Koralen zijn verkalkende dieren en zijn de belangrijkste architecten van het meest diverse mariene ecosysteem, de koraalriffen. Het koraaldier herbergt kleine microalgen als symbionten in zijn weefsel, waar ze CO2 vastleggen via fotosynthese en de dierlijke gastheer voorzien van organische koolstof voor zijn ademhaling. Beurtelings, de microalgen krijgen beschutting en voedingsstoffen in het koraalweefsel, die zich uitstrekt over een complex calciumcarbonaatskelet dat is afgezet door de dierlijke gastheer.

De koraalgastheer neemt verschillende maatregelen om het oogsten van licht van zijn symbionten te optimaliseren, terwijl overmatige blootstelling aan licht wordt vermeden. Dit omvat weefselcontractie en -ontspanning, evenals de synthese van koraalgastpigmenten, waaronder fel fluorescerende eiwitcomplexen die lijken op de bekende groen fluorescerende eiwitten die veel worden gebruikt als celmarkers in de biowetenschappen.

Directe observatie van levende koralen is niet eenvoudig en is gebaseerd op helderveldbeeldvorming en epifluorescentiemicroscopie met beperkte diepte en gebiedsresolutie vanwege het ondoorzichtige koraalweefsel, die is samengesteld uit verschillende cellagen, evenals diffuse terugverstrooiing van het onderliggende koraalskelet. Het gebruik van zichtbaar licht voor dergelijke waarnemingen kan ook de koralen beïnvloeden, bijv. door fotosynthese te stimuleren of door blootstelling aan mogelijk schadelijk UV- en blauw licht.

Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van professor Michael Kühl van de afdeling Biologie, De Universiteit van Kopenhagen heeft dergelijke beperkingen nu overtroffen bij het observeren van de weefselorganisatie van levende koralen door gebruik te maken van optische coherentietomografie.

Michael Kühl legt uit, "OCT is een optische ultrageluid-achtige technologie die bijvoorbeeld door artsen wordt gebruikt om weefselbeschadiging in het oog te controleren. Het omvat het gebruik van niet-actinische nabij-infrarode straling die dieper in het weefsel doordringt dan zichtbaar licht en microscopische structuren kan onthullen met verschillende reflecterende eigenschappen. We gebruikten een OCT-systeem dat snelle 3D-scanning mogelijk maakte van een gebied van 1-2 cm2 tot een weefsel-/skeletdiepte van 1-3 mm met een ruimtelijke resolutie van enkele μm. Dit maakte fascinerende inzichten mogelijk voor de interne en externe weefsel-organisatie over het skelet van levende koralen."

Het was mogelijk om verschillende weefsellagen te identificeren en hun plasticiteit te kwantificeren bij veranderingen in blootstelling aan licht op levende koralen. Koralen trokken snel hun weefsel samen onder hoge lichtbelasting, waardoor het meer reflecterend is, waardoor hun symbionten worden beschermd tegen overmatig licht. OCT maakte ook de kwantificering mogelijk van fluorescerende gastheerpigmenten georganiseerd in korrels die het weefsel ook meer reflecterend maakten, vooral na samentrekking.

In het donker, koralen breiden hun weefsels uit om betere toegang tot zuurstof te krijgen, en OCT toonden aan dat het weefseloppervlak van koralen 's nachts kan worden verdubbeld. Het oppervlak van koralen dat wordt blootgesteld aan zeewater en invallend licht is dus zeer dynamisch, en OCT kan dergelijke veranderingen nu kwantificeren. Dit kan belangrijke implicaties hebben voor de metingen van koraalmetabolisme, die typisch worden genormaliseerd naar het oppervlak van het koraalskelet nadat het weefsel is verwijderd - ervan uitgaande dat dergelijke oppervlaktemetingen representatief zijn voor het oppervlak van het koraalweefsel. De LGO-resultaten geven aan dat deze veronderstelling moet worden herzien.

Het was ook mogelijk om de productie van koraalslijm op het weefseloppervlak te volgen, wat een belangrijk onderdeel is van het koraalleven, omdat slijm nuttige micro-organismen herbergt en ook deeltjes vasthoudt voor voedsel of zelfreinigende doeleinden. Verbeterde slijmproductie is ook een kenmerk van gestresste koralen, bijv. bij het begin van koraalverbleking. Verder, koralen kunnen speciale defensieve weefselstructuren zoals mesenteriale filamenten uitzetten bij mechanische stress, en OCT zou dergelijke dynamische reacties ook kunnen visualiseren.

Michael Kühl vat samen:"OCT is een krachtige techniek voor het bestuderen van de dynamische structuur van levende koralen en hun gedragsreactie op omgevingsstress. Het maakt nu veel nieuwe toepassingen mogelijk in de koraalwetenschap en in andere gebieden van de mariene biologie. Onze studie illustreert ook de belang van interdisciplinaire benaderingen in de wetenschap. Wie had gedacht dat een techniek die in de oogkliniek wordt gebruikt, nuttig zou zijn voor koraalonderzoek?"