ForamJ – Uma ferramenta para análise reprodutível e semi-automatizada de conjuntos de dados de micro tomografia computadorizada de foraminíferos

Por que conchas minúsculas do oceano importam

No fundo do mar, incontáveis conchas microscópicas produzidas por organismos unicelulares chamados foraminíferos acumulam-se lentamente ao longo de milhões de anos. Essas estruturas minúsculas registram as condições da água do mar no passado, ajudando cientistas a reconstruir climas antigos. Uma nova ferramenta digital chamada ForamJ torna mais rápido e simples transformar varreduras por raios X tridimensionais dessas conchas em números precisos, abrindo caminho para estudos maiores e mais detalhados de clima e ecologia baseados nesses pequenos fósseis.

Uma lupa digital para conchas fósseis

A micro tomografia computadorizada é como um exame de tomografia médica reduzido para objetos do tamanho de milímetros. Ela permite que os pesquisadores vejam tanto a superfície externa quanto as câmaras internas dos foraminíferos sem precisar quebrá-los. Até agora, cientistas que queriam medir características como volume da concha ou espessura da parede tinham de confiar em traçados manuais lentos em programas comerciais caros. Isso limitava quantos espécimes podiam ser analisados e tornava difícil que diferentes laboratórios seguissem exatamente os mesmos passos, o que é importante ao construir registros climáticos globais a partir de muitos sítios.

Uma ferramenta gratuita projetada para computadores comuns

ForamJ é um plugin gratuito que roda dentro do amplamente usado software de imagens ImageJ e Fiji, que já suportam muitos tipos de imagem biológica. Os autores o projetaram com cinco objetivos práticos: ser fácil de usar por iniciantes, funcionar em laptops padrão, depender apenas de software aberto, produzir saídas numéricas consistentes e processar muitas varreduras em uma única execução. O ForamJ guia o usuário por uma série de etapas, desde abrir pilhas de imagens em tons de cinza até definir a escala, limpar sedimentos presos nas câmaras e separar a concha do fundo para que medições possam ser feitas em três dimensões.

Do escaneamento bruto a características significativas da concha

Por baixo do capô, o plugin aplica uma cadeia de operações de imagem a cada varredura. Ele suaviza o ruído, mantém apenas o maior objeto para remover grãos soltos e constrói uma versão “preenchida” da concha onde espaços abertos são fechados para que volume total e área de superfície possam ser estimados. Em seguida, separa a parede externa das paredes internas entre as câmaras e, usando ferramentas integradas, calcula a espessura dessas partes. O ForamJ também isola o espaço vazio de cada câmara e usa um método semi-automatizado para dividir esse espaço em câmaras separadas mesmo se algumas paredes estiverem parcialmente dissolvidas. Para cada câmara registra volume, posição e brilho, e salva tanto as imagens processadas quanto todas as configurações usadas, para que os resultados possam ser verificados ou repetidos posteriormente.

Testando a ferramenta em conchas antigas e modernas

Para demonstrar o que o ForamJ pode fazer, os pesquisadores aplicaram-no a dois conjuntos diferentes de foraminíferos. Primeiro, examinaram sete espécies bentônicas bem preservadas de sedimentos de 56 milhões de anos perfurados na costa de New Jersey. Ao comparar a saída do ForamJ com trabalho manual meticuloso em um programa comercial, encontraram que o volume da concha diferiu por cerca de um por cento e que a correspondência na segmentação detalhada foi extremamente próxima, enquanto o tempo de processamento por espécime caiu para alguns minutos em um laptop comum. As medições revelaram grandes diferenças entre indivíduos em tamanho da concha, espessura da parede, porosidade e na forma como os volumes das câmaras crescem do centro para fora.

Explorando a variedade de designs de conchas flutuantes

A equipe então voltou-se para uma coleção online aberta de varreduras de sete espécies que flutuam na superfície superior do oceano. O ForamJ rapidamente produziu um conjunto de medições para todas elas, mostrando uma ampla gama de estratégias de concha. Algumas espécies tinham paredes muito finas e testes extremamente porosos com muitas câmaras, enquanto outras construíam conchas mais espessas e densas com menos, porém maiores, câmaras. Curvas de crescimento que traçavam como cada nova câmara adiciona volume mostraram padrões que diferiam entre espécies e até entre indivíduos, apontando para vínculos entre o desenho da concha, ecologia e ciclo de vida que agora podem ser explorados de forma mais sistemática.

O que isso significa para estudos climáticos e oceânicos

Ao empacotar medidas específicas de foraminíferos em um fluxo de trabalho simples e compartilhado, o ForamJ transforma dados complexos de varredura tridimensional em números padronizados que qualquer laboratório pode gerar e comparar. Por ser gratuito, rodar em computadores não especializados e processar muitas varreduras de uma só vez, reduz as barreiras de custo e tempo para estudos que dependem de grandes conjuntos de amostras. Em termos práticos, isso significa que os cientistas podem acompanhar melhor como forma da concha, espessura da parede e estrutura interna variam entre espécies, locais e ao longo do tempo, melhorando a leitura das condições oceânicas passadas a partir desses fósseis minúsculos, porém ricos em informação.

Citação: 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

Palavras-chave: foraminíferos, micro CT, análise de imagem, paleoceanografia, software de código aberto