ForamJ – Ett verktyg för reproducerbar, semi‑automatiserad analys av mikrotomografi‑dataset av foraminifer

Varför små oceanskal spelar roll

På havsbottnen samlas otaliga mikroskopiska skal byggda av encelliga organismer kallade foraminifer långsamt upp över miljontals år. Dessa små strukturer bevarar signaler om tidigare havsvattenförhållanden och hjälper forskare att rekonstruera forntida klimat. Ett nytt digitalt verktyg kallat ForamJ gör det snabbare och enklare att omvandla tredimensionella röntgaskanningar av dessa skal till pålitliga siffror, vilket öppnar för större och mer detaljerade klimat‑ och ekologiska studier baserade på dessa små fossil.

Ett digitalt förstoringsglas för fossilskal

Mikrotomografi är som en medicinsk CT‑skanning nedskalad för millimeterstora objekt. Den låter forskare se både ytan och de inre kamrarna hos foraminifer utan att bryta sönder dem. Fram till nu har forskare som velat mäta egenskaper som skallvolym eller väggtjocklek varit tvungna att förlita sig på långsamt, manuellt arbete i dyra kommersiella program. Det begränsade hur många exemplar som kunde analyseras och gjorde det svårt för olika laboratorier att följa exakt samma arbetsflöde, vilket är viktigt när man bygger globala klimatarkiv från många platser.

Ett gratis verktyg byggt för vanliga datorer

ForamJ är ett gratis plugin som körs i det välkända bildprogrammet ImageJ/Fiji, som redan stöder många typer av biologisk bildhantering. Författarna utformade det med fem praktiska mål: det ska vara lätt för nybörjare, fungera på vanliga bärbara datorer, förlita sig på enbart öppen mjukvara, ge konsekventa numeriska resultat och hantera många skanningar i ett kör. ForamJ vägleder användaren genom en serie steg, från att öppna gråskaliga bildstackar och sätta skalan, till att rensa bort sediment fyllda i kammrar och separera skalet från bakgrunden så att mätningar kan göras i tre dimensioner.

Från rå skanning till meningsfulla skalegenskaper

Under huven applicerar pluginet en kedja av bildoperationer på varje skanning. Det jämnar bort brus, behåller endast det största objektet så att lösa korn tas bort, och bygger en "ifylld" version av skalet där öppna ytor stängs så att total volym och yta kan uppskattas. Det separerar sedan ytterväggen från de inre väggarna mellan kammrar och beräknar med inbyggda verktyg hur tjocka dessa delar är. ForamJ isolerar också det tomrum som utgör varje kammare och använder en semi‑automatiserad metod för att dela upp detta tomrum i separata kammare även om vissa väggar delvis är upplösta. För varje kammare registreras volym, position och ljusstyrka, och både de bearbetade bilderna och alla använda inställningar sparas så att resultaten kan kontrolleras eller upprepas senare.

Testning av verktyget på forntida och moderna skal

För att visa vad ForamJ kan göra tillämpade forskarna det på två olika dataset av foraminifer. Först undersökte de sju välbevarade bottendjurarter från 56 miljoner år gamla sediment borrade utanför New Jersey. Genom att jämföra ForamJ:s resultat med noggrant manuellt arbete i ett kommersiellt program fann de att skallvolymen skiljde sig med cirka en procent och att segmenteringen överensstämde mycket väl, samtidigt som bearbetningstiden per exemplar sjönk till några minuter på en vanlig bärbar dator. Mätningarna avslöjade stora skillnader mellan individer vad gäller skalstorlek, väggtjocklek, porositet och hur kammervolymen växer från centrum och utåt.

Utforska variationen i flytande skalkonstruktioner

Teamet vände sig sedan till en öppen online‑samling av skanningar från sju arter som flyter i den övre oceanen. ForamJ genererade snabbt en rad mätvärden över dem, vilket visade ett brett spektrum av skallstrategier. Vissa arter hade mycket tunna väggar och extremt porösa tester med många kammare, medan andra byggde tjockare, tätare skal med färre men större kammare. Tillväxtkurvor som spårar hur varje ny kammare bidrar till volymen visade mönster som skiljde sig mellan arter och till och med mellan individer, vilket pekar på samband mellan skallform, ekologi och livscykel som nu kan undersökas mer systematiskt.

Vad detta innebär för klimat‑ och havsstudier

Genom att paketera foraminifer‑specifika mätningar i ett enkelt, delat arbetsflöde förvandlar ForamJ komplexa tredimensionella skanningsdata till standardiserade siffror som vilket laboratorium som helst kan skapa och jämföra. Eftersom det är gratis, körs på icke‑specialiserade datorer och kan bearbeta många skanningar samtidigt, sänker det både kostnads‑ och tidshinder för studier som bygger på stora provserier. I praktiken innebär det att forskare bättre kan följa hur skallform, väggtjocklek och inre struktur varierar mellan arter, platser och genom tid, vilket förbättrar hur vi läser tidigare havsförhållanden från dessa små men informationsrika fossil.

Citering: 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

Nyckelord: foraminifer, mikro CT, bildanalys, paleoceanografi, öppen källkod