惊人的解剖学数据，包含微米级尺度的蚂蚁身体内部与外骨骼的详细3D图像。

这项近日发表于《自然-方法学》的成果，介绍了一个名为“蚂蚁扫描计划”（Antscan）的数字数据库，覆盖了现存蚂蚁属的2/3。蚂蚁是当今最多样化的动物群之一。这项成果表明，X光成像、机器人与计算机技术的进步，为大规模采集生物特写图像打开了大门，并可供昆虫学家、艺术家等使用。

美国莱斯大学的Kory Evans评价称，Antscan图像的细节水平与数据广度“简直不可思议”，“完全就是一站式资料库”。

Antscan的雏形始于2019年。当时，日本冲绳科学技术大学院大学的Evan Economo与Julian Katzke启动了一项工作：用X光扫描约200种蚂蚁，为蚂蚁基因组图谱项目提供补充。后来，他们结识了德国卡尔斯鲁厄理工学院的Thomas van de Kamp，得以使用一种名为同步辐射显微CT的设备。

这套设备从卡尔斯鲁厄粒子加速器引出一束X光，在穿透样本后从不同角度生成3000张数字照片。由于粒子加速器能产生更集中的光子束，使生成超高精度X光图像变得更为容易，研究人员因此能清晰分辨蚂蚁体内的单个器官。

令人惊喜的是，得益于设备配备的自动样本机械臂、高速相机和高性能计算机，过去扫描一只蚂蚁几乎要花一整天，如今仅需30秒即可完成。

打破扫描瓶颈后，新难题随之而来——如何获取足够多的样本，以匹配团队不断扩大的科研目标。

在联系全球各地博物馆与实验室后，团队最终收集到数百种蚂蚁。例如，刚果共和国一种长着巨大蜜蜂般眼睛的稀有蚂蚁、一种以剧痛蜇刺闻名的巴西子弹蚁，以及来自朝鲜半岛的吸食幼虫体液的“德古拉蚁”。

最终，团队完成了212个属、近2200只蚂蚁的3D数字档案，覆盖了全球90%的蚂蚁种类。

这项工作已带来新的科学发现。在2025年发表于《科学进展》的论文中，Economo团队报告称，外骨骼较薄的蚂蚁物种，往往拥有更庞大、更复杂的蚁群。这表明，一种成功的演化策略是优先提升个体数量而非质量。

美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Andy Suarez对这一数据库的前景十分看好，尤其它能补充其团队现有的显微CT数据。“共享资源，才是它最大的价值所在。”

这些图像还可用于其他领域，如电影、计算机图形学或教育展示。美国布鲁斯博物馆的Daniel Ksepka利用Antscan数据，通过3D打印机制作了十几种蚂蚁的放大头部模型。这些西柚大小的头部模型已作为新展览的一部分展出。“只有把它们放大，你才能真正体会到它们的形态有多神奇。”

美国洛克菲勒大学的Daniel Kronauer表示，这些图像并不能满足所有的研究需求。例如，要观察单个神经元，仍需要电子显微镜等精度更高的设备。但他依然认为Antscan潜力巨大，尤其是它让全球研究者都能更方便地获取数据。

Economo表示，Antscan仍有提升空间。例如，将数千张图像自动识别并分割成眼睛、触角等3D结构的技术尚未实现，目前仍需在电脑上进行耗时的人工处理。团队还希望将扫描范围从蚂蚁大幅扩展到所有能放进同步辐射显微CT的无脊椎动物。

“如果把项目规模扩大，我们就能将数十万物种数字化，投入数字世界。”Economo说，“世界上还有太多微小的生物等待被记录。”

（王方）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41592-026-03005-0