自然史博物館と聞くと、恐竜が不自然に立ち上がっている様子や、原始人のジオラマ、生きた森やバイオドームなどを思い浮かべるかもしれません。あるいは、失業中の俳優を雇用するのに最適な場所だと考える人もいるでしょう。世界中の自然史博物館には、こうした様々な展示物があります。博物館は教育において非常に重要な役割を果たしていますが、実際には、その裏では正当な研究機関として、幅広い分野の学術研究において重要な役割を担っているのです。

自然史博物館は何をしているのか？

博物館は、私のような科学者を多数雇用して収蔵品の管理に携わらせています。博物館が他の多くの研究機関と異なる点は、数十年、あるいは数百年にわたって収集してきた標本コレクションを保有していることです。これは、地球上の生命のサンプル、つまり物理的なデータベースと言えるでしょう。そして、博物館は今もなおこの収集活動を続けています。そのため、頭蓋骨や毛皮、死んだ鳥、化石だけでなく、組織標本も数多く所蔵しています。最近では、DNAサンプルも保管しており、これは新しい能力です。長年にわたる探検の記録も保管しています。産地情報や遺伝子データも保管しており、日々、この知識体系を絶えず拡充し続けています。

この膨大な生物学的情報の宝庫は、自然史情報の絶えず拡大し続ける源泉です。収集された標本は、さまざまな方法で保存および処理されます。多くの昆虫は乾燥させてからピンで留められます。これは、ダーウィンの有名な蝶のコレクションに似ていることを思い出してください。多くの場合、小型の脊椎動物や無脊椎動物は、瓶の中で腐敗しないようにアルコールに保存されます。科学者は、特に大型の標本については、骨格標本も収集します。象が入るほど大きな瓶は実際にはありません。たとえ象をアルコールの瓶に入れることができたとしても、誰も象をアルコールの瓶から出して研究しようとはしないでしょうから、そうする意味はありません。これは、骨格情報が非常に重要である理由の極端な例です。このように、さまざまな植物や動物のグループには、それぞれ異なる特別な処理要件があります。たとえば、鳥は羽の色を観察できるように、皮の状態で処理されることがよくあります。

地球上の生命を捉える

これらの自然史博物館のコレクションが存在する基本的な理由は、私たちの周りの世界、そして宇宙全般に関するデータや情報を収集、保護、共有することです。しかし、私たちが特に注目しているものに関しては、それは植物と動物からなる「生命の樹」に深く関係しています。

動植物を研究するということは、あらゆるものがどのように互いに調和し、どのように関連し合い、動物同士、あるいは動物と生物同士がどのように相互作用するのかを捉えようとする試みです。それは生物多様性の説明であり、違いや類似点、そしてこの惑星における生命の歴史を理解することです。そのため、こうした自然史コレクションは驚くほど大規模で多様です。例えば、ニューヨークにあるアメリカ自然史博物館は北米最大の博物館ではありませんが、規模の大きい博物館の一つです。そこには2400万点の無脊椎動物、450万点以上の化石、200万点の魚類、100万点の鳥類、爬虫類と両生類、哺乳類、民族誌的・考古学的遺物、鉱物、隕石などが収蔵されています。この博物館は世界中から集められた、数百年前まで遡る膨大で多様な標本を所蔵しています。今日では、急速に増加しているDNA組織のコレクションも含まれています。

人々はこれらのサンプルを何に使うのでしょうか？ 実は、このデータはさまざまな方法で使われています。従来、博物館のコレクションは、新種の記載や動物のグループ内の変異の理解、捕食の調査などに使われてきました。科学者は形態やグループ間の変異も調べます。悲しいことに、現在ではリョコウバトを見つけることができるのは博物館だけです。かつては北米に何十億羽も生息していたリョコウバトは、今では絶滅してしまいました。最終的に、研究者たちは、収集時には誰も想像できなかったような、本当にクールで予想外の用途を思いつきます。ツボカビ症を考えてみましょう。これは世界中で大量の両生類を死滅させている病気です。この世界的な両生類の減少は深刻な問題です。発生源や発生時期は不明ですが、研究者は博物館の収蔵品を調べ、世界各地の10年前、20年前、100年前の標本からこの真菌の有無を検査することができます。実際に検査することで、この真菌の発生源や拡散経路を解明できるのです。

まるでジュラシック・パークみたい？

博物館の収蔵品は常に活用されています。世界中から人々が研究に訪れ、標本は世界中に送られます。これは素晴らしいことであり、長年続いてきたことですが、CTスキャン技術の導入により、自然史博物館の収蔵品に全く新しい可能性が開かれることになります。

例えば、私たちは琥珀の中に約1億年前の標本を発見しました。これは琥珀に閉じ込められたトカゲとしては最古級のもので、数も多く、種類も非常に多様だったので、私たちはとても興奮しました。通常の顕微鏡で観察したところ、「おお、なかなかすごいな。何となく形がわかる」と思いました。そして、「これはおそらくヤモリか、あるいは…他の生き物だろう」と考えました。

次に、コンピュータ断層撮影法を用いて非破壊検査CTスキャンのおかげで、内部を詳細に観察できるようになり、ソフトウェアを使って特定の領域を「解剖」することも可能になりました。1億年前の動物の強膜輪（眼球の輪）まで見ることができるなんて、本当に驚きです。まるで映画『ジュラシック・パーク』の世界のようです！

CTはコラボレーションを可能にする

CTスキャンを用いて、これらの動物の一部を3Dプリントで再現し、他の研究者と共有しました。この情報を共有する用途は非常に大きいものです。CTスキャンによって、博物館は情報をデジタルで瞬時に共有できるようになります。また、世界中の研究者が同時に同じ動物の研究に取り組むことができるため、大規模な共同研究も可能になります。各研究者にとって、3Dモデルは事実上、動物の正確な複製です。さらに、この種のデータをオンラインストレージに保存し、オンラインリソースとして活用するためのウェブサイトも多数存在します。この傾向は、より多くの研究者がCTスキャン技術を発見するにつれて加速するでしょう。メリット コンピュータ断層撮影の。

デジタル「解剖」で標本を保存

標本をデジタルで扱う場合、ボクセルの領域を分割し、それぞれを独立したオブジェクトとして扱える特定の領域に割り当てます。その後、密度勾配を追加したり、密度に関連付けられた色を変更したり、透明度を変更したりすることができます。異なるボリュームを作成し、それぞれを独立して動かすことも可能です。例えば、顎が癒着して閉じている固定標本の場合、ソフトウェアを使って実際に顎を動かし、上顎との適合性をシミュレートしました。琥珀の中のトカゲでも同様の操作を行い、頭蓋骨を再構築する際には、デジタルで全てを元通りに組み立てました。これらすべてはCT技術で実現可能です。

最後に、教育への応用について考えてみましょう。標本が広く流通すれば、進化論や生物多様性など、あらゆる分野の教育にどのような応用が可能になるか、想像に難くありません。例えば、標本をデジタルCTスキャン画像や、そこから3Dプリントした形で入手できるとしたら、教室で収斂進化について学ぶ場面を想像してみてください。翼の進化について、本で読む代わりに、鳥の翼、コウモリの翼、プテロダクティルの翼を手に取って、相同な骨を比較することができるのです。まさに驚くべき体験となるでしょう。