Η βακίτα (Phocoena sinus), μια μικρή φώκαινα (θαλάσσιο θηλαστικό που μοιαζει με δελφίνι - στα Ελληνικά "Μαρσουάνος") που ζει αποκλειστικά στα ρηχά νερά του βόρειου Κόλπου της Καλιφόρνια στο Μεξικό, είναι ένα από τα πιο απειλούμενα θαλάσσια θηλαστικά στον πλανήτη. Με μήκος περίπου 1,5 μέτρο, είναι το μικρότερο μέλος της ομάδας των κητοειδών, που περιλαμβάνει φάλαινες, δελφίνια και φώκαινες. Αναγνωρίσιμη από τις σκούρες κηλίδες γύρω από τα μάτια και το στόμα της, η βακίτα ήταν άγνωστη στην επιστήμη μέχρι το δεύτερο μισό του 20ού αιώνα. Σήμερα, έχει γίνει ένα ισχυρό σύμβολο της κρίσης βιοποικιλότητας που πλήττει τους ωκεανούς σε όλο τον κόσμο.
Μόνο μια χούφτα βακίτες υπολογίζεται ότι παραμένουν στην άγρια φύση, αφήνοντας το είδος επικίνδυνα κοντά στην εξαφάνιση. Η κατάρρευση του πληθυσμού προκαλείται κυρίως από την τυχαία εμπλοκή σε δίχτυα βυθού, ειδικά εκείνα που χρησιμοποιούνται παράνομα για την αλίευση του τοτοάμπα. Αυτό το μεγάλο ψάρι αποτελεί στόχο επειδή η νηκτική του κύστη πωλείται σε υψηλές τιμές στις διεθνείς μαύρες αγορές. Παρόλο που η αλιεία του τοτοάμπα απαγορεύτηκε εδώ και δεκαετίες, η παράνομη συγκομιδή συνεχίζεται λόγω δικτύων παράνομης διακίνησης άγριας ζωής και επίμονης ζήτησης στο εξωτερικό.
Παρά τα χρόνια προσπαθειών διατήρησης, το μέλλον της βακίτας παραμένει αβέβαιο. Οι ειδικοί λένε ότι η επιβίωσή της εξαρτάται από την ταχεία διεθνή συνεργασία για την εξάλειψη της αλιείας με δίχτυα βυθού στον βιότοπό της, προκειμένου να αποτραπεί η εξαφάνιση ενός από τα πιο απειλούμενα είδη του ωκεανού.
Προηγμένη Απεικόνιση Δημιουργεί Ψηφιακό Αρχείο της Βακίτας
Σε μια προσπάθεια να διατηρηθεί η γνώση για το είδος, ερευνητές από το Florida Atlantic University συνεργάστηκαν με το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Σαν Ντιέγκο, τη SeaWorld California και την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA) για να τεκμηριώσουν ψηφιακά έναν πλήρη σκελετό θηλυκής βακίτας. Το δείγμα δωρήθηκε στο μουσείο το 1966 και έχει γίνει πλέον η βάση για ένα εξαιρετικά λεπτομερές ψηφιακό αρχείο της σπάνιας φώκαινας.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Marine Mammal Science, συνδύασε ιατρικές αξονικές τομογραφίες (CT), μικρο-αξονική τομογραφία (micro-CT) και ψηφιακή φωτογραφία για να παραγάγει ένα από τα πιο ολοκληρωμένα ψηφιακά ανατομικά αρχεία βακίτας που έχουν δημιουργηθεί ποτέ. Η προσέγγιση επέτρεψε στους επιστήμονες να καταγράψουν μικροσκοπικά σκελετικά χαρακτηριστικά και να τα μετατρέψουν σε διαδραστικά τρισδιάστατα μοντέλα.
