Biomedicinsk teknik giver gennembrud i koralforskningen – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Nyheder > Alle nyheder > Biomedicinsk teknik gi...

06. marts 2017

Biomedicinsk teknik giver gennembrud i koralforskningen

tværfaglighed

Forskere ved Biologisk Institut, Københavns Universitet, University of Technology Sydney (Australien) og Oregon Health University (USA) har anvendt en velkendt biomedicinsk teknik, optisk koheræns tomografi (OCT) til banebrydende studier af levende korallers struktur. Resultaterne er netop publiceret i det ansete interdisciplinære tidskrift Journal of the Royal Society Interface.

Klik for stort billede. Foto: Mads Lichtenberg

Koraller er kalcificerende dyr og er de primære arkitekter bag dannelsen af koralrev, som er de mest diverse økosystemer i havet. Korallerne lever i symbiose med små mikroalger, der findes i deres væv. Mikroalgerne binder CO2 via deres fotosyntese og danner kulhydrater, som udskilles og danner basis for koraldyrets respiration. Mikroalgerne forsynes til gengæld med næringsstoffer og lever et beskyttet liv i koralvævet.

Koraldyret er meget afhængigt af mikroalgernes fotosyntese og søger på forskellig vis at optimere mikroalgernes lysforhold, men samtidig må de heller ikke udsættes for al for stærk lyspåvirkning, der vil skade dem. Man mener koraldyret kan regulere eksponeringen for lys ved at sammentrække eller udvide koralvævet, eller ved at aflejre fluorescerende pigmenter i vævet, der absorberer skadeligt UV- og blåt lys. Disse vigtige processer er dog ikke undersøgt i detaljer pga. den begrænsede egnethed af lysmikroskopiske teknikker, hvor koralvævets optiske egenskaber og den diffuse tilbagespredning af lys fra det underliggende skelet begrænser opløsningsevnen og det areal, der kan undersøges.

Brugen af synligt lys til observation påvirker desuden korallen f.eks. ved at stimulere mikroalgernes fotosyntese eller ved at fremkalde stressreaktioner ved brug af potentielt skadeligt UV- og blåt lys ved mikroskopi.

Et internationalt forskerhold ledet af professor Michael Kühl, Biologisk Institut har nu overvundet begrænsningerne ved konventionel mikroskopi på levende koraller ved at anvende OCT.

- Michael Kühl uddyber, ’OCT er en optisk analog til ultralyd-skanning og er hyppigt anvendt i biomedicinske studier og for eksempel af øjenlæger til at kortlægge vævsændringer i øjet. Teknikken involverer brug af infrarødt lys, der ikke påvirker korallernes metabolisme og adfærd, trænger længere ind i korallen end synligt lys, og derved tillader en kortlægning af mikroskopiske strukturer med forskellige lysreflekterende egenskaber’

Forskerholdet anvendte et OCT system, der er i stand til hurtigt at skanne tredimensionelt henover et areal på 1-2 cm2 og ned til en dybde på 1-3 mm i korallens væv eller skelet med en opløsning på nogle få mikrometer. Dette gav forskerne et fantastisk indblik i levende korallers interne og eksterne opbygning og koralvævets dynamiske fordeling henover koralskelettet.

- Michael Kühl forklarer, ’Vi så, at koralvævet kan trække sig hurtigt sammen, når det udsættes for kraftigt lys. Herved bliver vævet mere lysreflekterende, hvilket nedsætter lysmængden, der når frem til mikroalgerne i vævet. Vi kunne også kortlægge fordelingen af fluorescerende pigmenter i koralvævet, hvor de danner pigmentkorn med høj lysreflektion – specielt når vævet trækker sig sammen. Det er første gang, at disse lysregulerende mekanismer er kvantificeret henover hele levende koraller under naturlige forhold’.

Ved hjælp af OCT kan man nu måle dynamiske ændringer i overfladearealet på levende koraller. I mørke ekspanderer korallerne således deres væv for at få bedre adgang til ilten i havvandet, og herved fordobles vævets overfladeareal. Dette resultat er vigtigt, idet målinger af korallers stofskifte i reglen normaliseres til kalkskelettets overflade areal, som måles efter at vævet er fjernet. Men OCT målingerne viste, at korallers overfladeareal er meget mere dynamisk og dette sætter spørgsmålstegn ved den konventionelle måde at beregne korallers respiration og fotosyntese per overfladeareal.

Det var også muligt at monitere korallernes udskillelse af slim, som er vigtig for korallens immunforsvar idet slimen indeholder godartede mikroorganismer. Slimen fanger også fødepartikler eller sedimentkorn og kan dermed være med til at rense korallens overflade. Modsat kan en øget slimdannelse også være et symptom på, at korallen er stresset, f.eks. ved mekanisk påvirkning, lufteksponering eller øgede vandtemperaturer, der kan medføre koralblegning.

- Michael Kühl konkluderer, ’OCT er særdeles velegnet til studier af levende korallers opbygning og af, hvordan korallers adfærd påvirker vævets omfordeling og optiske egenskaber som respons på forskellige miljøfaktorer og stresspåvirkninger. Der er mange spændende anvendelsesmuligheder for OCT i koralforskningen og marinbiologien generelt. Vores studie er også et godt eksempel på, at det kan betale sig at tænke tværfagligt og følge med i andre fagområders metoder. Hvem skulle have troet at en teknik, der bruges af øjenlæger også kan gøre gavn i koralforskningen?”.