Construindo um Banco de Imagens Completo para Répteis

Imagens têm um papel super importante na biomedicina, ajudando pesquisadores e Taxonomistas a estudarem várias espécies. Infelizmente, não existem muitas bases de dados que ofereçam coleções de imagens bem organizadas. As bases que existem muitas vezes não seguem as diretrizes FAIR, que tornam os dados fáceis de encontrar, acessar, interoperáveis e reutilizáveis.

Para biodiversidade e taxonomia, duas bases de dados úteis são o Morphobank e o Morphosource. O Morphobank foca em características e imagens em um contexto filogenético, enquanto o Morphosource é especializado em imagens 3D, como tomografias. Essas plataformas ajudam a organizar a coleta de imagens biológicas.

#O desafio de encontrar fotos de animais

Tem uma infinidade de fotos de animais na internet, mas muitas são coletadas de forma aleatória. Algumas iniciativas existem para sistematizar essas coleções, especialmente para répteis. O iNaturalist é uma plataforma popular que documenta observações na natureza e tem milhões de imagens. Porém, não foca especificamente em taxonomia. Recentemente, o iNaturalist começou a adicionar fotos de espécimes de museus, mas ainda não é um recurso taxonômico dedicado.

Taxonomistas precisam de bases de dados especializadas que forneçam imagens padronizadas para facilitar a comparação e identificação das espécies. Muitos museus de história natural têm imagens em seus sites, mas geralmente cobrem apenas uma pequena parte de suas coleções. O modo espalhado como as imagens estão em vários sites dificulta para os pesquisadores encontrá-las e usá-las.

#Um novo projeto para imagens de répteis

Esse projeto tem como objetivo criar uma coleção sistemática de imagens de répteis a partir de espécimes preservados. Trabalhamos com 20 coleções ao redor do mundo para fotografar mais de 1.000 espécies de répteis, resultando em mais de 14.000 imagens. Cada imagem é marcada com informações importantes, como localizações e detalhes adicionais. Isso facilita a organização das imagens por características específicas e referências com outras bases de dados, como VertNet e o Reptile Database. A coleção é acessível através do Morphobank, permitindo que os usuários rastreiem cada imagem até seu espécime específico.

Como um estudo de caso, mostramos fotos de 8 espécies da subfamília Lacertinae, que tem várias gerações de lagartos. As imagens apresentadas incluem diferentes visualizações dos espécimes, mostrando seus lados dorsal e ventral, além de close-ups da cabeça. Réguas são incluídas nas imagens para medidas de tamanho.

#Métodos e materiais usados

Coletamos um total de 62,6 GB de imagens, que incluíam 15.675 fotografias de 1.045 espécies de répteis. Destas, 14.239 fotos mostram espécimes reais, enquanto as restantes 1.436 mostram etiquetas com informações adicionais. O objetivo era manter a consistência nas imagens, mostrando as mesmas perspectivas, como vistas dorsal e ventral do corpo todo e close-ups da cabeça e tronco.

Para limpar a redundância nas nossas imagens, usamos uma ferramenta para remover fotos que eram pelo menos 85% semelhantes entre si. Metadados foram adicionados às imagens usando um software personalizado, marcando cada visualização e as partes do corpo visíveis. Essas etiquetas ajudam os usuários a procurarem facilmente por características específicas, como "cabeça" ou "lado ventral". As imagens e seus metadados estão disponíveis no Morphobank e no Figshare sob o número do projeto.

Nossa coleção agora inclui mais de 14.239 fotos padronizadas de 1.045 espécies de répteis. Essas imagens podem servir como referência para estudos comparativos e identificação de espécies. Atualmente, 81 dos 1.342 espécimes no nosso banco de dados são tipos primários, mas tipos adicionais serão adicionados conforme ficarem disponíveis.

#Objetivos taxonômicos do projeto

Nosso objetivo inicial era obter imagens de todos os gêneros de lagartos, idealmente capturando pelo menos uma espécie de cada. Embora não tenhamos completado esse objetivo, fotografamos 490 gêneros de lagartos, que representa 81% do total. Acompanhar a representação de todos os gêneros é complicado, já que novos gêneros de lagartos continuam a ser descritos. Desde 2000, 122 novos gêneros de lagartos foram identificados, com muitos não incluídos no nosso projeto atual.

