加灣鼠海豚在數字“重生”了！中國國家級數字生命檔案工程可行嗎

本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）

兩只在海面游動的加灣鼠海豚。加灣鼠海豚是分布于墨西哥加利福尼亞灣北部的特有珍稀物種，也是目前世界上體型最小且最瀕危的鯨豚類動物。這張照片由保拉·奧爾森（Paula Olson）于2008年10月18日拍攝。圖源：NOAA

本文約3900字，閱讀約8分鐘

文 | 朱瀟瀟

出品 | 海潮天下

加灣鼠海豚（vaquita）是目前世界上最瀕危的海洋哺乳動物。這種體型最小的鯨豚類動物成體只有1.5米左右，眼睛和嘴巴周圍自帶一圈黑色的斑紋，像是大熊貓一樣的黑眼圈。它們在地球上的棲息地非常狹窄，只分布在墨西哥加利福尼亞灣北部的淺水海域。由于當地針對石首魚的非法刺網捕撈屢禁不止，加灣鼠海豚經常被誤纏在網中溺亡。多年來野生種群數量持續驟降，現在野外可能只剩下區區幾只了，隨時面臨滅絕。

為了搶在它們從地球上消失之前留下珍貴的生物學記錄，佛羅里達大西洋大學、圣迭戈自然歷史博物館、加州海洋世界以及美國國家海洋和大氣管理局的科研人員組成聯合團隊，完成了一項特殊的數字化保存工作。他們找到了一具珍貴的雌性加灣鼠海豚完整骨骼標本，這具標本是由科研人員在1960年代采集并捐贈給博物館的，距今已有60年歷史。

▲上圖：加灣鼠海豚標本（編號SDNHM 20688）的科學照片與顯微CT三維渲染圖示例。圖a至圖c為實物攝影：（a）顱骨左側面，（b）第1至第12節胸椎左側面，（c）左下頜骨外側面。圖d至圖f為顯微CT體積渲染圖：（d）基舌骨與甲舌骨愈合部腹側面，（e）右側肩胛骨內側面，（f）部分脈弧斜側面。該標本所有骨骼的完整照片及數字模型均可在MorphoSource開源數據庫中查閱。論文出處：?Knaub J L, Dolan B A, Unitt P, et al.(2026)

在最新的這項研究中，科學家們把醫療CT、顯微CT以及高分辨率數字攝影結合起來，為這具骨骼制作了極其精細的三維數字化檔案。技術人員把每一塊骨頭單獨拿出來拍照并進行斷層掃描。其中，顯微CT的精度達到了微米級，比人的頭發絲還要細，這讓研究人員連骨骼內部最微小的細胞級結構都能看得一清二楚。相關成果已經發表在《海洋哺乳動物科學》雜志上。

▲上圖：加灣鼠海豚標本（編號SDNHM 20688）的三維網格模型與對應3D打印實物照片示例。圖a至圖c為數字網格模型，圖d至圖f為對應的3D打印實體：（a, d）右側第2節真肋，（b, e）第3節腰椎，（c, f）顱骨。論文出處：?Knaub J L, Dolan B A, Unitt P, et al.(2026)

▲上圖：加灣鼠海豚標本（編號SDNHM 20688）顱骨的原始膠片攝影底片掃描件，由達拉斯·克萊茨（Dallas Clites）于1968年拍攝。圖中是四個不同的觀察視角：（a）背面，（b）腹面，（c）側面，（d）后面。論文出處：?Knaub J L, Dolan B A, Unitt P, et al.(2026)

▲上圖：加灣鼠海豚標本（編號SDNHM 20688）的前肢影像資料。圖a與圖b為1966年5月3日由加利福尼亞州托倫斯的普羅維登斯馬麗小公司醫療中心拍攝的左前肢與右前肢X光片，紅色箭頭指示了額外多出的指骨（多指畸形現象）。圖c為右前肢的顯微CT掃描圖像，清晰地顯示出第五指實際上包含兩節指骨（紅圈所示），而在當年的原始X光片中僅記錄到了一節。論文出處：?Knaub J L, Dolan B A, Unitt P, et al.(2026)

掃描產生的數千張斷面圖像，在專用的三維成像軟件里被重新拼接、組合。最終成型的高精度數字模型，完全還原了骨骼真實的外部形態和內部架構。在電腦屏幕上，研究人員可以把這些骨骼模型放大、縮小或者任意角度旋轉。也就是說，世界各地的科學家不用頂著損壞標本的風險，就能直接在網絡上開展研究。

目前，這套完整的加灣鼠海豚三維骨骼模型已經上傳到了開源數據庫MorphoSource，向全球免費開放下載。畢竟，真正的骨骼標本太過脆弱，不可能頻繁拿出來公開展覽或用于教學，而有了這套數字檔案，學校、博物館就可以直接用3D打印技術制作出100%還原的實體復制品，用于科普課堂，讓更多人了解這個瀕危物種的遭遇。

