Il Museo di Zoologia dei Vertebrati (MVZ) presso l’Università della California, Berkeley, contiene più di 300.000 esemplari di vertebrati – la maggior parte dei quali rettili e anfibi – conservati nell’alcol e nascosti per le generazioni attuali e future di scienziati che vogliono studiare la loro anatomia. e diversità genetica.
Una scansione TC 3D di un ornitorinco giovanile (MVZ: Mamm: 32885) dalle collezioni del Museo di zoologia dei vertebrati dell’UC Berkeley. In MorphoSource, l’immagine può essere ruotata e ingrandita oppure i dati scaricati e inviati a una stampante 3D. Illustrazione di MorphoSource e MVZ
Ora, questi esemplari stanno gradualmente guadagnando una nuova vita online come parte dello sforzo di 25 musei negli Stati Uniti per ottenere scansioni 3D del maggior numero possibile di gruppi di vertebrati e renderli disponibili gratuitamente al grande pubblico in un database ricercabile.
UN riepilogo del progetto di sei anni, chiamato openVertebrate (oVert), è stato pubblicato sulla rivista Bioscienza, offrendo uno sguardo su come i dati potrebbero essere utilizzati per porre nuove domande scientifiche e stimolare lo sviluppo di tecnologie innovative.
Ma gli scienziati non sono gli unici a trovare utili le scansioni. Gli artisti hanno utilizzato modelli 3D per creare repliche realistiche di animali, fotografie di esemplari scoperti sono state esposte come reperti museali e gli esemplari sono stati incorporati in visori per realtà virtuale che offrono agli utenti la possibilità di interagire con loro e manipolarli.
Carol Spencer, curatrice dello staff di erpetologia presso l’MVZ, ha una versione stampata in 3D di un esemplare – il teschio di una lucertola cornuta – seduto sulla sua scrivania. Chiunque può accedere alle scansioni 3D online all’indirizzo MorphoSourcescaricano i dati e li inviano a una stampante 3D per produrre i propri modelli scheletrici.
I modelli 3D in MorphoSource e un’app chiamata Sketchfab possono essere utilizzati per scopi didattici. Questo modello colorato dell’avambraccio destro di un ornitorinco (MVZ:Mamm:32885) identifica le varie ossa: omero (1), radio (2), ulna (3), carpali (4) e metacarpi e falangi (5). Credito immagine: Sketchfab e MVZ
“Puoi effettivamente stamparli e poi usarli in classe. Abbiamo molte persone che li usano per insegnare nelle università o nelle scuole superiori”, ha detto Spencer.
Dei circa 1.000 campioni MVZ scansionati negli ultimi sei anni tramite oVert, uno: un ornitorinco australiano giovanile, Ornithorhynchus anatinus — è il secondo più scaricato nel database.
“Abbiamo avuto questo ornitorinco in etanolo in un grande serbatoio, ma non è mai stato prestato. Le uniche persone che sono andate a vederlo sono le persone che vengono qui nella nostra collezione; forse è stato visto due volte nella sua intera storia qui a MVZ. Ma in sei anni è stato scaricato 320 volte”, ha detto Spencer. “Si tratta di un’enorme espansione dell’utilizzo.”
Spencer ha recentemente risposto alla richiesta di un professore della Towson University nel Maryland di scaricare scansioni TC per un corso in cui gli studenti confrontano l’anatomia cranica dei vertebrati e stampano modelli 3D per lo studio.
“Tutti questi esemplari stanno acquisendo una sorta di nuova vita digitale”, ha affermato Michelle Koo, curatore personale dell’MVZ per l’informatica sulla biodiversità. “I campioni vengono raccolti continuamente e i musei devono giustificare il ritiro di un animale dalla natura e assicurarsi che abbia il massimo valore possibile per la ricerca attuale e futura. Fa parte della nostra responsabilità come curatori cercare e aiutare a continuare a sviluppare questi nuovi usi e modi di accedere agli esemplari per garantire che rimangano pertinenti e utili per questi nuovi strumenti all’avanguardia”.
Una nuova vita digitale
Tra il 2017 e il 2023, i membri del progetto oVert guidati da David Blackburn presso il Museo di Storia Naturale della Florida hanno catturato scansioni TAC di oltre 13.000 esemplari di specie rappresentative dell’albero della vita dei vertebrati. Queste scansioni includevano più della metà dei generi di tutti gli anfibi, rettili, pesci e mammiferi. Gli scanner TC utilizzano raggi X ad alta energia per scrutare oltre l’esterno di un organismo e visualizzare la densa struttura ossea sottostante. Sebbene gli scheletri costituiscano la maggior parte delle ricostruzioni scoperte, un piccolo numero di campioni è stato anche colorato con una soluzione temporanea di miglioramento del contrasto che ha permesso ai ricercatori di visualizzare i tessuti molli, come pelle, muscoli e altri organi.
