Un equipo de entomólogos creó Antscan, una biblioteca digital interactiva con imágenes de 212 géneros y 792 especies de hormigas, a partir de ejemplares conservados en etanol y escaneados con rayos X en Alemania.
El trabajo, publicado en la revista Nature Methods, fue desarrollado por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y colaboradores de otras instituciones.
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Para reunir los especímenes, el equipo recurrió a colecciones de museos, organismos asociados y especialistas de distintos lugares del mundo. Luego clasificó los individuos según grupos y función antes de enviarlos al Instituto de Tecnología de Karlsruhe, conocido como KIT.
Las fotografías pueden utilizarse en estudios científicos, en clases y en producciones digitales, ya que los modelos tridimensionales son compatibles con animaciones y entornos de realidad virtual.
Un acelerador permitió procesar miles de ejemplares
La digitalización se realizó mediante microtomografía computarizada de rayos X, una técnica similar a la tomografía que se aplica en medicina, aunque con un nivel de aumento mucho mayor.
Este procedimiento permite obtener numerosas imágenes bidimensionales de un objeto desde diferentes ángulos y, posteriormente, convertirlas en una representación en 3 dimensiones.
Para acelerar el proceso, el KIT empleó un acelerador de partículas llamado sincrotrón que generó 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, lo que redujo el tiempo necesario para escanear.
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Julian Katzke, investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y autor del estudio, explicó la diferencia entre el sistema usado 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 instalado en Karlsruhe, el grupo examinó 2.000 especímenes en una sola semana. La velocidad de procesamiento fue posible por la combinación del sincrotrón, el recambio automatizado de muestras y las herramientas informáticas empleadas en las etapas posteriores de análisis.
Las herramientas computacionales aceleraron el análisis
Los archivos iniciales mostraban a las hormigas en posturas deformadas o poco naturales. Esa condición representaba un obstáculo para producir imágenes que permitieran apreciar la anatomía de cada ejemplar de una forma clara.
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Por ese motivo, los investigadores utilizaron herramientas computacionales para transformar los datos brutos en representaciones más cercanas a la apariencia del animal.
Los modelos finales ofrecen un nivel de detalle permite observar estructuras internas, entre ellas músculos, sistemas nerviosos, aparatos digestivos y aguijones. La información puede aportar elementos 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”.
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Los modelos 3D ayudan a identificar distintas clases
Otra investigación publicada en PubMed muestra una aplicación relacionada con la tecnología utilizada. Científicos revisaron el género de hormigas Zasphinctus mediante microtomografía computarizada 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.
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