▼ 海潮天下·往期相關報道：

首個全球“毒地圖”發布！虎鯨、海豚體內永久化學物正在飆升，太平洋最嚴重

他們15次出海，沒抓一只海豚，卻用eDNA打開了遠洋哺乳動物研究新大門

“恐懼生態學”？捕食者壓力導致大規模的海豚擱淺

▲上圖：加灣鼠海豚標本（編號SDNHM 20688）在MorphoSource開源數據庫中的在線瀏覽界面。每個數據條目的主頁均展示了標本的基礎信息、文件詳情、采集參數以及所有權許可（未在圖中顯示）。同時，主頁還集成了不同類型數據的在線交互視窗：（a）攝影照片，（b, c）三維體積數據集，（d）網格模型。圖中展示的加灣鼠海豚具體數據包括：（a）第1至第14節腰椎側面照片，（b）第3至第4節腰椎顯微CT掃描的切片視圖，（c）第3至第4節腰椎顯微CT掃描的三維體積視圖，（d）第3節腰椎的數字網格模型。論文出處：?Knaub J L, Dolan B A, Unitt P, et al.(2026)

加灣鼠海豚與成年人類的體型對比示意圖。加灣鼠海豚作為世界上體型最小的鯨豚類動物，成體身長通常僅有1.5米左右，在人類身型對比下顯得十分嬌小。?Chris huh

開源數據庫MorphoSource——數字永生

海潮天下（Marine Biodiversity）小編查閱資料了解到，MorphoSource是一個專門針對生物三維解剖數據的開源共享平臺，由美國杜克大學發起并運營。簡單來說，它就像是一個面向全球科研人員、教師和古生物愛好者的“3D標本數字圖書館”一般。

在傳統的研究中，像加灣鼠海豚這樣極其稀有的生物標本，通常被妥善鎖在博物館的標本庫里。普通人很難見到，即便是異地的科學家想要觀察，也必須親自出差前往，或者承擔巨大的物流風險去借調標本。而且，由于標本本身很脆弱，反復的拿取和觸摸極易造成不可逆的損壞。

數字化檔案上傳到這個平臺后，情況就完全改變了。加灣鼠海豚的CT掃描數據和三維模型轉化為公開的高清數字資產，任何人都可以在該網站上直接檢索并免費下載。

在平臺上，用戶不僅能在線全方位旋轉、放大觀察加灣鼠海豚的骨骼細節，甚至還能直接下載用于3D打印的通用格式文件（如STL或PLY格式）。這意味著，遠在地球另一端的一位中學老師，只要下載了這個數據，就能用學校的3D打印機完美還原出一具和1966年采集到的標本一模一樣的實體模型，直接拿到課堂上給學生們去展示。

這種開放獲取的模式，極大地推動了科學數據的透明和普及。它消除了科研的地域壁壘，讓資金有限的研究機構也能共享頂尖的學術資源，更重要的是，就像流浪地球中的數字永生一樣，它為這些處于滅絕邊緣的瀕危物種留下了一份永不消失的數字解剖檔案、數字孿生體（digital twin）。即使有一天某個物種不幸在野外滅絕，它的物理形態也能在數字世界中得以永久保存。

▲上圖：白鱀豚、江豚標本。?Linda Wong 攝于國家動物博物館（CC BY-SA 4.0）

海潮君·寫在最后

搞一個中國國家級數字生命檔案工程，可行嗎？

海潮天下（Marine Biodiversity）編輯在審核這篇文章的時候，有點沖動想寫一段文字，供啟發思考。或許這個案例中的數字化保存技術在加灣鼠海豚身上的應用，對中國的瀕危海洋生物保護來講，也有一些借鑒意義，尤其是對同樣處于極度瀕危狀態的長江江豚和中華白海豚、以及其他瀕臨滅絕的哺乳動物。

我國能不能建立國家級瀕危物種高精度數字資產庫？中國目前擁有不少珍貴的江豚、白海豚、乃至已經功能性滅絕的白鱀豚的實體標本，但這些標本大都分散在各地的研究所和博物館里，普通公眾難得一見，跨機構的研究合作也存在物理壁壘。若是如法炮制、采用類似的醫用CT和微米級顯微CT技術，對現存的這些珍貴標本進行全方位的數字化掃描，就能在它們老化、損毀之前，為中國特有的珍稀鯨豚類留下一份永久的“數字孿生體”。就像劉德華扮演的角色在《流浪地球》中，選擇的數字永生。

劉德華飾演的圖恒宇（研究“數字生命計劃”的科學家和數字世界架構師）在《流浪地球》中選擇了一種特殊的“數字永生”。在月球危機的關鍵時刻，圖恒宇在溺水犧牲前，將自己的意識連同女兒的備份一同上傳至550W，在數字世界里與女兒重逢，并以數字形態“活”了下去。他的這個選擇，主要為了給意外去世的女兒圖丫丫一個“完整的一生”。圖源：《流浪地球》海報

