没有。 19 生活了 5 亿年的“神秘生物”可以教给我们什么

发布于 2019 年 1 月 4 日
中川隆雄的采访和文字

这个神秘的形状到底是什么？

几个月前，我们的探险队看到了一张看起来像宝塔的钟形结构和一个漂亮的带腿香炉的照片。鸟羽地质图''当我去面试时（``为什么在鸟羽发现恐龙化石'')。当我听说由类似几何图案的规则骨骼组成的东西是一种叫做放射虫的生物的化石时，我感到很惊讶。此外，据说它有助于确定地质研究的年代。

这次我要探索这个“放射虫”化石，所以我参观了AIST地质信息研究部・海洋地质研究小组的首席研究员Takuya Itaki。板木先生在研究生时代就加入了探索俱乐部，他带着友好的微笑欢迎我进入实验室。

我在一个可以放在他手掌中的球形模型和一个已变成银饰的放射虫面前问板木先生。

一种神奇的生物，从 5 亿年前一直存活到现在

什么是放射虫？我直接问道。

“它被称为昆虫，但它不是昆虫。它是海洋浮游动物家族的一员。它的英文名称是Radiolaria，是一种单细胞原生生物，具有坚硬的玻璃状外壳。它从外壳的缝隙中伸出细长的触手状腿，称为伪足，并在波浪中摆动。”

“radio 这个名字的意思是无线电，因为伪足的形状呈放射状延伸。它们以浮游植物和附着在伪足上的有机物为食。据说，今天生活着大约 800 个物种。”

你还活着。

“它们漂浮在世界各地的海洋中。在淡水或沿海地区找不到它们，但在海洋中发现它们的数量不计其数。它们已经生存了 5 亿多年，从海面附近到 5,000 米深。”

超过五亿年？

“你听说过寒武纪大爆发吗？寒武纪（大约距今541亿年至485亿年前）是一个生物体数量迅速增加的时代，放射虫也在那个时期诞生。”

那样的话，它确实是活化石。但我从未见过有人漂浮在海里。它甚至没有在水族馆展出。

“除非通过显微镜，否则你无法看到它们。它们的大小从几十微米到几百微米不等。它们通常小于十分之一毫米。你可以通过用特殊的细网网舀出海水来轻松找到它们。它们的数量是无限的。

从食物链金字塔的角度来看，它们支撑着底层的生物世界，但由于它们数量众多，那些无法被吃掉的就会死亡并堆积在海底。那仍然是化石。毕竟外壳是玻璃做的，很容易就留下化石了。”

我明白了。由于它含有许多化石，因此对于地质年代测定很有用。但看不见的东西怎么会有这么大的用处呢？

其实我对寿命和食物了解不多

“现在，让我们回顾一下放射虫的发现历史。放射虫这种生物是随着显微镜的发展而被发现的。第一份报告是在1834年。1854年之后，许多类型的生物及其化石被发现。1875年，一个德国人给它们命名并出版了一本附有草图的书。你想看看原书吗？”

说着，我拿出一本日本明治时代的外国书。一个圆形的放射虫被整齐地勾勒出来。当时的显微镜可能没有这么高的放大倍数。尽管如此，所描绘的放射虫的美丽仍然像现在一样令人着迷。

“我相信你觉得它很美。我今天仍然这么想。当我厌倦了研究时，我也会观察放射虫。我永远不会厌倦通过这样的显微镜观察放射虫。我可以不假思索地继续观察它们。”

他在研究过程中通过显微镜观察，当他厌倦了时，他会在显微镜下观察，并对放射虫产生了极大的热爱。这是一个如此美丽的生物。

“然而，放射虫充满了谜团。有的论文说它们的寿命是一个月，有的论文说是两个月。即使你养它们，你也不知道喂它们什么。唯一的选择就是更换海水。因为我们并不真正了解它们对渔业资源的贡献有多大，所以渔业科学领域的研究人员很少。很多研究人员都是地质学家。”

为什么会变成这样？

无论如何，为什么形状如此不同？

“是的。我说外壳是玻璃状的，但从矿物质的角度来看，它的成分与蛋白石相同，也被称为无定形二氧化硅。陆地上的三大营养物质是钾、氮、磷，但海洋中的三大营养物质是氮、磷、磷。它是里卡。海中的二氧化硅聚集在一起形成外壳。放射虫即使在短暂的生命中也会长出外壳。对于放射虫来说，外壳从点到中心依次增长。

为什么它有外壳？

``一种理论是它在海中起到了重量的作用。如果只是贝壳内的有机物，它就会漂浮在海面上。贝壳的重量使它下沉。然后，如果它释放出许多伪足，就会再次产生浮力，它就可以上升。''

我想象放射虫在海中漂浮和沉没，自由地生活。犹如猛虎入海。无忧无虑固然很好……不过，他们为了获取食物而四处流浪，所以他们并不是自由奔放的旅行者。

“如果你想象为什么它的形状像三棱锥，你可能会认为这是因为它很容易下沉。如果尖的一面朝下，就更容易下沉。”

我明白了。这是专为单细胞生物设计的形状。那么为什么形状如此不同呢？

“这是一个有效的问题，但说实话，我不知道（笑）。在五亿年的时间里，它们可能适应了各种海洋环境，从而形成了各种形状。人们认为，在具有刺状贝壳的群体中，这些贝壳可以作为伪足的支撑。”

揭露日本列岛秘密的“放射虫革命”

然而，形状复杂的放射虫并不一定属于新时代。这就是生物的神秘之处。板木先生向我们展示了按年龄分类的放射虫化石的海报。古生代最古老的放射虫化石像死树一样布满荆棘。中生代出现了类似宝塔的形状，也有类似铁丝图案的形状。在新生代，出现了更多设计的球形物体。

