Nowy, podwodny mikroskop daje naukowcom niesłychane zbliżenie do życia w rafie koralowej.
Koralowiec Pocillopora pod oświetleniem fluorescencyjnym. Fluorescencyjny obraz koralowca Pocilloporadamicornis zapisany w laboratorium. Pole widzenia 4.2 x 3.5 mm Zdjęcie: ANDREW MULLEN
Rafy koralowe mogą ciągnąć się tysiącami kilometrów i fotogeniczna menażeria, jaka je zamieszkuje, jest oczywista dla nagiego oka. Ale rafy zbudowane są z maleńkich polipów koralowców – zwierząt z czułkami, które wyglądają jak ukwiały i są wielkości zaledwie kilku milimetrów.
Mikroby, od których zależą, włącznie z glonami dostarczającymi im energii i bakteriami oraz wirusami pokrywającymi ich powierzchnie, są jeszcze mniejsze. Dla zrozumienia, jak działa rafa koralowa, trzeba przypatrzyć jej się z bliska.
Tak więc Andrew Mullen i Tali Treibitz z University of California San Diego zbudowali podwodny mikroskop, który po raz pierwszy pozwala nurkom na najechanie kamerą na dzikie koralowce. Nazwali go Benthic Underwater Microscope, czyli BUM.
OBEJRZYJ: Podwodny mikroskop pozwala naukowcom na obserwowanie uprzednio niewidzianego zachowania malutkich polipów, które tworzą olbrzymie rafy koralowe.
Używając BUM, zespół zobaczył stronę koralowców, która z tego, co wiedzą, nigdy przedtem nie została udokumentowana. Ustawili mikroskop na rafie koralowej w Morzu Czerwonym i pracował przez całą noc. Kiedy następnego dnia oglądali materiał zdjęciowy, zobaczyli, że sąsiadujące ze sobą polipy okresowo przechylały się i przytykały gębami.
Nazwali to „całowaniem się polipów” i podejrzewają, że koralowce z jakiegoś powodu wymieniają pokarm lub składniki odżywcze. „Z pewnością jesteśmy pierwszymi, którzy zobaczyli to w naturze” – mówi Mullen.
Nowy mikroskop składa się z kamery, soczewki i sześciu diod świecących (LED), które działają jak błysk, wszystko zamknięte w cylindrze wielkości przedramienia i kontrolowane przez podwodny komputer. Soczewka działa podobnie do ludzkiego oka – elastyczna błona otoczona przez płyn. Przez zmianę ciśnienia płynu możesz szybko i dokładnie dopasować kształt błony, a więc głębię na której skupia się obiektyw.
Zazwyczaj naukowcy brali próbki do laboratorium i obserwowali je pod mikroskopem. Powoduje to uszkodzenia tych kruchych struktur, a laboratorium nigdy nie może prawdziwie odtworzyć skomplikowanego i wiecznie zmieniającego się środowiska oceanu.
BUM potrafi pokazać obiekty odległe od siebie zaledwie o parę mikrometrów (milionowych metra), co oznacza, że naukowcy z łatwością mogą robić zdjęcia polipów koralowych, jak również komórek glonów, na których polegają.
Mullen i Treibitz ustawili soczewkę na pracę z bezpiecznej odległości, mogli więc umieścić BUM do 6 centymetrów od korala. „Jeśli robimy tak wielki, kosztowny wysiłek, żeby zobaczyć te rzeczy w oceanie, nie chcemy ich zakłócić” – mówi Mullen.
Widzieli także inne ślady skoordynowanego zachowania wśród koralowców. Choć te zwierzęta otrzymują wiele ze swojego pożywienia od glonowych partnerów, są także drapieżnikami i potrafią chwytać plankton przy pomocy jadowitych parzydełek. Mullen i Treibitz odkryli, że jeśli jeden polip złapie za dużo planktonu, często splata swoje czułki z czułkami sąsiada w czymś, co wygląda na wspólne trawienie zdobyczy.
Na rafie koralowej nie wszystko jest jednak spokojem i harmonią. Przestawiając pewne kolonie koralowców blisko innych Mullen i Treibitz użyli BUM do filmowania ich walk. Jeśli sąsiadami zostawały różne gatunki, wytwarzały białe sieci. Te „włókna mezenterialne” są w istocie częścią ich układu trawiennego i wypakowane są parzącymi komórkami. Przez dosłowne wydarcie sobie bebechów koralowce atakują i zabijają swoich rywali. Ta wojna jest dobrze znana badaczom koralowców i amatorom raf koralowych.
Rafy koralowe zbudowane są przez maleńkie zwierzęta – koralowce.
Zdjęcie: ANDREW MULLEN
Ale z BUM, “można naprawdę zacząć oglądać drobne szczegóły i zachowanie poszczególnych polipów” – mówi Mullen.
Koralowce mają także innych, niepokojących rywali. Kiedy ciepło powoduje, że eksmitują swoich glonowych sojuszników, tracą zarówno dostawy energii, jak barwę. W tym wyblakłym i kruchym stanie mogą zostać szybko porośnięte innym rodzajem glonów, zwanych glonami darniowymi. Tyle było już wiadomo, ale zespół BUM pokazał, że glony darniowe nie zarastają polipów; zamiast tego rosną między nimi i wokół nich, tworząc rodzaj kraty przypominającej plaster miodu. Jest to ważny pierwszy krok do zrozumienia, jak walka między koralowcami i glonami darniowymi zaczyna prowadzić do wyblakłej rafy i dlaczego właściwie koralowce zaczynają umierać.
“Jedną z rzeczy, która mnie ekscytuje, jest dopuszczenie do tej technologii ekologów zajmujących się koralowcami– mówi Mullen. – Są oni tymi, którzy potrafią użyć ich z pożytkiem”. Razem z kolegami próbują teraz zbudować mniejszy, tańszy i łatwiejszy w użyciu BUM. Chcą także wyposażyć go w specjalne funkcje, takie jak zdolność śledzenia ruchów małych cząstek w wodzie lub mierzenia stężenia ważnych składników chemicznych.
Jest to właściwy czas na taką technologię, ponieważ jest teraz jasne, że mikroby zarządzają znaczą częścią życia w oceanie – a są to formy życia, których nie widać gołym okiem. Wytwarzają wiele tlenu, którym oddychamy. Rozkładają resztki wycieków ropy. Wpływają na los raf koralowych. Jak powiedział w 2002 r. pewien biolog morza: mikroskop, który mógłby pokazać te mikroby w ich naturalnym środowisku, mógłby „zrobić dla ekologii mikrobów to, co teleskop Galileusza zrobił dla astronomii”.
Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację. Strona www autora
