ForamJ: una herramienta para el análisis reproducible y semi-automatizado de conjuntos de datos de microtomografía computarizada de foraminíferos

Por qué importan las conchas oceánicas diminutas

En el fondo del océano, innumerables conchas microscópicas fabricadas por organismos unicelulares llamados foraminíferos se acumulan lentamente a lo largo de millones de años. Estas pequeñas estructuras registran las condiciones del agua de mar del pasado, ayudando a los científicos a reconstruir climas antiguos. Una nueva herramienta digital llamada ForamJ facilita y acelera la conversión de exploraciones por rayos X en tres dimensiones de estas conchas en datos cuantitativos, lo que abre la puerta a estudios más amplios y detallados sobre clima y ecología basados en estos diminutos fósiles.

Una lupa digital para conchas fósiles

La microtomografía computarizada es como una radiografía médica escalada para objetos de tamaño milimétrico. Permite a los investigadores ver tanto la superficie externa como las cámaras internas de los foraminíferos sin tener que destruirlos. Hasta ahora, los científicos que querían medir características como el volumen de la concha o el grosor de la pared tenían que recurrir a trazados manuales lentos en programas comerciales costosos. Eso limitaba la cantidad de especímenes que podían analizarse y dificultaba que distintos laboratorios siguieran exactamente los mismos pasos, algo importante cuando se construyen registros climáticos globales a partir de muchos yacimientos.

Una herramienta gratuita pensada para ordenadores de uso habitual

ForamJ es un complemento gratuito que se ejecuta dentro del conocido software de imágenes ImageJ y Fiji, que ya soportan muchos tipos de microscopía e imágenes biológicas. Los autores lo diseñaron con cinco objetivos prácticos: que fuera fácil de usar para principiantes, que funcionara en portátiles estándar, que dependiera únicamente de software abierto, que produjera salidas numéricas consistentes y que pudiera procesar muchos escaneos en una sola ejecución. ForamJ guía al usuario a través de una serie de pasos, desde abrir pilas de imágenes en escala de grises hasta ajustar la escala, limpiar sedimento compactado dentro de las cámaras y separar la concha del fondo para que se puedan realizar medidas en tres dimensiones.

Del escaneo bruto a rasgos significativos de la concha

En el interior, el complemento aplica una cadena de operaciones de imagen a cada escaneo. Suaviza el ruido, conserva solo el objeto de mayor tamaño para eliminar granos sueltos y construye una versión "rellena" de la concha donde los espacios abiertos se cierran para que se pueda estimar el volumen total y el área superficial. Después separa la pared externa de las paredes internas entre cámaras y, usando herramientas integradas, calcula el grosor de estas partes. ForamJ también aísla el espacio vacío de cada cámara y utiliza un método semiautomatizado para dividir ese espacio en cámaras separadas incluso si algunas paredes están parcialmente disueltas. Para cada cámara registra su volumen, posición y brillo, y guarda tanto las imágenes procesadas como todos los ajustes usados, de modo que los resultados puedan verificarse o repetirse más tarde.

Probando la herramienta en conchas antiguas y modernas

Para demostrar lo que puede hacer ForamJ, los investigadores lo aplicaron a dos conjuntos diferentes de foraminíferos. Primero examinaron siete especies bentónicas bien conservadas procedentes de sedimentos de 56 millones de años perforados frente a Nueva Jersey. Al comparar la salida de ForamJ con el trabajo manual minucioso en un programa comercial, hallaron que el volumen de la concha difería en torno a un uno por ciento y que la coincidencia en la segmentación detallada era extremadamente alta, mientras que el tiempo de procesamiento por espécimen se redujo a unos pocos minutos en un portátil corriente. Las medidas revelaron grandes diferencias entre individuos en tamaño de concha, grosor de pared, porosidad y la forma en que los volúmenes de las cámaras crecen desde el centro hacia fuera.

Explorando la variedad de diseños de conchas flotantes

El equipo se dirigió después a una colección abierta en línea de escaneos de siete especies que flotan en la superficie oceánica. ForamJ produjo rápidamente un conjunto de medidas para todas ellas, mostrando una amplia gama de estrategias de concha. Algunas especies tenían paredes muy finas y testas extremadamente porosas con muchas cámaras, mientras que otras construían conchas más gruesas y densas con menos cámaras pero de mayor tamaño. Las curvas de crecimiento que trazan cómo cada nueva cámara añade volumen mostraron patrones distintos entre especies e incluso entre individuos, lo que apunta a vínculos entre el diseño de la concha, la ecología y el ciclo de vida que ahora pueden explorarse con más sistematicidad.

Qué significa esto para los estudios del clima y del océano

Al empaquetar medidas específicas de foraminíferos en un flujo de trabajo simple y compartido, ForamJ convierte datos complejos de escaneos tridimensionales en números estandarizados que cualquier laboratorio puede generar y comparar. Al ser gratuito, funcionar en ordenadores no especializados y poder procesar muchos escaneos a la vez, reduce tanto los costos como las barreras temporales para estudios que requieren grandes conjuntos de muestras. En términos prácticos, esto significa que los científicos pueden seguir mejor cómo varían la forma de la concha, el grosor de la pared y la estructura interna entre especies, ubicaciones y a lo largo del tiempo, mejorando nuestra capacidad para leer las condiciones oceánicas pasadas a partir de estos diminutos pero ricos en información fósiles.

Cita: Trend, J., Borges, F.A. & Babila, T.L. ForamJ – A tool for the reproducible, semi-automated analysis of foraminifera micro computed tomography datasets. Sci Rep 16, 14818 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43276-3

Palabras clave: foraminíferos, micro CT, análisis de imágenes, paleoceanografía, software de código abierto