Costruire un database completo di immagini per i rettili

Le immagini giocano un ruolo fondamentale nella biomedicina, aiutando ricercatori e Tassonomisti a studiare varie specie. Purtroppo, ci sono poche banche dati che offrono collezioni di immagini ben strutturate. Le banche dati esistenti spesso non rispettano le linee guida FAIR, che rendono i dati rintracciabili, accessibili, interoperabili e riutilizzabili.

Per la biodiversità e la tassonomia, due banche dati utili sono Morphobank e Morphosource. Morphobank si concentra su tratti e immagini in un contesto filogenetico, mentre Morphosource è specializzata in immagini 3D come le scansioni CT. Queste piattaforme aiutano nella raccolta organizzata di immagini biologiche.

#La Sfida di Trovare Foto di Animali

Esistono innumerevoli foto di animali disponibili su internet, ma molte sono raccolte in modo casuale. Ci sono iniziative per sistematizzare queste collezioni, specialmente per i rettili. iNaturalist è una piattaforma popolare che documenta osservazioni in natura, vantando milioni di immagini. Tuttavia, non si concentra specificamente sulla tassonomia. Recentemente, iNaturalist ha iniziato ad aggiungere foto di esemplari museali, ma non è ancora una risorsa tassonomica dedicata.

I tassonomisti hanno bisogno di banche dati specializzate che forniscano immagini standardizzate per facilitare il confronto e l'identificazione delle specie. Molti musei di storia naturale hanno immagini sui loro siti web, ma spesso coprono solo una piccola parte delle loro collezioni. La natura dispersa delle immagini su vari siti rende difficile per i ricercatori trovarle e utilizzarle.

#Un Nuovo Progetto per le Immagini dei Rettili

Questo progetto mira a creare una collezione sistematica di immagini di rettili prese da esemplari conservati. Abbiamo lavorato con 20 collezioni in tutto il mondo per fotografare più di 1.000 specie di rettili, ottenendo oltre 14.000 immagini. Ogni immagine è etichettata con informazioni importanti, come località e dettagli aggiuntivi. Questo rende più facile ordinare le immagini in base a caratteristiche specifiche e fare riferimento ad esse con altre banche dati come VertNet e il Reptile Database. La collezione è accessibile attraverso Morphobank, consentendo agli utenti di risalire a ciascuna immagine nel suo specifico esemplare.

Come caso studio, presentiamo foto di 8 specie della sottofamiglia Lacertinae, che comprende numerosi generi di lucertole. Le immagini presentate includono varie angolazioni di esemplari, mostrando lati dorsali e ventrali, oltre a primi piani dettagliati della testa. Nelle immagini sono inclusi righelli per le misurazioni delle dimensioni.

#Metodi e Materiali Utilizzati

Abbiamo raccolto un totale di 62,6 GB di immagini, che comprendono 15.675 fotografie di 1.045 specie di rettili. Di queste, 14.239 foto ritraggono esemplari reali, mentre le restanti 1.436 mostrano etichette con informazioni aggiuntive. L'obiettivo era mantenere coerenza nelle immagini, mostrando le stesse prospettive, come le viste dorsali e ventrali dell'intero corpo e primi piani della testa e del tronco.

Per eliminare la ridondanza nelle nostre immagini, abbiamo utilizzato uno strumento per rimuovere foto che erano almeno all'85% simili tra loro. Sono stati aggiunti Metadati alle immagini utilizzando software personalizzati, etichettando ogni vista e le parti del corpo visibili. Queste etichette aiutano gli utenti a cercare facilmente caratteristiche specifiche come "testa" o lati "ventrali". Le immagini e i loro metadati sono disponibili in Morphobank e Figshare sotto il numero di progetto.

La nostra collezione ora include più di 14.239 foto standardizzate di 1.045 specie di rettili. Queste immagini possono servire come riferimento per studi comparativi e identificazione delle specie. Attualmente, 81 dei 1.342 esemplari nel nostro database sono tipi primari, ma ulteriori esemplari di tipo saranno aggiunti man mano che diventano disponibili.

#Obiettivi Tassonomici del Progetto

Il nostro obiettivo iniziale era ottenere immagini di tutti i generi di lucertole, catturando idealmente almeno una specie da ciascuno. Anche se non abbiamo completato questo obiettivo, abbiamo fotografato 490 generi di lucertole, pari all'81% del totale. Tenere traccia della rappresentanza di tutti i generi è impegnativo, poiché nuovi generi di lucertole continuano ad essere descritti. Dal 2000, sono stati identificati 122 nuovi generi di lucertole, molti dei quali non sono inclusi nel nostro progetto attuale.

