Digitalizações 3D de crânios de morcegos ajudam museus de história natural a revelar cantos escuros de suas coleções
p Pronto para manipular espacialmente crânios de morcegos 3D no conforto do seu computador? Crédito:Shi et al, PLoS ONE 13 (9):e0203022, CC BY-ND
p Imagine um museu de história natural. O que vem à mente? Memórias de infância de esqueletos e dioramas de dinossauros? Ou talvez você ainda visite para ver shows de planetário ou um recurso IMAX? Você pode se surpreender ao saber que, por trás dessas exposições voltadas para o público, está um tesouro inestimável que a maioria dos visitantes nunca verá:as coleções de um museu. p Longe de ser esquecido, túmulos empoeirados, como às vezes é a percepção, essas coleções hospedam o que há de mais moderno em pesquisas sobre a vida neste planeta. A escala de algumas das maiores coleções pode ser impressionante. Museu Nacional de História Natural Smithsonian, por exemplo, abriga mais de 150 milhões de espécimes. Mesmo uma instituição acadêmica menor, como o Centro de Museus de Pesquisa da Universidade de Michigan, abriga um labirinto de cofres de espécimes, preservando milhões de esqueletos, fósseis, material vegetal seco e organismos em frasco.
p Mais importante, debruçados sobre esta riqueza de conhecimento a qualquer momento estão pesquisadores ativos, trabalhando para desvendar os meandros da biodiversidade da Terra. Na Universidade de Michigan, onde recebi meu Ph.D. em ecologia e biologia evolutiva, Eu trabalhei aninhado entre esses esqueletos, fósseis e outros tesouros naturais. Esses espécimes foram essenciais para minha pesquisa, como registros primários da história natural do mundo.
p No entanto, apesar do valor incalculável dessas coleções, Muitas vezes me perguntei como torná-los mais acessíveis. Um projeto para escanear digitalmente centenas de crânios de morcegos foi uma maneira de trazer espécimes que pareceriam em casa em uma coleção vitoriana antiga direto para a vanguarda das práticas de museu do século 21.
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Um recurso valioso, amplamente escondido da vista
p Ao pesquisar a variação entre e dentro dos espécimes da coleção, os biólogos descobriram muitos mistérios ecológicos e evolutivos do mundo natural. Por exemplo, um estudo recente com espécimes de pássaros rastreou a concentração crescente de carbono negro na atmosfera e seu papel nas mudanças climáticas ao longo de mais de um século. Os cientistas podem coletar DNA antigo de espécimes e reunir informações sobre níveis históricos de população e diversidade genética saudável para organismos que agora estão ameaçados e em perigo.
p Na maioria dos museus, espécimes - como esses morcegos no Complexo de Museus de Pesquisa do Museu de Zoologia da Universidade de Michigan - são cuidadosamente protegidos em gavetas e armários, com metadados meticulosos que registram onde e quando foram coletados. Crédito:Dale Austin, Departamento de Ecologia e Evolução, Universidade de Michigan, CC BY-ND
p Minha própria pesquisa sobre a diversidade global de morcegos usou centenas de espécimes de museu para concluir que os morcegos tropicais coexistem mais prontamente do que muitos biólogos esperam. Essa descoberta se encaixa em um padrão geral em grande parte da árvore da vida, onde as espécies tropicais superam em número seus primos temperados. Também pode ajudar a explicar por que em muitas partes da América Central e do Sul, morcegos estão entre os mamíferos mais abundantes e diversos, período.
p Contudo, a pesquisa sobre esses espécimes frequentemente requer acesso direto, que pode vir a um preço alto. Os pesquisadores devem viajar para museus, ou os museus devem enviar seus espécimes em massa para os pesquisadores - desafios logísticos e financeiros. Os museus temem, compreensivelmente, o embarque de muitos espécimes que são realmente insubstituíveis - a última evidência de que alguns organismos já existiram em nosso mundo. O orçamento e a pegada de carbono de um museu podem aumentar rapidamente com empréstimos. E como os espécimes físicos não podem estar em mais de um local ao mesmo tempo, os pesquisadores podem ter que esperar um período indefinido de tempo enquanto seus materiais são emprestados a outra pessoa.
