Una biblioteca de hormigas en tres dimensiones

Las colecciones de los museos guardan millones de ejemplares que resultan fundamentales para estudiar la biodiversidad, pero acceder físicamente a ellos no siempre resulta sencillo.

Un grupo internacional de científicos decidió llevar esa información al mundo digital mediante Antscan, una plataforma de acceso abierto que reúne imágenes tridimensionales de hormigas procedentes de colecciones científicas de todo el planeta.

El proyecto, presentado en la revista Nature Methods, incluye actualmente 2.193 conjuntos de datos en 3D correspondientes a 792 especies de 212 géneros, cubriendo una amplia representación del árbol evolutivo de las hormigas.

Los ejemplares utilizados estaban conservados en etanol y procedían de museos, instituciones científicas y colecciones de especialistas de diferentes países.

Rayos X para mirar incluso dentro de las hormigas

Para digitalizar animales de apenas unos milímetros, los investigadores recurrieron a una técnica conocida como microtomografía de rayos X de sincrotrón.

Los escaneos se realizaron en las instalaciones del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), en Alemania, donde un sincrotrón genera rayos X extremadamente intensos.

Mientras cada hormiga gira frente al haz, el sistema obtiene imágenes desde numerosos ángulos. Posteriormente, herramientas informáticas reconstruyen toda esa información para generar un modelo tridimensional de alta resolución.

El resultado permite algo imposible de conseguir simplemente observando al insecto desde el exterior.

Además de estudiar patas, mandíbulas, antenas y exoesqueleto, los científicos pueden examinar músculos, tejidos nerviosos, aparato digestivo e incluso el sistema del aguijón. Algunos de estos componentes pueden separarse digitalmente, medirse, animarse e incluso imprimirse en 3D.

Dos mil hormigas escaneadas en solo una semana

Uno de los avances más importantes del proyecto no está únicamente en la calidad de las imágenes, sino en la velocidad con la que pueden obtenerse.

Un escáner de tomografía convencional puede necesitar varias horas para procesar un único ejemplar. Según los investigadores, realizar todo el proyecto de esa manera habría requerido alrededor de seis años de funcionamiento continuo.

El sistema desarrollado en KIT combina el sincrotrón con robótica, cámaras de alta velocidad y procesamiento automatizado. Gracias a esta infraestructura, el equipo consiguió escanear alrededor de 2.000 hormigas en apenas una semana.

Esta capacidad podría permitir que en el futuro se construyan bibliotecas similares para numerosos grupos de pequeños animales.

Mucho más que imágenes espectaculares

Antscan no fue diseñado únicamente para observar hormigas en detalle.

Al disponer de modelos obtenidos mediante procedimientos estandarizados, los investigadores pueden comparar cientos de especies y analizar cómo han cambiado determinadas estructuras a lo largo de millones de años de evolución.

La base de datos también está coordinada con proyectos de secuenciación genética de hormigas, lo que permitirá relacionar características anatómicas con información genética y estudiar cómo determinados rasgos evolucionaron en diferentes ambientes.

Las hormigas son especialmente interesantes para este tipo de investigación. Existen enormes diferencias de tamaño, comportamiento y anatomía entre especies e incluso entre los individuos de una misma colonia.

Además, desempeñan funciones esenciales en los ecosistemas: modifican los suelos, dispersan semillas, participan en la descomposición de materia orgánica y forman parte de complejas redes alimentarias.

Un museo que cualquiera puede explorar desde casa

Toda la información de Antscan está disponible gratuitamente y los usuarios pueden visualizar los ejemplares mediante modelos interactivos antes de descargar los datos completos.

Eso significa que un investigador situado a miles de kilómetros de una colección científica puede estudiar el mismo ejemplar digital sin necesidad de transportarlo ni manipular el original.

Y las posibilidades van más allá de las hormigas.

Los científicos consideran que el método utilizado por Antscan podría convertirse en un modelo para digitalizar en 3D enormes colecciones de pequeños organismos.

Una hormiga conservada durante décadas dentro de un museo puede convertirse así en un ejemplar digital disponible simultáneamente para investigadores, estudiantes y curiosos de cualquier parte del mundo.

Fuente: Investigación y Desarrollo.

Macarena