在地球漫長的歷史中，最嚴(yán)重的生物滅絕事件發(fā)生在距今約2.52億年的二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授宋海軍團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，揭示了這場(chǎng)災(zāi)難如何塑造海洋生物形態(tài)演變。相關(guān)成果6月11日發(fā)表于《自然-生態(tài)與進(jìn)化》。
宋海軍告訴《中國科學(xué)報(bào)》，形態(tài)多樣性，即不同物種在形態(tài)上的差異，是衡量生物多樣性的重要指標(biāo)之一。在沒有大規(guī)模滅絕事件的“背景滅絕”期間，物種多樣性和形態(tài)多樣性通常是同步演化的。大規(guī)模滅絕事件可能打破這種同步性，導(dǎo)致二者脫耦。
團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為DeepMorph的自動(dòng)化方法，將深度學(xué)習(xí)模型與幾何形態(tài)測(cè)量相結(jié)合，從化石圖像中提取形態(tài)特征。利用該方法，研究人員對(duì)599個(gè)屬、6個(gè)海洋生物門類的化石圖像進(jìn)行分析，揭示了大滅絕期間形態(tài)多樣性的動(dòng)態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)大滅絕期間，大部分門類，包含菊石類、腕足動(dòng)物、介形類、雙殼類和腹足類，經(jīng)歷了對(duì)復(fù)雜和裝飾性形態(tài)的選擇性滅絕，那些大型、復(fù)雜和強(qiáng)烈紋飾的形態(tài)類型滅絕更嚴(yán)重，而牙形動(dòng)物則沒有表現(xiàn)出形態(tài)選擇性滅絕的跡象。
6個(gè)海洋生物門類在經(jīng)歷滅絕事件時(shí)表現(xiàn)出4種不同的形態(tài)演變模式。這種滅絕的選擇性和強(qiáng)度可能受到復(fù)雜的多因素影響，反映出不同演化枝和形態(tài)類型對(duì)環(huán)境耐受閾值的差異。研究結(jié)果為理解大滅絕如何重塑生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了新見解。
這項(xiàng)研究不僅加深了人們對(duì)古生物形態(tài)演化的理解，也為科學(xué)家評(píng)估現(xiàn)代生物多樣性面臨的滅絕風(fēng)險(xiǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。此外，DeepMorph和其他深度學(xué)習(xí)方法展示了在自動(dòng)化、高效分析大規(guī)模數(shù)據(jù)方面的強(qiáng)大潛力，為未來開展更多深度學(xué)習(xí)與地球生物學(xué)的交叉研究提供了可能。
