Un grupo de especialistas en insectos desarrolló Antscan, una biblioteca digital interactiva que contiene imágenes tridimensionales de 212 géneros y 792 especies de hormigas. Estos modelos fueron obtenidos a partir de ejemplares conservados en etanol y escaneados mediante rayos X en instalaciones alemanas.
El estudio, publicado en la revista Nature Methods, contó con la participación de investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y colaboradores de otras instituciones internacionales.
Para reunir los especímenes, el equipo recurrió a colecciones de museos, organismos asociados y especialistas de diversas regiones del mundo. Posteriormente, los ejemplares fueron clasificados según grupos y función, antes de ser enviados al Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT).
Las imágenes generadas pueden emplearse en investigaciones científicas, en clases y en producciones digitales, ya que los modelos tridimensionales son compatibles con animaciones y entornos de realidad virtual.
Un acelerador de partículas permitió procesar miles de ejemplares
La digitalización se llevó a cabo mediante microtomografía computarizada de rayos X, una técnica similar a la tomografía médica, pero con un nivel de aumento mucho mayor. Este procedimiento captura numerosas imágenes bidimensionales de un objeto desde distintos ángulos y luego las transforma en una representación en tres dimensiones.
Para agilizar el proceso, el KIT empleó un acelerador de partículas conocido como sincrotrón, que genera un haz de rayos X de alta intensidad, capaz de examinar una gran cantidad de muestras en poco tiempo. Un dispositivo robótico rotaba y reemplazaba los ejemplares cada 30 segundos, reduciendo drásticamente el tiempo de escaneo.
Julian Katzke, investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y autor del estudio, explicó la diferencia entre este sistema y un escáner convencional de laboratorio.
“Hemos estimado que si lleváramos a cabo este proyecto con un escáner de tomografía computarizada de laboratorio, requeriría 6 años de funcionamiento continuo”, afirmó.
Con el método implementado en Karlsruhe, el equipo examinó 2.000 especímenes en una sola semana. La velocidad de procesamiento fue posible gracias a la combinación del sincrotrón, el recambio automatizado de muestras y las herramientas informáticas utilizadas en las etapas posteriores de análisis.
Herramientas computacionales aceleraron el análisis de las hormigas
Los archivos iniciales mostraban a las hormigas en posturas deformadas o poco naturales. Esta condición representaba un obstáculo para obtener imágenes que permitieran apreciar la anatomía de cada ejemplar de manera clara.
Por ello, los investigadores emplearon herramientas computacionales para transformar los datos brutos en representaciones más cercanas a la apariencia real del animal. Los modelos finales ofrecen un nivel de detalle que permite observar estructuras internas como músculos, sistemas nerviosos, aparatos digestivos y aguijones. Esta información puede ser útil para comparar variedades y estudiar las diferencias entre las funciones de una misma especie.
Evan Economo, profesor e investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y de la Universidad de Maryland, señaló que
“hacer esto manualmente habría llevado años, así que sin estas herramientas computacionales, básicamente nunca se habría hecho”.
Los modelos 3D ayudan a identificar distintas clases de hormigas
Otra investigación publicada en PubMed muestra una aplicación relacionada con esta tecnología. Científicos revisaron el género de hormigas Zasphinctus mediante microtomografía computarizada, lo que permitió examinar virtualmente partes del cuerpo de los ejemplares.
El análisis reconoció 8 especies de obreras, de las cuales 5 fueron descritas por primera vez, lo que evidenció la utilidad de estas imágenes para identificar diferencias anatómicas y clasificar grupos biológicos.
Economo vinculó el alcance del proyecto con la posibilidad de crear repositorios digitales reutilizables:
“El valor de este estudio no se limita solo a las hormigas, sino que es mucho más amplio”, declaró.
La disponibilidad de modelos digitales puede evitar que los ejemplares físicos sean la única vía para observar rasgos anatómicos específicos. Además, las representaciones pueden incorporarse a experiencias de realidad virtual o ser animadas.
Fuente: Infobae