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Tecnología desarrollada en el IFUNAM aplicada a paleontología

Guadalupe Toalá
23/feb/2015

Por primera vez en México se ha utilizado tecnología desarrollada en el IFUNAM para observar fósiles encapsulados en ámbar, gracias a un equipo de investigadores en el que colaboran físicos de nuestro Instituto.

Arnulfo Martínez, Mercedes Rodríguez y José Luis Ruvalcaba, en colaboración con Francisco Riquelme del Posgrado en Ciencias Biológicas y Jesús Alvarado Ortega, del Instituto de Geología de la UNAM, reportaron datos morfológicos de especímenes fósiles que fueron obtenidos usando la tecnología denominada microtomografía computarizada de rayos X (micro-CT).

Sus resultados fueron publicados en agosto del 2014 en la prestigiada revista PLoS One con el título “Two Flat-Backed Polydesmidan Millipedes From Miocene Chiapas-Amber Lagerstätte, Mexico”.

Los investigadores del Instituto de Física ayudaron a resolver el problema del análisis de este tipo de muestras con un método que permite ver las imágenes en tres dimensiones de diplópodos (del griego “di” dos, “plo” multiplicar por y “podos” pies, conocidos comúnmente como milpiés) que se encuentran embebidos en ámbar.

Lo más relevante del artículo es que por primera vez en México se ha utilizado esta técnica para hacer análisis de esta índole.

“Este tipo de equipo no existía hasta hace pocos años en México, y es probable que a la fecha siga siendo el único construido por latinoamericanos. Estos son los primeros resultados para esta clase de aplicaciones”, explica Arnulfo Martínez.

El equipo se construyó principalmente para aplicaciones en investigación biomédica, para realizar estudios con animales pequeños como lo son ratas, ratones, peces y cultivos celulares, entre otros, y tiene la ventaja de que es un método no-destructivo.

La tomografía computarizada consiste en un haz de rayos X que incide desde diferentes direcciones sobre el objeto que se estudia. La radiación que no absorbe el objeto es recogida por un conjunto de detectores que transforman los rayos X en una señal digital.

Fue inicialmente desarrollada para estudios clínicos con humanos, pero los avances tecnológicos de los últimos 15 años han permitido trasladar la técnica a animales pequeños.

Al principio, sin embargo, existían complicaciones tecnológicas debido al tamaño de los órganos de los animales. Los aparatos disponibles para estudios con seres humanos están diseñados y optimizados para obtener imágenes de órganos que son tres órdenes de magnitud más grandes que los utilizados en investigación preclínica con animales pequeños.

"El mayor problema residía en los detectores de rayos X ya que las celdas que registran los rayos X eran grandes en comparación a lo que se necesitaba observar; obtener mayor resolución espacial fue un reto que tecnológicamente ha sido difícil de conseguir”, explica Martínez.

Las muestras que se analizaron pertenecen al Museo del Ámbar Lilia Mijangos de San Cristóbal de las Casas, en Chiapas, México, y son patrimonio de la nación; están registradas ante el Instituto de Nacional de Antropología e Historia por su valor científico y cultural.


Localización de los sitios de ámbar. Imagen: artículo de Plos One.

El tiempo que más se invierte para el estudio de las muestras consiste en establecer cuáles son las condiciones óptimas para su realización. Tal y como lo sería para obtener una fotografía de calidad, en donde se tienen que cuidar aspectos como el ángulo y la intensidad de la luz.

“A diferencia de una imagen de rayos X convencional que es plana, en estos casos se toman cientos, incluso miles de imágenes desde muchas direcciones. Toda esa información se procesa en la computadora y se usan algoritmos de reconstrucción que permiten, a partir de este conjunto de imágenes, obtener información sobre la composición y densidad del objeto en tres dimensiones”, dice el físico.

Este proceso tiene tres etapas: adquisición, reconstrucción y visualización de los datos. En esta última etapa, se trabaja para ver cuál es la mejor manera de desplegar los datos en la computadora.

No fue un trabajo sencillo, especialmente porque la preservación fósil de diplópodos no es muy usual pues, por tener hábitos terrestres sus tejidos se deterioran muy fácilmente.

“Uno de ellos estaba muy bien conservado y se pueden apreciar muchos detalles”, dice Arnulfo Martínez. En la actualidad los paleontólogos usan muchas herramientas, y obtienen las conclusiones después del análisis de diversas técnicas. La ventaja de los rayos X es que dan información adicional que de otra forma no se podrían obtener de las observaciones que hacen mediante un microscopio.

“Las aplicaciones del nuevo aparato a la paleontología era algo que no esperábamos. El biólogo Francisco Riquelme se enteró de la existencia de este equipo en México y estableció el contacto para realizar las microtomografías en el IFUNAM", explica el físico.

"El estudio de fósiles en ámbar resultó un proyecto muy interesante porque da la oportunidad de hacerlo por primera vez en México, con muestras que son de un alto valor científico”, dijo a Noticias IFUNAM.

De acuerdo con los autores del artículo, se trata de una aportación al patrimonio cultural de México, al estudio de nosotros y de la historia de nuestra tierra. Antes, las piezas se tenían que llevar fuera del país para su análisis y ahora se puede utilizar este tipo de tecnología en México para esta y muchas otras aplicaciones.

Una muestra de la versatilidad en el tipo de aplicaciones del micro-CT es su uso reciente para estudiar tumores cerebrales en ratas, una colaboración con el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía.


Vista general usando reconstrucción de 3D micro-CT. Imagen: artículo de Plos One.