ForamJ – Foraminifer mikro bilgisayarlı tomografi veri setlerinin tekrarlanabilir, yarı otomatik analizi için bir araç

Neden küçük okyanus kabukları önemli

Okyanus tabanında, foraminifer adı verilen tek hücreli organizmaların ürettiği sayısız mikroskobik kabuk milyonlarca yıl boyunca yavaşça birikir. Bu küçük yapılar geçmiş deniz suyu koşullarını kaydeder ve bilim insanlarının eski iklimleri yeniden oluşturmasına yardımcı olur. ForamJ adındaki yeni bir dijital araç, bu kabukların üç boyutlu X-ışını taramalarını somut sayılara dönüştürmeyi daha hızlı ve kolay hale getiriyor; bu da bu küçük fosillere dayalı daha büyük ve ayrıntılı iklim ile ekoloji çalışmalarının önünü açıyor.

Fosil kabuklar için dijital bir büyüteç

Mikro bilgisayarlı tomografi, milimetre boyutundaki nesneler için küçültülmüş bir tıbbi BT taraması gibidir. Araştırmacıların foraminiferlerin dış yüzeyini ve iç odacıklarını parçalamadan görmesini sağlar. Şimdiye kadar kabuk hacmi veya duvar kalınlığı gibi özellikleri ölçmek isteyen bilim insanları, pahalı ticari programlarda yavaş elle izleme yöntemlerine güvenmek zorundaydı. Bu durum incelenebilecek örnek sayısını sınırlıyor ve farklı laboratuvarların tam olarak aynı adımları izlemesini zorlaştırıyordu; oysa bu, çok sayıda konumdan küresel iklim kayıtları oluştururken önemlidir.

Günlük bilgisayarlarda çalışacak ücretsiz bir araç

ForamJ, zaten pek çok biyolojik görüntülemeyi destekleyen yaygın ImageJ ve Fiji görüntü yazılımları içinde çalışan ücretsiz bir eklentidir. Yazarlar aracı beş pratik hedefle tasarladı: yeni başlayanlar için kullanımı kolay olmak, standart dizüstü bilgisayarlarda çalışmak, yalnızca açık yazılımla yetinmek, tutarlı sayısal çıktılar üretmek ve bir çalıştırmada çok sayıda taramayı işleyebilmek. ForamJ, kullanıcıyı gri tonlu görüntü yığınlarını açmaktan ölçeği ayarlamaya, odacıkların içindeki tortuyu temizlemeye ve ölçümlerin üç boyutta alınabilmesi için kabuğu arka plandan ayırmaya kadar bir dizi adım boyunca yönlendirir.

Ham taramadan anlamlı kabuk özelliklerine

Arka planda, eklenti her taramaya bir dizi görüntü işleme adımı uygular. Gürültüyü giderir, yabancı taneleri uzaklaştırmak için yalnızca en büyük nesneyi tutar ve toplam hacim ile yüzey alanı tahmini yapabilmek için açık alanların kapatıldığı "doldurulmuş" bir kabuk versiyonu oluşturur. Ardından dış duvarı iç odacıklar arasındaki iç duvarlardan ayırır ve yerleşik araçları kullanarak bu parçaların kalınlığını hesaplar. ForamJ ayrıca her odacığın boşluğunu izole eder ve bazı duvarlar kısmen çözülmüş olsa bile bu boşluğu ayrı odacıklara bölmek için yarı otomatik bir yöntem kullanır. Her odacık için hacmini, konumunu ve parlaklığını kaydeder; işlenmiş görüntüleri ve kullanılan tüm ayarları saklayarak sonuçların daha sonra kontrol edilmesine veya tekrarlanmasına olanak verir.

Araç eski ve modern kabuklarda test edildi

ForamJ’in neler yapabildiğini göstermek için araştırmacılar aracı iki farklı foraminifera setine uyguladı. İlk olarak, Yeni Jersey açıklarında sondajla çıkarılmış 56 milyon yıllık tortullardan iyi korunmuş yedi taban-dweller (dipte yaşayan) türü incelediler. ForamJ çıktısını bir ticari programda zahmetli elle yapılmış işlemlerle karşılaştırdıklarında, kabuk hacminin yaklaşık yüzde bir farklılık gösterdiğini ve ayrıntılı segmentasyonda çok yakın bir uyum olduğunu buldular; oysa sıradan bir dizüstünde örnek başına işleme süresi birkaç dakikaya düştü. Ölçümler, bireyler arasında kabuk boyutu, duvar kalınlığı, gözeneklilik ve odacık hacimlerinin merkezden dışa doğru büyüme biçiminde büyük farklılıklar olduğunu ortaya koydu.

Yüzen kabuk tasarımlarının çeşitliliğini keşfetmek

Araştırma ekibi daha sonra üst okyanusta yüzen yedi türe ait taramalardan oluşan açık çevrimiçi bir koleksiyona yöneldi. ForamJ hızla hepsinde bir dizi ölçüm üretti ve geniş bir kabuk stratejileri yelpazesini gösterdi. Bazı türler çok ince duvarlara ve çok sayıda odacığa sahip son derece gözenekli testlere sahipken, diğerleri daha az ama daha büyük odacıklarla daha kalın, daha yoğun kabuklar inşa ediyordu. Her yeni odacığın hacme nasıl katkıda bulunduğunu izleyen büyüme eğrileri türe göre ve hatta bireyler arasında farklı desenler gösterdi; bu da artık kabuk tasarımı, ekoloji ve yaşam döngüsü arasındaki bağlantıların daha sistematik olarak incelenebileceğine işaret ediyor.

İklim ve okyanus çalışmaları için ne anlama geliyor

ForamJ, foraminifera-özel ölçümleri basit ve paylaşılan bir iş akışına paketleyerek karmaşık üç boyutlu tarama verilerini herhangi bir laboratuvarın üretebileceği ve karşılaştırabileceği standart sayılara dönüştürür. Ücretsiz olması, uzman olmayan bilgisayarlarda çalışması ve aynı anda çok sayıda taramayı işleyebilmesi nedeniyle, büyük örnek setlerine dayanan çalışmalar için maliyet ve zaman engellerini düşürür. Pratikte bu, bilim insanlarının kabuk şeklinin, duvar kalınlığının ve iç yapının türler, konumlar ve zaman içinde nasıl değiştiğini daha iyi izleyebilmesini sağlar; böylece bu küçük ama bilgi açısından zengin fosillerden geçmiş deniz koşullarını okuma biçimimiz gelişir.

Atıf: 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

Anahtar kelimeler: foraminifera, mikro CT, görüntü analizi, paleookyanografi, açık kaynak yazılım