Les musées ne sont pas seulement des lieux de conservation et d'enseignement; ce sont aussi des centres de recherche de pointe et d'innovation technologique. La California Academy of Sciences de San Francisco a accueilli Adam Savage et l'équipe de Tested pour une visite dans les coulisses afin d'explorer les méthodes créatives par lesquelles les conservateurs entretiennent et réinventent leurs collections uniques.

Fondée il y a plus de 150 ans, la Cal Academy abrite à la fois un musée de classe mondiale et l'Institute for Biodiversity Science and Sustainability, qui compte plus de 46 millions de spécimens provenant du monde entier. Bien qu'une fraction de ces spécimens soit exposée au public, la majorité demeure en réserve et est utilisée principalement à des fins de recherche. Ces spécimens, dont certains remontent au milieu du XIXe siècle, offrent un aperçu historique de la biodiversité d'environ 174 pays.

Tomodensitométrie et numérisation 3D

Les chercheurs se concentrent actuellement sur la numérisation de leur vaste éventail de spécimens, et les technologies de balayage modernes — en particulier la tomodensitométrie — permettent à la Cal Academy de rendre sa collection plus accessible que jamais. L'Académie travaille sur un projet visant à numériser une partie importante de ses collections des Galapagos grâce à la numérisation de surface 3D et à la tomodensitométrie. L'objectif est de scanner un mâle et une femelle de chaque tétrapode (vertébré non poisson) de chaque île où ils sont présents. Ce projet ambitieux vise à scanner environ 1 300 spécimens, dont près de 900 sont déjà terminés.

À l'intérieur des pinsons de Darwin grâce à la tomodensitométrie

La collection de la Cal Academy comprend le même groupe d'espèces qui a influencé la théorie de la sélection naturelle de Charles Darwin, mais elle ne contient pas les oiseaux réels trouvés lors de ses voyages dans les années 1830. Au fil du temps, ces espèces de pinsons ont été collectivement surnommées « pinsons de Darwin » en reconnaissance de leur importance historique et scientifique, même si les spécimens étudiés aujourd'hui ne proviennent pas directement de la collection originale de Darwin. La diversité de la forme et de la taille de leur bec, adaptée à différentes sources de nourriture, constitue un exemple probant de radiation adaptative.

Jack Dumbacher, conservateur en ornithologie et mammalogie, explique comment la technologie moderne, en particulier la tomodensitométrie, offre de nouvelles perspectives sur ces oiseaux emblématiques. Les méthodes traditionnelles d'étude impliquent des examens physiques et des mesures. Grâce à un scanner CT, les chercheurs peuvent visualiser les structures osseuses de manière non destructive et très détaillée, ce qui leur permet d'observer des différences infimes qui pourraient ne pas être évidentes lors d'un examen externe.

Dans le scan intégré ci-dessous, des cartes de densité codées par couleur font apparaître les zones plus denses, comme les os, en rouge, tandis que les zones moins denses, comme la chair et la musculature, sont représentées en bleu. Cette vue détaillée peut aider les chercheurs à comprendre les structures squelettiques sous-jacentes qui donnent naissance aux diverses formes de bec.

Bien que l'accent soit principalement mis sur les becs, la tomodensitométrie a également révélé des résultats inattendus. Par exemple, Dumbacher a observé des motifs inhabituels sur la peau de certains oiseaux scannés. Bien que la nature exacte de ces motifs reste un mystère, ils pourraient être révélateurs d'affections comme la variole aviaire. Les scans CT permettent de voir à travers les plumes, révélant des lésions ou des anomalies potentielles sur la peau de l'oiseau qui pourraient autrement passer inaperçues.

Ce qui ressemble à un ressort enroulé inséré dans le cou de ce pinson est en fait sa trachée, le tube par lequel les oiseaux respirent. Ces bobines sont constituées d'anneaux cartilagineux, qui peuvent s'ossifier à mesure que l'oiseau vieillit. Ils empêchent la trachée de s'affaisser lorsque l'oiseau inhale. Sans eux, la pression négative créée lors de l'inhalation provoquerait l'affaissement d'un simple tube, obstruant ainsi le passage de l'air.

Juste à côté de la trachée, nous notons la présence de masses bleues, probablement des graines que le pinson a consommées. Comme ils n'ont pas de dents, les oiseaux avalent les graines entières. Ces graines sont stockées dans le jabot, une structure en forme de poche, avant de descendre vers le gésier, une partie musculaire de l'estomac qui broie les graines.

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La capacité de comparer différents spécimens à un niveau granulaire est cruciale pour les chercheurs. En utilisant la fonction Scan to Scan Comparison de Voyager, nous avons comparé deux scans différents de spécimens de pinsons terrestres moyens pour étudier les différences infimes (voir l'intégration ci-dessous). Des comparaisons précises comme celle-ci peuvent fournir des informations sur les variations quantitatives au sein d'une même espèce, révélant potentiellement des adaptations évolutives ou des anomalies.

Au-delà de la recherche, les scans numérisés des pinsons ont un potentiel éducatif. En imprimant des modèles 3D de becs de pinsons, les éducateurs peuvent offrir aux étudiants un moyen tangible de comprendre les concepts évolutifs. Ces modèles peuvent être utilisés lors de démonstrations pratiques, permettant aux étudiants de saisir les implications fonctionnelles des différentes formes de bec.

Il est possible d'explorer ces spécimens de la « bibliothèque de la vie » de la Cal Academy directement dans votre navigateur Web grâce à la plateforme Voyager de Lumafield. Voyager est un logiciel d'analyse infonuagique propulsé par l'IA, conçu spécifiquement pour permettre aux ingénieurs et aux chercheurs d'inspecter, de mesurer et de comparer des tomodensitogrammes, des fichiers CAO, STL et de maillage 3D. Chacun peut accéder aux données de numérisation de manière collaborative, où qu'il soit, sans nécessiter de matériel spécialisé.

Conclusion

La California Academy of Sciences perpétue sa riche tradition d'innovation en adoptant les technologies les plus avancées. Les connaissances issues de ces recherches enrichissent notre compréhension de la biologie animale tout en soulignant l'importance de préserver les spécimens pour les études futures. Leurs efforts de numérisation, notamment par tomodensitométrie, garantissent que leur vaste savoir sera partagé et préservé pour les générations à venir.