El proyecto openVertebrate ha realizado escáneres de tomografía computerizada en 3D de miles de especímenes de museo a libre disposición del público
Un total de 18 museos de cienciahan colaborado en el proyecto openVertebrate (oVert), un esfuerzo de cinco años para crear reconstrucciones en 3D de especímenes de vertebrados y ponerlas a libre disposición en Internet.
Los investigadores han publicado un resumen del proyecto en la revista BioScience en el que repasan los especímenes escaneados hasta la fecha y ofrecen una visión de cómo podrían utilizarse los datos para plantear nuevas preguntas y estimular el desarrollo de tecnología innovadora.
«Cuando se recogieron por primera vez estos especímenes, no se tenía ni idea de lo que les depararía el futuro», afirma Edward Stanley, coinvestigador principal del proyecto oVert y científico asociado del Museo de Historia Natural de Florida.
Los museos de historia natural nacieron en el siglo XVI como gabinetes de curiosidades, en los que unos pocos individuos adinerados acumulaban especímenes raros y exóticos, que guardaban en su mayor parte para sí mismos. Desde entonces, los museos se han convertido en un recurso para el público, con exposiciones que muestran la biodiversidad a cualquier persona interesada en aprender sobre ella.
Las colecciones ya no se guardan a puerta cerrada
Sin embargo, la mayoría de las colecciones de los museos permanecen a puerta cerrada, accesibles sólo a los científicos que deben viajar para verlas o pedir que se les envíe por correo un pequeño número de especímenes en préstamo. El equipo de investigadores de oVert quiere cambiar esta situación.
«Exigir a alguien que se suba a un avión y viaje hasta ti para colaborar es prohibitivo en muchos sentidos», afirma David Blackburn, investigador principal del proyecto oVert y conservador de herpetología del Museo de Florida. «Ahora tenemos científicos, profesores, estudiantes y artistas de todo el mundo que utilizan estos datos a distancia».
Entre 2017 y 2023, los miembros del proyecto oVert tomaron tomografías computarizadas de más de 13.000 especímenes, con especies representativas de todo el árbol de la vida de los vertebrados. Esto incluye más de la mitad de los géneros de todos los anfibios, reptiles, peces y mamíferos. Los escáneres de TC utilizan rayos X de alta energía para ver más allá del exterior de un organismo y ver la densa estructura ósea que hay debajo. Así, los esqueletos constituyen la mayor parte de las reconstrucciones oVert. Un pequeño número de especímenes también se tiñeron con una solución temporal que aumenta el contraste y permite a los investigadores visualizar los tejidos blandos, como la piel, los músculos y otros órganos.
Los modelos ofrecen una visión íntima de partes internas de un espécimen que antes sólo podían observarse mediante disección destructiva y toma de muestras de tejido.
«Los museos se encuentran constantemente en una encrucijada», afirma Blackburn. «Quieren proteger los especímenes, pero también que la gente los utilice. oVert es una forma de reducir el desgaste de las muestras y al mismo tiempo aumentar el acceso, y es el siguiente paso lógico en la misión de las colecciones de los museos».
Tortugas, anfibios y hasta ballenas
El proyecto oVert se financió con una suma inicial de 2,5 millones de dólares de la National Science Foundation, junto con ocho subvenciones adicionales de socios por un total de 1,1 millones de dólares que se utilizaron para ampliar el alcance del proyecto. El objetivo inicial era escanear únicamente especímenes conservados en alcohol etílico, que representan la mayor parte de las colecciones de peces, reptiles y anfibios. Los especímenes demasiado grandes para su conservación en líquidos tampoco caben en un escáner de TC, pero los investigadores se resistían a dejarlos fuera.
Se utilizó una subvención al Museo de Historia Natural de Idaho para crear un modelo digital de una ballena jorobada. Todo el espécimen era demasiado grande para escanearlo con suficiente resolución, así que los investigadores desmontaron minuciosamente el esqueleto, produjeron modelos 3D de cada hueso y luego volvieron a montar el espécimen físico y el digital.
Incluso los especímenes de tamaño moderado a veces requerían un poco de ingenio, como ocurrió con un conjunto de tortugas icónicas de la Academia de Ciencias de California.
«Tienen la mayor colección de tortugas galápagos del mundo. No son cosas que se meten en cajas y se prestan», explica Blackburn.
