随着开放脊椎动物(oVert)项目的完成，自然历史博物馆进入了一个科学发现和可访问性的新阶段。开放脊椎动物(oVert)是一个由18个机构组成的为期五年的合作项目，旨在创建脊椎动物标本的3D重建，并使其免费在线提供。
研究人员在《生物科学》杂志上发表了该项目的总结，他们回顾了迄今为止已扫描的标本，并提供了如何使用这些数据来提出新问题和刺激创新技术发展的一瞥。
“当人们第一次收集这些标本时，他们不知道它们的未来会是什么样子，”oVert项目的联合首席研究员、佛罗里达自然历史博物馆的副科学家爱德华·斯坦利(Edward Stanley)说。
自然历史博物馆的诞生始于16世纪，当时是一些富有的人收藏珍奇标本的陈列柜，这些标本大多为他们自己收藏。从那时起，博物馆就成为了公众的资源，向任何有兴趣了解生物多样性的人展示生物多样性。
然而，博物馆的大部分藏品仍然闭门不出，只有科学家才能接触到它们，他们要么必须亲自前往参观，要么要求将一小部分标本邮寄出去。oVert背后的研究团队想要改变这种状况。
“如果你需要有人坐飞机去找你合作，这在很多方面都是令人望而却步的，”oVert项目的首席研究员、佛罗里达博物馆(Florida Museum)爬行动物学馆长大卫·布莱克本(David Blackburn)说。“现在我们让世界各地的科学家、教师、学生和艺术家远程使用这些数据。”
2017年至2023年期间，oVert项目成员对13000多个标本进行了CT扫描，其中包括脊椎动物生命树上的代表性物种。这包括所有两栖动物、爬行动物、鱼类和哺乳动物的一半以上属。
CT扫描仪使用高能x射线穿透生物体的外部，观察下面致密的骨骼结构。因此，骨骼构成了显性重建的大部分。一小部分标本还被临时增强对比度的溶液染色，使研究人员能够看到软组织，如皮肤、肌肉和其他器官。
这些模型对标本的内部部分进行了细致的观察，而以前只能通过破坏性的解剖和组织取样来观察。
布莱克本说:“博物馆一直在寻求平衡。“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，同时也增加了访问的机会，这是博物馆收藏使命的下一个合乎逻辑的步骤。”
该项目的目标是最初只扫描保存在乙醇中的标本，这些标本代表了鱼类、爬行动物和两栖动物的大部分收藏品。对于液体保存来说，太大的标本也不太可能适合CT扫描仪，但研究人员不愿意把它们遗漏。
爱达荷州自然历史博物馆的合作基金被用于创建座头鲸的数字模型。整个标本太大了，无法以足够的分辨率进行扫描，因此研究人员煞费苦心地拆开了骨骼，制作了每一块骨头的3D模型，然后重新组装了物理和数字标本。
即使是中等大小的标本有时也需要一点独创性，就像加利福尼亚科学院的一组标志性的乌龟一样。
“他们拥有世界上最大的加拉帕戈斯龟收藏。这些东西不是你放进盒子里借给别人的。”
利用另一项合作资助的资金，策展人员必须想出一种方法，以360度旋转的方式拍摄每只乌龟。拍摄它们的下腹部是有问题的，因为它们弯曲的外壳使它们不可能保持直立。经过几次反复试验，他们决定将标本放在充气游泳管上。
科学家们已经利用该项目的数据获得了对自然世界的惊人见解。
2023年，爱德华·斯坦利(Edward Stanley)在对多刺小鼠进行常规CT扫描时，惊讶地发现它们的尾巴上覆盖着一层内部的骨板，称为骨皮。在这一发现之前，犰狳被认为是唯一具有这些结构的哺乳动物。
斯坦利说:“当你扫描的时候，各种各样的东西都会跳出来。“我研究的是骨皮动物，不知是天意还是命运使然，我碰巧是在那一天扫描这些特定标本的人，我在x光片上发现了它们尾巴上的一些奇怪之处。这种情况经常发生。我们发现了各种各样奇怪的、意想不到的事情。”
来自oVert的CT扫描也被用来确定是什么杀死了一条被认为是北美最稀有的蛇类——环岩冠蛇。另一项研究表明，一群被称为南瓜蟾蜍的青蛙变得如此之小，以至于它们耳朵里充满液体的管道不再正常工作，导致它们在跳跃时迫降。
一项对500多个公开样本的大规模研究表明，青蛙在其进化史上有20多次牙齿脱落和再生。另一项研究得出结论，棘龙，一种比雷克斯暴龙还大的巨型恐龙，被认为是水生动物，实际上游泳能力很差，因此很可能留在陆地上。
清单还在继续，充满了在项目开始之前不可能或不切实际的见解和想法。斯坦利说:“现在我们已经研究了这么长时间，我们有了一个广泛的框架，使我们能够从更广泛的角度看待进化问题。”
oVert的价值也超越了科学探究。艺术家们使用3D模型来制作逼真的动物复制品，oVert标本的照片被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并操纵它们。
教育工作者也在使用显性模型。从项目一开始，布莱克本和他的同事们就想把重点放在K-12的推广上。他们组织了研讨会，让老师们学习如何在课堂上使用这些数据。
“这对我的进化单位来说是一个游戏规则的改变，”辛辛那提的一名高中教师詹妮弗·布鲁(Jennifer Broo)说。“我教三年级和四年级的学生，我非常喜欢他们，但他们可能是很难对付的学生。他们知道什么是假的，这让他们不那么投入。使用oVert模型，您可以在适当的层次上教授概念，同时保持科学的真实性。我的课变得更好了，因为我有机会和学生们一起工作，让他们接触到真实的数据。”
实际上，oVert可以用来做的事情是无穷无尽的。最大的挑战将是创建足够复杂的工具来分析数据。以前从未有过这么多的3D自然历史标本可以公开访问，并且可以立即访问，机器学习和超级计算的进一步发展将充分利用它们的潜力。
“生成数据只是一个开始，”佛罗里达博物馆的博士后Jaimi Gray说，他正在为NoCTURN(非临床断层扫描用户研究网络)工作，这是一个在oVert项目结束时开发的项目，目的是尽可能充分利用CT扫描。“oVert的目标一直是促进对脊椎动物多样性的探索。我们将继续探索，但NoCTURN的目标是为人们提供使用数据的工具，无论是用于研究、教育还是工业。”