Capturamos com sucesso fotos de 53 famílias, sendo que 29 delas têm todos os seus gêneros representados. Algumas das famílias maiores incluem Anguidae e Phyllodactylidae, que têm mais de dez gêneros. Para quase metade de todas as famílias de répteis, coletamos imagens de 80% ou mais de seus gêneros.

#Padronização e acessibilidade

Para melhorar a acessibilidade, removemos cerca de 20% das imagens que eram duplicatas e marcamos as fotos restantes com metadados detalhados. Isso facilita a busca por características específicas no Morphobank e no Figshare.

A meta é criar um banco de dados de referência padronizado de fotos de espécimes. Buscamos que nossa coleção atenda às diretrizes FAIR, garantindo que seja facilmente encontrável, acessível, interoperável e reutilizável. As imagens têm licenciamento sob Creative Commons e estão ligadas a outras bases de dados, como o Reptile Database, para facilitar o acesso a descrições e literatura originais.

#Características morfológicas capturadas

Cada uma das nossas fotos captura muitas escalas individuais, além de suas características como tamanho, forma e padrões. Estimamos que documentamos pelo menos um milhão de caracteres únicos através do nosso projeto. Esse banco de dados se torna particularmente valioso quando combinado com outras fontes que descrevem as espécies.

As descrições históricas muitas vezes contêm informações detalhadas sobre características das escalas, que estarão acessíveis junto com nosso banco de dados de imagens. Por exemplo, alguns gêneros de lagartos têm características distintas que podem ser facilmente reconhecidas, mesmo por quem não é especialista.

#Abordando desafios e direções futuras

Esse projeto é apenas o primeiro passo para construir um banco de dados de imagens de referência abrangente. Mesmo se conseguirmos coletar imagens de todas as espécies de répteis, isso ainda não refletirá toda a diversidade dentro de cada espécie. Variações geográficas e individuais precisarão de mais imagens para uma representação precisa.

Além disso, muitos espécimes carecem de metadados chave, como localizações precisas ou dados biológicos como sexo ou idade. Essas lacunas podem dificultar a pesquisa. Outra preocupação é a questão da incerteza taxonômica; alguns espécimes podem ser mal identificados e os nomes frequentemente mudam à medida que os taxonomistas descobrem novas informações.

#Vinculando dados e aprimorando recursos

Um aspecto vital desse projeto é conectar os dados coletados tanto às imagens quanto às bases de dados de coleções. Isso abre possibilidades para vincular dados de observação de plataformas como o iNaturalist ou dados de conservação da IUCN. À medida que os dados genômicos se tornam mais relevantes, vincular fenótipos a sequências de DNA também será significativo.

#Aplicações das imagens de referência

A biblioteca de referência pode ser usada para vários propósitos. Primeiro, pode ajudar em estudos taxonômicos para comparação e identificação de espécies. Isso pode ser útil para naturalistas amadores que podem não ter acesso a informações detalhadas sobre espécies. Em segundo lugar, as imagens permitem que pesquisadores investiguem características mais facilmente, especialmente quando combinadas com termos padronizados.

Por exemplo, pesquisadores podem encontrar todas as imagens mostrando uma característica específica, como o lado dorsal de uma cabeça. Isso também poderia possibilitar estudos sobre variação geográfica nas espécies. Além disso, a análise automática de imagens poderia ser aplicada a esse conjunto de dados, especialmente porque os répteis têm escalas distintas que são mais fáceis de quantificar em comparação com outros animais.

#Melhorias e metas futuras

Nosso objetivo principal é expandir a coleção de imagens para cobrir todas as espécies de répteis e, eventualmente, todas as espécies dos reinos animal e vegetal. Embora isso possa parecer ambicioso, incluir variações nas espécies abre possibilidades sem fim. Adicionar tomografias 3D é uma opção, mas os benefícios podem não compensar o tempo e os recursos necessários.

Manter o banco de dados e suas conexões com outros recursos continua sendo um desafio. No entanto, a adoção de identificadores padronizados deve ajudar a simplificar esse processo no futuro, permitindo transições mais suaves entre bancos de dados.

#Conclusão

Esse projeto representa um esforço significativo para criar uma coleção de fotos estruturada, acessível e padronizada para répteis. Incentivamos a comunidade científica a utilizar esse recurso para facilitar mais pesquisas e explorações no campo da taxonomia.