Con fondos de otra subvención, los conservadores tuvieron que idear una forma de fotografiar cada tortuga en un giro de 360 grados. Fotografiar sus partes inferiores era problemático, ya que sus caparazones curvados hacían imposible mantenerlas erguidas. Tras varias pruebas de ensayo y error, decidieron colocar los ejemplares sobre tubos inflables para nadar.
Los científicos ya han utilizado los datos del proyecto para obtener información sorprendente sobre el mundo natural.
Descubrimientos asombrosos en el escáner
En 2023, Edward Stanley estaba realizando tomografías computarizadas rutinarias de ratones espinosos y se sorprendió al descubrir que sus colas estaban cubiertas de un revestimiento interno de placas óseas, llamadas osteodermos. Antes de este descubrimiento, se consideraba que los armadillos eran los únicos mamíferos vivos con estas estructuras.
«Todo tipo de cosas te saltan a la vista cuando estás escaneando», dijo Stanley. «Yo estudio los osteodermos y, por azares del destino, ese día me tocó escanear esos especímenes en concreto y observé algo extraño en sus colas en la radiografía. Eso ocurre siempre. Hemos encontrado todo tipo de cosas extrañas e inesperadas».
Las tomografías computarizadas de oVert también se utilizaron para determinar qué mató a una serpiente corona de roca, considerada la especie de serpiente más rara de Norteamérica. Otro estudio demostró que un grupo de ranas llamadas sapitos calabaza se habían vuelto tan pequeñas que los canales llenos de líquido de sus orejas que les confieren equilibrio ya no funcionaban correctamente, lo que provocaba que se estrellaran al saltar. Un estudio masivo de más de 500 especímenes de oVert reveló que las ranas han perdido y recuperado dientes más de 20 veces a lo largo de su historia evolutiva. Otro estudio llegó a la conclusión de que el Spinosaurus, un enorme dinosaurio más grande que el Tyrannosaurus rex y que se creía acuático, no era un buen nadador, por lo que probablemente permaneció en tierra.
Y la lista continúa, llena de ideas que habrían sido imposibles o impracticables antes del inicio del proyecto. «Ahora que llevamos tanto tiempo trabajando en esto, disponemos de un amplio andamiaje que nos permite tener una visión más amplia de las cuestiones evolutivas», afirma Stanley.
El valor de oVert va más allá de la investigación científica. Los artistas han utilizado los modelos 3D para crear réplicas realistas de animales, se han expuesto fotografías de especímenes de oVert en museos y se han incorporado especímenes a cascos de realidad virtual que ofrecen a los usuarios la posibilidad de interactuar con ellos y manipularlos.
Posibilidades ilimitadas
Los modelos de oVert también son utilizados por educadores. Desde el principio del proyecto, Blackburn y sus colegas quisieron hacer hincapié en la divulgación entre los niños y los adultos. Organizaron talleres en los que los profesores podían aprender a utilizar los datos en sus aulas.
«Ha supuesto un cambio radical para mi unidad de evolución», afirma Jennifer Broo, profesora de secundaria en Cincinnati. «Enseño a estudiantes de primer y segundo año, y me encantan, pero pueden ser un público difícil. Saben cuando las cosas son falsas, lo que hace que se impliquen menos. Con los modelos de oVert, puedes enseñar conceptos a un nivel adecuado y, al mismo tiempo, mantener la autenticidad de la ciencia. Mi clase ha mejorado mucho porque he tenido la oportunidad de trabajar con datos reales y exponerlos a mis alumnos».
Las posibilidades de uso de oVert son prácticamente ilimitadas. El mayor reto será crear herramientas lo bastante sofisticadas para analizar los datos. Nunca antes había habido tantos especímenes tridimensionales de historia natural a disposición del público y accesibles al instante, y serán necesarios nuevos avances en aprendizaje automático y supercomputación para aprovechar todo su potencial.
«Generar los datos es sólo el principio», afirma Jaimi Gray, asociada postdoctoral del Museo de Florida que trabaja en NoCTURN (Non-Clinical Tomography Users Research Network), un proyecto desarrollado hacia el final de oVert para hacer el mejor uso posible de las tomografías computarizadas. «El objetivo de oVert siempre fue facilitar la exploración de la diversidad de los vertebrados. Vamos a seguir explorando, pero el objetivo de NoCTURN es dar a la gente las herramientas para utilizar los datos, ya sea para la investigación, la educación o la industria.»
REFERENCIA
Foto: OpenVertebrate
