I coralli sono animali calcificanti e sono i principali artefici del più vario ecosistema marino, le barriere coralline. L'animale corallo ospita minuscole microalghe come simbionti nel suo tessuto, dove fissano la CO2 tramite la fotosintesi e forniscono all'animale ospite carbonio organico per la sua respirazione. A sua volta, le microalghe ottengono riparo e nutrimento nel tessuto corallino, che si estende su uno scheletro complesso di carbonato di calcio depositato dall'animale ospite.

L'ospite corallo adotta diverse misure per ottimizzare la raccolta della luce dei suoi simbionti, evitando un'eccessiva esposizione alla luce. Ciò include la contrazione e il rilassamento dei tessuti, nonché la sintesi dei pigmenti dell'ospite corallino, compresi complessi proteici fluorescenti brillanti simili alle ben note proteine ​​fluorescenti verdi che sono ampiamente utilizzate come marcatori cellulari nelle scienze della vita.

L'osservazione diretta dei coralli viventi non è facile e si è basata sull'imaging in campo chiaro e sulla microscopia a epifluorescenza con profondità e risoluzione areali limitate a causa del tessuto opaco del corallo, che è composto da diversi strati cellulari, così come diffusa retrodiffusione dallo scheletro di corallo sottostante. L'uso della luce visibile per tali osservazioni può influenzare anche i coralli, per esempio. stimolando la fotosintesi o mediante esposizione a raggi UV e luce blu potenzialmente dannosi.

Un team internazionale di scienziati guidati dal professor Michael Kühl presso il Dipartimento di Biologia, L'Università di Copenaghen ha ora superato tali limiti nell'osservare l'organizzazione dei tessuti dei coralli viventi utilizzando la tomografia a coerenza ottica.

Michael Kuhl spiega, "L'OCT è una tecnologia ottica simile agli ultrasuoni utilizzata ad esempio dai medici per monitorare i danni ai tessuti dell'occhio. Implica l'uso di radiazioni non attiniche nel vicino infrarosso che penetrano più a fondo nei tessuti rispetto alla luce visibile e possono rivelare strutture microscopiche con diverse proprietà riflettenti Abbiamo utilizzato un sistema OCT che ha consentito una rapida scansione 3D di un'area di 1-2 cm2 fino a una profondità di tessuto/scheletro di 1-3 mm con una risoluzione spaziale di pochi μm. organizzazione dei tessuti sopra lo scheletro dei coralli viventi."

È stato possibile identificare diversi strati di tessuto e quantificare la loro plasticità al variare dell'esposizione alla luce sui coralli viventi. I coralli hanno contratto rapidamente il loro tessuto sotto un elevato stress luminoso, rendendolo più riflettente proteggendo così i loro simbionti dalla luce in eccesso. L'OCT ha inoltre consentito la quantificazione dei pigmenti fluorescenti dell'ospite organizzati in granuli che hanno anche reso il tessuto più riflettente, soprattutto dopo la contrazione.

Nell'oscurità, i coralli espandono i loro tessuti per ottenere un migliore accesso all'ossigeno, e OCT hanno mostrato che la superficie del tessuto dei coralli può essere raddoppiata di notte. La superficie dei coralli esposta all'acqua di mare e alla luce incidente è quindi molto dinamica, e OCT può ora quantificare tali cambiamenti. Ciò può avere importanti implicazioni per le misurazioni dei tassi metabolici dei coralli, che in genere sono normalizzati alla superficie dello scheletro del corallo dopo che il tessuto è stato rimosso, assumendo che tali misurazioni dell'area siano rappresentative della superficie del tessuto del corallo. I risultati dell'OCT indicano che questa ipotesi necessita di revisione.

È stato inoltre possibile monitorare la produzione di muco di corallo sulla superficie dei tessuti, che è una componente importante della vita dei coralli poiché il muco ospita microrganismi benefici e intrappola anche le particelle per scopi nutritivi o autopulenti. L'aumento della produzione di muco è anche una caratteristica dei coralli stressati, per esempio. all'inizio dello sbiancamento dei coralli. Per di più, i coralli possono espandere speciali strutture tissutali difensive come i filamenti mesenterici in caso di stress meccanico, e OCT potrebbe anche visualizzare tali risposte dinamiche.

Michael Kühl riassume:"OCT è una tecnica potente per studiare la struttura dinamica dei coralli viventi e la loro risposta comportamentale allo stress ambientale. Ora consente molte nuove applicazioni nella scienza dei coralli e in altre aree della biologia marina. Il nostro studio illustra anche il importanza degli approcci interdisciplinari nella scienza. Chi avrebbe mai pensato che una tecnica utilizzata nella clinica oculistica sarebbe stata utile per la ricerca sui coralli?"