Os corais são animais calcificantes e são os principais arquitetos dos mais diversos ecossistemas marinhos, os recifes de coral. O animal coral abriga minúsculas microalgas como simbiontes em seu tecido, onde fixam CO2 por meio da fotossíntese e fornecem ao animal hospedeiro carbono orgânico para sua respiração. Por sua vez, as microalgas obtêm abrigo e nutrientes no tecido do coral, que se estende ao longo de um esqueleto de carbonato de cálcio complexo depositado pelo hospedeiro animal.

O hospedeiro do coral toma várias medidas para otimizar a coleta de luz de seus simbiontes, evitando o excesso de exposição à luz. Isso inclui a contração e relaxamento do tecido, bem como a síntese de pigmentos hospedeiros de coral, incluindo complexos de proteínas fluorescentes brilhantes semelhantes às proteínas fluorescentes verdes bem conhecidas que são amplamente utilizadas como marcadores celulares nas ciências biológicas.

A observação direta de corais vivos não é fácil e tem se baseado em imagens de campo claro e microscopia de epifluorescência com profundidade limitada e resolução de área devido ao tecido opaco do coral, que é composto por diferentes camadas de células, bem como retroespalhamento difuso do esqueleto do coral subjacente. O uso de luz visível para tais observações também pode influenciar os corais, por exemplo. estimulando a fotossíntese ou pela exposição a raios ultravioleta e luz azul potencialmente prejudiciais.

Uma equipe internacional de cientistas liderada pelo professor Michael Kühl no Departamento de Biologia, A Universidade de Copenhagen já superou essas limitações na observação da organização do tecido de corais vivos usando tomografia de coerência óptica.

Michael Kühl explica, "OCT é uma tecnologia semelhante ao ultrassom óptico que é, por exemplo, empregada por médicos para monitorar danos aos tecidos do olho. Envolve o uso de radiação infravermelha próxima não actínica que penetra mais profundamente no tecido do que a luz visível e pode revelar estruturas microscópicas com diferentes propriedades reflexivas. Usamos um sistema de OCT que permitiu a varredura 3D rápida de uma área de 1-2 cm2 até uma profundidade de tecido / esqueleto de 1-3 mm a uma resolução espacial de alguns μm. Isso permitiu uma visão fascinante do ambiente interno e externo organização de tecidos sobre o esqueleto de corais vivos. "

Foi possível identificar diferentes camadas de tecido e quantificar sua plasticidade mediante mudanças na exposição à luz em corais vivos. Os corais contraíram rapidamente seu tecido sob forte estresse de luz, tornando-o mais reflexivo, protegendo assim seus simbiontes contra o excesso de luz. A OCT também permitiu a quantificação de pigmentos fluorescentes do hospedeiro organizados em grânulos que também tornaram o tecido mais reflexivo, especialmente após a contração.

No escuro, os corais expandem seus tecidos para obter melhor acesso ao oxigênio, e OCT mostrou que a área de superfície do tecido dos corais pode ser duplicada à noite. A área de superfície dos corais expostos à água do mar e à luz incidente é, portanto, muito dinâmica, e OCT agora pode quantificar essas mudanças. Isso pode ter implicações importantes para as medições das taxas metabólicas dos corais, que normalmente são normalizados para a área de superfície do esqueleto do coral após o tecido ter sido removido - assumindo que tais medidas de área são representativas da área de superfície do tecido do coral. Os resultados do OCT indicam que essa suposição precisa de revisão.

Também foi possível monitorar a produção de muco de coral na superfície do tecido, que é um componente importante da vida do coral, pois o muco contém microorganismos benéficos e também retém partículas para alimentação ou para fins de autolimpeza. O aumento da produção de muco também é uma marca registrada de corais estressados, por exemplo. após o início do branqueamento do coral. Além disso, os corais podem expandir estruturas de tecido defensivo especiais, como filamentos mesentéricos sob estresse mecânico, e o OCT também pode visualizar essas respostas dinâmicas.

Michael Kühl resume:"OCT é uma técnica poderosa para estudar a estrutura dinâmica de corais vivos e sua resposta comportamental ao estresse ambiental. Agora permite muitas novas aplicações na ciência de corais, bem como em outras áreas da biologia marinha. Nosso estudo também ilustra o importância das abordagens interdisciplinares na ciência. Quem poderia imaginar que uma técnica usada na clínica oftalmológica seria útil para a pesquisa de corais? "