“即使在寒武纪之后，也发生过几次生物灭绝的危机。其中，在25亿年前的二叠纪末期，据说有一次90%的生物都灭绝了，大多数古生代放射虫也灭绝了。人们认为主要原因是海洋中氧气的减少。那些在灭绝危机中幸存下来的物种仍在继续繁殖并生存了 5 亿多年。”

这就是重点。每个时代都有不同类型的放射虫存活下来。形式也有演变。因此，据说对于确定时代很有用。

“在日本地质学中，有一个时期称为‘放射虫革命’”

这是在Itaki-san成为研究员之前。放射虫受到了地质研究人员的广泛关注。

这个时期是从 20 世纪 70 年代末到 20 世纪 80 年代。就音乐界而言，这是粉红女郎松田圣子的偶像时代。显然，放射虫也是一个偶像。

“在考虑日本列岛的起源时，确定地层的年龄很重要。然而，日本列岛是由复杂的板块运动形成的，地层以复杂的方式重叠，这使得确定地层的年龄变得困难。大多数群岛是由沉积在海底的沉积物（称为增生棱柱）组成的，这些沉积物被板块推到海面上。因为它们是过去形成的地质地层。海底蕴藏着许多放射虫化石，因此放射虫测年法被广泛应用。

以前从坚硬的岩石中提取放射虫化石很困难，但使用氢氟酸干净地去除放射虫化石的技术已经改进。同时，解释地球形成的板块构造理论也正是在这一时期建立的。随着地层年龄与地壳运动理论的结合，日本列岛的地质研究取得了进展。放射虫化石为此提供了支持。如果我称他们为地下偶像，我相信人们会生气。

``侏罗纪时期（大约 2013 亿至 145 亿年前）放射虫化石的年龄是通过太平洋海底调查确定的。通过研究，我们知道每个时代都存在什么样的放射虫。由于放射虫存在于所有时代，因此可以对地层进行年代测定。”

人工智能成为熟练研究人员的眼睛和双手

它们无处不在。每个时代都有。它很重要，但也有弱点。毕竟肉眼是看不到的。如果它像腔棘鱼一样大，那就会成为一个传说，被称为“活化石”。然而，放射虫只是看不见的偶像。因此，需要时间将其从地层中提取出来并确定其年龄。

“就化石而言，拇指尖大小的石头里有数十万个放射虫化石。从石头中提取它们、对它们进行分类并确定它们的年龄是极其耗时的。”

需要数年时间来培训能够对放射虫进行分类的研究人员。长大后的研究人员花了几个月的时间才能在显微镜下观察并对事物进行分类。一切都是手工完成的，所以需要时间和耐心。

先生过去几年来，Itaki 一直致力于提高这项工作的效率。

“我们使用 AI（人工智能）和显微操作器来自动分类和选择放射虫化石。”

该型号前几天刚刚发布。

有人立即向我展示了这台机器。简单来说，它是一台结合了显微镜和机器人的机器，可以吸走并分选放射虫。只需将放射虫微化石撒在显微镜的样品台上，然后打开开关即可。之后，AI会搜索指定形状的放射虫化石，机械手将它们分类出来。

当我看着旁边电脑显示器上显微镜投射的图像时，人工智能在放射虫周围画了一个正方形，就像面部识别系统一样，一个超小型机械臂向它伸出并迅速将其取出。看起来就像一个机器人手臂正在最先进的工厂里挑选电子零件。然而，不同之处在于它将零件分离成微米级。

“我们使用所谓的深度学习训练人工智能来记住放射虫的形状。我们使用了大约 30,000 张图像来识别个体的形状。到目前为止，我们能够根据这些图像对几种类型的放射虫进行分类。机械手不可能抓住放射虫，所以感觉就像将一根细管放在目标上并通过吸力将其举起。”

到目前为止，以前需要经验丰富的研究人员的眼睛和双手需要几天才能完成的工作，使用此系统可以在 3 小时内完成。可以实现压倒性的效率。

“由于人工智能和机械手的发展，我一直想做的事现在成为了可能。对于特定的放射虫化石，正确答案率超过 90%。”

当您看到这项令人惊叹的技术时，您会意识到它可以用于许多其他方面。

“我认为有很多可能性。在 AIST，我们目前正在与研究人员一起开始对火山灰的研究，但我认为它具有广泛的应用，包括医疗保健。我认为它将扩大可能性，例如去除异物。”

放射虫告诉我们日本海的未来

板木先生的惊人技术让我大吃一惊，但他只是一名放射虫研究员。

最后我们回到放射虫主题。

“我研究放射虫，包括化石和活体，这也与全球环境的研究有关。它们是已经生活了 5 亿多年的生物，因此通过研究放射虫随着时间的推移，我们可以了解环境的变化。例如，日本海。”

日本海？如果您是蓝背书的忠实读者，您可能知道日本列岛曾经依附于欧亚大陆的东部边缘，并因大规模的构造运动而被分开。当海水进入遥远的大陆和日本列岛之间时，日本海就形成了。

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根据板木先生的解释，氧气是通过对马洋流从南方带来的海水输送到日本海深水区的。对马洋流含盐量很高，当冬天变冷时，它会变得更稠密，形成一股沉入海底的洋流。然而，随着全球变暖导致水温上升，表面附近富含氧气的海水不太可能沉入深海。冬季海水温度高时，水变轻并停留在海洋表面。

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肉眼看不见、大小只有几十微米的放射虫似乎在五亿年后仍能教给人类很多东西。