Le collezioni naturalistiche conservano milioni di esemplari che documentano la diversità della vita sulla Terra. Tuttavia, gran parte delle informazioni anatomiche contenute in questi campioni resta difficile da studiare senza ricorrere a metodi distruttivi. Un nuovo progetto internazionale pubblicato su Nature Methods propone un approccio diverso: digitalizzare l’anatomia degli insetti in tre dimensioni, creando una collezione virtuale ad altissima risoluzione accessibile ai ricercatori di tutto il mondo.

Il progetto, chiamato Antscan, ha prodotto finora una delle più ampie raccolte di modelli tridimensionali di insetti mai realizzate. Il dataset comprende 2.193 formiche appartenenti a circa 792 specie e 212 generi, per un totale di circa 4.000 scansioni tomografiche che coprono una porzione ampia e rappresentativa dell’albero evolutivo delle formiche.

Tra i ricercatori coinvolti nello studio figurano anche Donato A. Grasso e Daniele Giannetti dell’Università di Parma ed Enrico Schifani, oggi all’Institute of Evolutionary Biology dell’Università Pompeu Fabra di Barcellona.

Anatomia interna visibile senza danneggiare gli esemplari

Le immagini sono state ottenute con microtomografia a raggi X da sincrotrone, una tecnica che utilizza fasci di raggi X prodotti da acceleratori di particelle per ricostruire la struttura interna degli organismi con risoluzione micrometrica. Questo metodo consente di osservare non solo la morfologia esterna, ma anche l’anatomia interna, inclusi muscoli, sistema nervoso, apparato digerente e apparato velenifero, senza sezionare o danneggiare gli esemplari conservati nelle collezioni naturalistiche.

Nel progetto Antscan gli insetti sono stati scansionati interamente (“in toto”) mentre erano ancora conservati in etanolo, utilizzando un sistema automatizzato ad alta produttività basato su sincrotrone. Questa tecnologia consente di produrre dataset tridimensionali standardizzati e comparabili tra specie diverse, aprendo la strada anche ad analisi automatizzate tramite computer vision e machine learning.

Un dataset globale per confrontare l’evoluzione delle formiche

Le formiche rappresentano uno dei gruppi di insetti più diffusi e diversificati del pianeta, con una grande varietà di forme, dimensioni e adattamenti ecologici. La collezione Antscan è stata progettata proprio per riflettere questa diversità. Oltre alle formiche, il dataset include anche 32 scansioni di vespe utilizzate come gruppo di confronto filogenetico, utili per analisi comparative sull’evoluzione degli imenotteri.

Grazie alla disponibilità di migliaia di modelli tridimensionali standardizzati, i ricercatori possono confrontare facilmente caratteristiche anatomiche tra specie diverse e ricostruire come determinati tratti si siano evoluti nel tempo. Un esempio mostrato nello studio riguarda la presenza di una sorta di armatura biominerale sulla superficie dell’esoscheletro di alcune formiche coltivatrici di funghi: l’analisi comparativa delle scansioni ha rivelato che questa caratteristica è più diffusa di quanto si pensasse all’interno del gruppo.

Dalla morfologia al genoma

Uno degli aspetti più innovativi del progetto è l’integrazione tra dati morfologici tridimensionali e informazioni genomiche. Per 186 specie presenti nel dataset, le scansioni anatomiche sono state collegate a dati genetici provenienti da progetti di sequenziamento, creando una piattaforma che permette di studiare le relazioni tra genotipo e fenotipo. Questo tipo di integrazione potrebbe aiutare a capire meglio come variazioni genetiche specifiche abbiano contribuito all’evoluzione di caratteristiche anatomiche e funzionali nelle formiche e in altri insetti.

Un archivio aperto per la ricerca

Tutti i dati prodotti dal progetto sono disponibili in open access attraverso archivi online dedicati. Il database Antscan consente di visualizzare le scansioni, esplorare modelli tridimensionali interattivi e scaricare i dataset completi per analisi successive.

Secondo gli autori, questo tipo di infrastruttura digitale potrebbe diventare una risorsa di riferimento per studi evolutivi, ecologici e funzionali sugli insetti, ma anche un modello per la digitalizzazione su larga scala della biodiversità animale.

Riferimenti

Katzke J. et al. High-throughput phenomics of global ant biodiversity. Nature Methods (2026). https://doi.org/10.1038/s41592-026-03005-0

Immagine in apertura: renderings di un esemplare di Eciton hamatum, dal comunicato stampa Unipr