«Συνδυάζοντας προηγμένες τεχνολογίες απεικόνισης με την ανοιχτή πρόσβαση δεδομένων, η προσπάθεια όχι μόνο διαφυλάσσει ένα πολύτιμο αρχείο ενός από τα πιο απειλούμενα θαλάσσια θηλαστικά του πλανήτη, αλλά καθιστά επίσης αυτές τις πληροφορίες προσβάσιμες σε όλους», δήλωσε ο Jamie Knaub, πρώτος συγγραφέας της μελέτης και βοηθός εργαστηρίου απεικόνισης στο Berlin Family Bioimaging Lab του FAU. «Το έργο θα επιτρέψει την παραγωγή επιστημονικά ακριβών αντιγράφων για μουσεία, σχολικές αίθουσες και εκπαιδευτικά προγράμματα, βοηθώντας στην ευαισθητοποίηση και υποστηρίζοντας τις προσπάθειες διατήρησης ενός είδους που βρίσκεται πλέον στο χείλος της εξαφάνισης».
Αξονικές και Μικρο-Αξονικές Τομογραφίες Αποκαλύπτουν Μικροσκοπικές Λεπτομέρειες
Για τη δημιουργία του ψηφιακού αρχείου, η ομάδα χρησιμοποίησε διάφορες τεχνικές απεικόνισης που τεκμηρίωσαν τον σκελετό σε πολλαπλά επίπεδα λεπτομέρειας. Οι ερευνητές αρχικά σάρωσαν το δείγμα χρησιμοποιώντας ιατρική αξονική τομογραφία (CT), η οποία χρησιμοποιεί ακτίνες Χ για τη δημιουργία εγκάρσιων τομών. Στη συνέχεια φωτογράφισαν μεμονωμένα οστά και σκελετικά στοιχεία πριν προχωρήσουν σε μικρο-αξονική τομογραφία υψηλής ανάλυσης.
Σε αντίθεση με τους τυπικούς σαρωτές CT, τα συστήματα micro-CT μπορούν να καταγράψουν εξαιρετικά μικρές ανατομικές δομές με διαστάσεις της τάξης των μικρομέτρων — μικρότερες από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας.
«Αυτό το έργο απαίτησε μια ασυνήθιστα περίπλοκη ροή εργασίας απεικόνισης για να καταγραφεί ο σκελετός της βακίτας σε πολλαπλές κλίμακες, από τη δομή ολόκληρων οστών έως μικροσκοπικές εσωτερικές λεπτομέρειες», δήλωσε η Marianne E. Porter, Ph.D., ανώτερη συγγραφέας και καθηγήτρια στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών του FAU. «Ενσωματώνοντας ιατρική CT, micro-CT και φωτογραφία υψηλής ανάλυσης, μπορέσαμε να ανακατασκευάσουμε τόσο την εξωτερική μορφολογία όσο και την εσωτερική αρχιτεκτονική κάθε οστού, διατηρώντας παράλληλα την ανατομική πιστότητα σε πλήρως διαδραστική ψηφιακή μορφή».
Τρισδιάστατα Μοντέλα Ανοιχτής Πρόσβασης για Έρευνα και Εκπαίδευση
Δεδομένου ότι ο πρωτότυπος σκελετός της βακίτας είναι εύθραυστος και εξαιρετικά σπάνιος, οι ευκαιρίες για άμεση μελέτη και δημόσια έκθεση είναι περιορισμένες. Για να γίνουν οι πληροφορίες ευρύτερα διαθέσιμες, η ομάδα ανέβασε τα τρισδιάστατα μοντέλα στο διαδικτυακό αποθετήριο MorphoSource, όπου μπορούν να προσπελαστούν ελεύθερα από οποιονδήποτε.
Η διαδικασία σάρωσης δημιούργησε χιλιάδες εγκάρσιες εικόνες. Χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο λογισμικό τρισδιάστατης απεικόνισης, οι ερευνητές διαχώρισαν ψηφιακά κάθε οστό και τα ανακατασκεύασαν σε εξαιρετικά λεπτομερή τρισδιάστατα μοντέλα. Τα αντίγραφα που προκύπτουν μπορούν να περιστραφούν, να μεγεθυνθούν και να προβληθούν από οποιαδήποτε γωνία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μελετήσουν το δείγμα χωρίς να κινδυνεύσει ο πρωτότυπος σκελετός.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από τη Σχολή Περιβαλλοντικής, Παράκτιας και Ωκεάνιας Βιωσιμότητας (ECOS) του FAU, τη Δωρεά Έρευνας Joshua M. Berlin, τα Εργαστηριακά Σχολεία του FAU και τη SeaWorld California.