Siamo riusciti a catturare foto di 53 famiglie, con 29 di esse che hanno tutti i loro generi rappresentati. Alcune delle famiglie più grandi includono Anguidae e Phyllodactylidae, che hanno più di dieci generi. Per quasi metà di tutte le famiglie di rettili, abbiamo raccolto immagini dell'80% o più dei loro generi.

#Standardizzazione e Accessibilità

Per migliorare l'accessibilità, abbiamo rimosso circa il 20% delle immagini come duplicati e taggato le foto rimanenti con metadati dettagliati. Questo rende facile per gli utenti cercare caratteristiche specifiche in Morphobank e Figshare.

L'obiettivo è creare un database di riferimento standardizzato delle foto degli esemplari. Ci sforziamo affinché la nostra collezione soddisfi le linee guida FAIR, assicurando che sia rintracciabile, accessibile, interoperabile e riutilizzabile. Le immagini sono concesse in licenza sotto Creative Commons e collegate ad altre banche dati come il Reptile Database per un accesso più facile alle descrizioni originali e alla letteratura.

#Caratteristiche Morfologiche Catturate

Ognuna delle nostre foto cattura molte scaglie individuali, insieme alle loro caratteristiche come dimensioni, forma e motivi. Stimiamo di aver documentato almeno un milione di caratteri unici attraverso il nostro progetto. Questo database diventa particolarmente prezioso quando combinato con altre fonti che descrivono le specie.

Le descrizioni storiche contengono spesso informazioni dettagliate sulle caratteristiche delle scaglie, che saranno accessibili insieme al nostro database di immagini. Ad esempio, alcuni generi di lucertole hanno caratteristiche distinte che possono essere facilmente riconosciute, anche da chi non è un esperto.

#Affrontare le Sfide e Direzioni Future

Questo progetto è solo il primo passo verso la creazione di un database completo di immagini di riferimento. Anche se riusciamo a raccogliere immagini di tutte le specie di rettili, non rifletterà comunque tutta la diversità all'interno di ciascuna specie. Varie geografiche e individuali richiederanno ulteriori immagini per una rappresentazione precisa.

Inoltre, molti esemplari mancano di metadati chiave, come località precise o dati biologici come sesso o età. Queste lacune possono ostacolare la ricerca. Un'altra preoccupazione è il problema dell'incertezza tassonomica; alcuni esemplari potrebbero essere mal identificati e i nomi cambiano frequentemente man mano che i tassonomisti scoprono nuove informazioni.

#Collegare Dati e Migliorare le Risorse

Un aspetto vitale di questo progetto è collegare i dati raccolti sia alle immagini che ai database delle collezioni. Questo apre possibilità per collegare i dati di osservazione da piattaforme come iNaturalist o i dati di conservazione da IUCN. Man mano che i dati genomici diventano più rilevanti, collegare i fenotipi alle sequenze di DNA sarà anche significativo.

#Applicazioni delle Immagini di Riferimento

La biblioteca di riferimento può essere utilizzata per vari scopi. In primo luogo, può aiutare gli studi tassonomici per il confronto e l'identificazione delle specie. Questo può essere utile per naturalisti amatoriali che potrebbero non avere accesso a informazioni dettagliate sulle specie. In secondo luogo, le immagini consentono agli studiosi di indagare più facilmente tratti, in particolare quando combinate con termini standardizzati.

Ad esempio, i ricercatori possono trovare tutte le immagini che mostrano un carattere particolare, come il lato dorsale di una testa. Questo potrebbe anche consentire studi sulla variazione geografica nelle specie. Inoltre, l'analisi automatizzata delle immagini potrebbe essere applicata a questo set di dati, soprattutto poiché i rettili hanno scaglie distinte che sono più facili da quantificare rispetto ad altri animali.

#Miglioramenti Futuri e Obiettivi

Il nostro obiettivo principale è ampliare la collezione di immagini per coprire tutte le specie di rettili e, infine, tutte le specie dei regni animale e vegetale. Anche se questo può sembrare ambizioso, includere le variazioni nelle specie apre infinite possibilità. Aggiungere scansioni 3D è un'opzione, ma i benefici potrebbero non superare il tempo e le risorse richieste.

Mantenere il database e le sue connessioni con altre risorse rimane una sfida. Tuttavia, l'adozione di identificatori standardizzati dovrebbe aiutare a semplificare questo processo in futuro, permettendo transizioni più fluide tra i database.

#Conclusione

Questo progetto rappresenta un significativo sforzo per creare una collezione di foto strutturata, accessibile e standardizzata per i rettili. Invitiamo la comunità scientifica a utilizzare questa risorsa per facilitare ulteriori ricerche ed esplorazioni nel campo della tassonomia.