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Tomografia computadorizada de crânios de morcegos
p Tentei resolver essas questões de acesso com meus colaboradores Daniel Rabosky e Erin Westeen usando tecnologia de micro-CT. Assim como a tomografia computadorizada médica, micro-CT usa raios-X para digitalizar objetos sem danificá-los - no nosso caso, essas varreduras ocorrem na escala fina de milionésimos de metros (micrômetros). Isso significa que as varreduras de micro-TC são incrivelmente precisas em altas resoluções. Mesmo espécimes e peças muito pequenas são preservados em detalhes vívidos.
p Para meu Ph.D. pesquisar, usamos micro-tomografia computadorizada para digitalizar cerca de 700 crânios de morcegos individuais da coleção do nosso museu. Com estimativas de cerca de 1, 300 espécies descritas, morcegos representam cerca de 25 a 30 por cento das espécies de mamíferos modernos, perdendo apenas para roedores. Contudo, uma das razões pelas quais os pesquisadores há muito são fascinados pelos morcegos é sua imensa diversidade de comportamento e funções na natureza. Grande parte dessa diversidade ecológica está codificada em seus crânios, que variam amplamente em forma e tamanho.
p Na instalação de micro-TC da Escola de Odontologia de Michigan, examinamos cada crânio de morcego em alta resolução. Cada varredura produziu centenas de milhares de imagens por espécime - cada imagem uma pequena seção transversal de um crânio original. Com essas "pilhas" de seções transversais, então reconstruímos superfícies e volumes 3D. Em essência, recriamos um "espécime digital" 3-D de cada um dos cerca de 700 originais.
Os usuários podem manipular o modelo craniano 3D criado a partir de tomografias computadorizadas de uma mulher Desmodus rotundus, o morcego vampiro comum. p
Espécimes digitais abrem portas
p Em parceria com a MorphoSource da Duke University, desde então, publicamos nossos espécimes digitais em um repositório de acesso aberto para pesquisadores, educadores e alunos. Cada espécime digital está associado aos mesmos dados de identificação de seu original, permitindo a pesquisa sem viagens ou remessas. Melhor ainda, muitas peças delicadas podem ser dissecadas digitalmente sem medo de danos irreparáveis. Os espécimes digitais podem até mesmo ser impressos em 3D em escalas variadas para uso em ambientes educacionais e exposições em museus.
p Meus colegas Dan e Erin continuaram a expandir esses esforços para outros vertebrados em nosso museu. Nossa esperança é que a comunidade científica mais ampla abrace dados de espécimes digitais de acesso aberto da mesma forma que os digitais, dados genéticos publicamente disponíveis foram adotados em toda a biologia. A digitalização pode expandir o alcance de cada museu, especialmente à medida que os preços de digitalização caem e o software micro-CT de acesso aberto se torna mais prático.
p Essa revolução digital chega em um momento em que muitos museus de história natural estão em perigo. Ao redor do globo, museus são prejudicados por cortes no orçamento e décadas de abandono, com consequências devastadoras.
p Uma maneira de revitalizar os museus é abraçar as missões digitais que preservam dados inestimáveis e promovem a colaboração global. Longe de tornar as coleções físicas obsoletas, a digitalização pode modernizar museus de história natural, como aconteceu com bibliotecas e outros museus de arte, história e cultura. Os originais estarão sempre presentes para quem deseja mergulhar fundo na história natural. A ala digital pode, em vez disso, convidar a curiosidade e perguntas de fontes que a maioria dos museus jamais sonharia em alcançar.
p Nos meus primeiros dias como biólogo, Fui atormentado por preocupações comuns de pesquisadores. O que aconteceria com todos os meus dados? Quem mais veria isso? Os cientistas nunca sabem que nova vida pode ser insuflada em nossa pesquisa básica depois de anos, décadas, séculos. Penso nas centenas de cientistas anteriores que, sem saber, contribuíram com dados para minha própria pesquisa, abrangendo quase 130 anos e seis continentes de expedições.
p Ao digitalizar seus esforços anteriores, meus colegas e eu garantimos que eles pudessem alcançar um público amplo, muito além do que eles provavelmente imaginaram. O impacto potencial de qualquer espécime não deve mais ser restringido pelas paredes e restrições de qualquer museu. Em vez de, museus podem abrir suas portas para um futuro digital, convidando qualquer pessoa para as infinitas maravilhas do mundo natural. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.