當然了，其實我們國家已經建立了多個很棒的國家級的生物標本資源庫和數據共享平臺，比如由科技部和財政部批準認定的國家動物標本資源庫、國家植物標本資源庫，以及更宏觀的國家標本資源共享平臺，等等。這些平臺整合了國內幾十家頂尖科研院所和博物館的資源。以國家動物標本資源庫為例，它目前保存了2400萬號各類動物標本、相當的豐富了，數字化整理并共享的數據也達到了數百萬號，包含了大量的物種名錄、高清晰度照片、采集地理信息以及基礎生理數據。

不過，如果把這些平臺與前面提到的加灣鼠海豚數字檔案進行對比，就會發現我國現階段的數字資產庫在“數據形態”上還是存在一些結構性的差異的。目前國內這些國家級標本庫的數據，絕大多數依然是以二維形態為主，也就是文字描述、平面照片或者傳統的標本切片圖像。它們的核心功能是解決“查重”和“摸底”的問題，讓科研人員知道中國有什么物種、分布在哪里、長什么樣。

像加灣鼠海豚那種基于高精度醫療CT和微米級顯微CT、包含了骨骼內外微觀架構、支持交互旋轉并可以直接用于3D打印的三維數字資產，在我國目前還沒有形成一個統一的、面向全社會開放共享的國家級中央數據庫。

這類高精度的三維生物數據，現在主要分散在各個具體的科研機構和高校實驗室里。比如中國科學院動物研究所、水生所等機構，掌握著非常先進的計算機斷層掃描設備，也針對特定珍稀物種做過很多高精度的三維建模。但是，這些數據目前大多服務于特定的科研課題，由于可能是涉及數據版權、知識產權以及部分瀕危物種的機密性，它們并沒有被集中打包成一個像MorphoSource那樣人人皆可下載的開源公共資產庫。

近幾年國內的一些大型自然博物館、數字科技團隊已在躍躍欲試做物種的三維數字化了，比如建立數字虛擬展廳或者珍稀動物的3D在線交互模型，搞了不少，但這些嘗試更多偏向于前端的視覺展示和科普體驗一些，多數面向公眾的數字展陳項目主要服務于展示和教育目的，其數據精度與科研級CT/μCT數據之間還是存在明顯差異的。中國現在具備了龐大的國家級生物數據底座和一流的硬件設備，也有足夠的技術能力去為大熊貓、長江江豚或者東北虎的骨骼、牙齒和關鍵組織建立微米級三維檔案。或許現在比較缺的、可以考慮的，是一個能夠把各家科研院所手里分散的三維數據整合起來、并制定統一開源標準的國家級3D數字資產平臺。比如說，我國是否可以搞一個國家級數字生命檔案工程（暫稱之為Digital Biodiversity Heritage Program）？或許，這是一個未來可以考慮探討的方向。另外預計它在海關上可能也會很好應用，可利用這些數字技術對抗非法野生動物貿易。

考慮到OA的天然特點，在版權上，可以考慮像MorphoSource那樣引入精細的知識產權許可協議，來平衡。數據上傳者可給每一個三維模型指定不同的知識產權許可，比如使用知識共享協議中的“署名-非商業性使用-相同方式共享”（CC BY-NC-SA）。那么，任何人下載和使用這個加灣鼠海豚模型，都必須在論文或展示中明確標注原始采集機構和科研人員的名字、權利歸屬。那么如果有人想把這個高精度模型直接拿去打印成商業工藝品賣錢，就會直接構成侵權，得承擔法律責任。

【聲明】1）本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。2）本文已開啟“快捷轉載”，歡迎微信公眾號轉發。如需其他長期授權/白名單，請聯系編輯。3）為保證圖片準確+真實性，“海潮天下”拒絕AI生成圖片。本文所有用圖皆真實圖片。4）歡迎專家、讀者不吝指正、留言、賜稿。

資訊源 | Knaub J L, Dolan B A, Unitt P, et al.(2026)

文 | 朱瀟瀟（主文），Linda（后評）

編輯 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年6月

聯系小編 | editor@oceanbiodiversity.cn

參考資料
感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：
Jamie L. Knaub, Brittany A. Dolan, Philip Unitt, Robert L. Brownell, Tricia L. Meredith, Marianne E. Porter. Preserving an Imperiled Porpoise Through Pixels: Digitization of a Vaquita (Phocoena sinus) Skeleton, the World's Most Endangered Marine Mammal. Marine Mammal Science, 2026; 42 (3) DOI: 10.1111/mms.70162
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mms.70162

海潮

往期薦讀
?把真實海洋“搬進電腦”！什么是數字孿生海洋？
?如何打破數字序列信息的神話？全球科學實踐中的真實數據流動
?全球科學館藏注冊系統（GRSciColl）如何讓館藏“活”起來？數字時代下的自然標本探秘
?從深海里的 “數字眼睛” 到餐桌上的 “安心賬單”，海洋大數據離你我并不遠
?海洋科技新突破！未知深海物種“數字標本”問世，秒捕脆弱生物
? 怎樣給生物物種取個靠譜的名字”？當傳統分類學遇上基因時代