I modelli danno uno sguardo intimo alle porzioni interne di un campione che in precedenza potevano essere osservate solo attraverso la dissezione distruttiva e il campionamento dei tessuti, ha osservato Blackburn.
“I musei sono costantemente impegnati in un atto di equilibrio”, ha affermato. “Vuoi proteggere gli esemplari, ma vuoi anche che le persone li usino. oVert è un modo per ridurre l’usura dei campioni e allo stesso tempo aumentarne l’accesso, ed è il passo logico successivo nella missione delle collezioni museali”.
Poiché le scansioni TC producono una serie di sezioni del campione, la maggior parte delle immagini su MorphoSource sono sezioni trasversali che devono essere assemblate in un rendering 3D che può essere ruotato e manipolato in un visualizzatore 3D. Ma il software che fa questo è facilmente disponibile, ha detto Koo. Le scansioni TC assomigliano a quelle che ha faticosamente assemblato come studentessa laureata alla UC Berkeley negli anni ’90, quando stava studiando i teschi unici di un piccolo gruppo di salamandre. Quindi, ha tagliato i corpi in sezioni sottili per studiare l’anatomia interna, ma non aveva la capacità di assemblarli in un’immagine 3D che le persone potessero facilmente apprezzare.
“Oggi, potrei ancora dover fare istologia, ma ora che ne abbiamo un rendering digitale, posso inviare loro una foto”, ha detto Koo. “È la stessa cosa che ho visto mentre guardavo al microscopio e cercavo di spiegare alle persone.”
Sebbene i finanziamenti per oVert da parte della National Science Foundation siano terminati, molti musei continuano a scansionare le loro collezioni, spesso concentrandosi su gruppi specifici. Spencer ha osservato che MVZ ha oltre 800.000 campioni, marinati in alcool o secchi, che potrebbero potenzialmente essere scansionati e resi disponibili online.
Inizialmente, l’UC Berkeley non aveva uno degli scanner micro-CT utilizzati dal gruppo oVert, quindi l’MVZ ha inviato campioni ad altre istituzioni per la scansione. Da allora, il professore di biologia integrativa Jack Tseng ne ha acquisito uno per progetti, come uno studio sui teschi di pesci e mammiferi, all’interno del suo dipartimento.
Spencer invia regolarmente campioni MVZ ad altre istituzioni dove gli studi in corso richiedono una scansione. Lei e Koo stanno continuando il lavoro di scansione iniziato da oVert in collaborazione con l’Università del Colorado a Boulder, ad esempio, che sta conducendo un progetto per la scansione TC e l’immagine 2D ad alta risoluzione di 1.100 specie di rettili e anfibi centroamericani. Circa 80 tartarughe dell’MVZ vengono scansionate dal Museo di Zoologia dell’Università del Michigan, mentre alcune lucertole senza zampe e salamandre delle caverne del museo vengono scansionate presso altre istituzioni per uno studio sulla loro evoluzione. Il direttore della MVZ Michael Nachman sta effettuando una TAC sui topi per studiare la connessione tra la lunghezza della coda e l’adattamento al calore, e il ruolo che i geni materni svolgono in questo adattamento.
“L’obiettivo di oVert era provare a ottenere uno di ogni genere di vertebrato. Ma poi non c’è tutta questa variabilità all’interno delle specie”, ha detto Spencer. “E quindi ciò di cui abbiamo davvero bisogno sono enormi set di dati di più animali per specie. E l’unico modo per ottenerlo è convincere tutti a rendere pubblici i propri dati attraverso siti come MorphoSource. Quindi, quando invio i campioni per posta a qualcuno, e poi questi esegue scansioni TC, chiedo loro di inserire quelle scansioni TC, una volta terminata la ricerca, su MorphoSource in modo che altre persone possano usarle.
oVert è stato finanziato con una somma iniziale di 2,5 milioni di dollari dalla National Science Foundation, insieme a otto ulteriori sovvenzioni di partenariato per un totale di 1,1 milioni di dollari che sono state utilizzate per espandere la portata del progetto.
Fonte: UC Berkeley
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
