Als die Unterwasserwelt und die Ultraschall-Technologie zusammenfanden: Das Suchen nach neuen Spuren von Korallenleben

Als das Ultraschallgerät ins Gebäude gebracht wurde, war es schnell klar, dass dies kein gewöhnlicher Bürotag werden sollte. Als dann auch noch eine isolierte Kiste mit lebenden Korallen eintraf, nahm die Sache definitiv eine surreale Wendung. Doch es stellte sich heraus, dass die Einführung medizinischer Bildgebung in die Meeresbiologie sehr natürlich wirkte.

„Wir werden Ultraschall verwenden, um Korallen zu untersuchen – ähnlich wie bei einem Schwangerschaftstest“, erklärt der begeisterte Dr. Jamie Craggs, anerkannter Meeresbiologe und Gründer von Coral Spawning International. Er ist einer der weltweit führenden Expert:innen auf dem Gebiet der Korallenreproduktionsforschung und hat eine Technik für die Vorhersagbarkeit der Laichens von Korallen entwickelt, die Korallenforschenden jahrzehntelang verborgen geblieben war. „Heute wollen wir sehen, ob sie Eizellen und Spermien in sich tragen und sich auf die Fortpflanzung vorbereiten.“ Hinter seiner Aufregung steckt eine Weltpremiere: die Erforschung des Fortpflanzungsverhaltens von Korallen mittels Ultraschall ist noch nie zuvor durchgeführt worden. Tatsächlich weiß niemand im Raum, ob es überhaupt funktionieren wird.

Er wird von Madeline St Clair, einer Korallenriffbiologin und Filmemacherin, begleitet, die wie Dr. Craggs von Anfang an bei Projekten zur Wiederherstellung von Korallenriffen auf der ganzen Welt mitgewirkt hat, unter anderem durch unsere Partnerschaft mit Nature Seychelles. Sie machte kürzlich auf die Notlage der Riffe aufmerksam, indem Sie die Virtual Reality des Canon EOS VR-Systems verwendete. „Als Meereswissenschaftlerin und Geschichtenerzählerin verbringe ich mein ganzes Leben damit, den Menschen diese unsichtbare Welt zu zeigen. Das ist wirklich aufregend – denn wir erzählen Geschichten, die das Leben schreibt.

Um optimale Bedingungen für ein solches Experiment zu schaffen, bedarf es modernster Ausrüstung und entsprechenden Fachwissens. Natürlich wurde das Ultraschallgerät – ein Canon Aplio i700 – von zwei Personen mit umfangreichem Fachwissen auf diesem Gebiet eingesetzt: Stuart Mills – Director of Ultrasound bei Canon Medical Systems UK und Sally Davey, klinische Spezialistin und sehr erfahrene Sonographin. Aber es ist dennoch für alle Beteiligten absolutes Neuland. „Ich habe bisher noch nie durch Salzwasser gescannt und erst recht nie eine Koralle“, lacht Sally. „Ich stütze mich also auf Erfahrungswerte und fundierte Vermutungen.“

Genauso ist es für Dr. Craggs, der sich so gut wie möglich auf diesen Tag vorbereitet hat. „Wir haben verschiedene Korallen aus Australien, der Karibik und Indonesien mitgebracht, da sie sich im Laufe des Jahres zu unterschiedlichen Zeiten fortpflanzen werden, und wir wollen sehen, wie das im Inneren aussieht“, erklärt er. „Traditionell müsste man bei verzweigten Korallen einen Ast abbrechen, um den Fortpflanzungsstatus zu bestimmen. Bei LPS-Korallen (großpolypigen Steinkorallen) schneiden wir einige Exemplare auf, um nach Gameten zu suchen und den Zeitpunkt der Fortpflanzung abzuleiten. In diesem Fall und im Interesse der Genauigkeit sowie der Einhaltung wissenschaftlicher Protokolle wird Ultraschall mit dieser Standardmethode überprüft.

Er ist vorsichtig optimistisch, da die Eier unglaublich kleine Strukturen sind und „nur 300 Mikrometer – 0,3 Millimeter“ groß sein können. Dennoch sind alle im Raum zuversichtlich, als Sally sich an die Arbeit macht und diejenigen Sonden auswählt, von denen sie glaubt, dass sie die besten Chancen für hervorragende Bilder bieten. Anschließend überzieht sie diese mit leitfähigem Gel und umkleidet sie mit einer Schutzhülle.

Ultraschalluntersuchungen sind so alltäglich, dass wir uns im Allgemeinen keine Gedanken darüber machen, wie sie eigentlich funktionieren. Vereinfacht gesagt, werden mit einer handgeführten Sonde harmlose, hochfrequente Schallwellen durch Ihren Körper geschickt – oder in diesem Fall durch eine Koralle. Diese Schallwellen werden von dem gescannten Material reflektiert, ähnlich wie ein Echo, und anschließend wandelt eine spezielle Bildbearbeitungssoftware sie in Echtzeitbilder auf dem Bildschirm um. Der Grund für die Verwendung von Gel liegt darin, dass Schallenergie durch Flüssigkeiten besser übertragen wird als durch die Luft. „Wenn wir die Sonde ohne Gel verwenden, verhindert die Luft zwischen Sonde und Hülle, dass der Schall weit genug übertragen wird, um ein gutes Bild zu erzeugen. Das darauf folgende Wasser überträgt den Schall sehr gut“, erklärt Sally.

Sobald die Korallen ausgepackt und in flache Wasserbecken gesetzt wurden und sich an ihre neue Umgebung gewöhnt haben – es sind ja schließlich Tiere – gibt Sally Jamie eine Sonde und die beiden machen sich an die Arbeit. Innerhalb von Sekunden sind alle drei völlig fasziniert („… oh, schau dir das an!“), als sie schnell das verdauende Gewebe im Körper einer Koralle identifizieren. „Die Eier entwickeln sich neben den Darm-Filamenten“, erklärt Dr. Craggs. „Sobald wir das sehen, sind wir im richtigen Bereich.“ Die inneren Strukturen dieser Korallen, mit einer Größe von kaum einem Millimeter, werden in riesiger Auflösung und mit außergewöhnlicher Detailtiefe sichtbar gemacht, sodass Dr. Craggs leicht darauf deuten und es erklären kann.

Wie bei jeder Art von Experiment, insbesondere bei der Verwendung eines völlig neuen Werkzeugs, braucht das Team Zeit, um das Gesehene zu verstehen, um verschiedene Techniken auszuprobieren und zu lernen, was mit Ultraschall möglich ist. Jede Koralle ist anders, daher braucht es Geduld und Zeit, um für jede einzelne die beste Vorgehensweise zu finden, und zu lernen, die Koralle auf eine neue Art und Weise zu interpretieren. Den ganzen Nachmittag über waren die Wissenschaftler:innen in das Experiment vertieft – sie näherten sich methodisch jedem einzelnen Präparat, passten Vergrößerung, Sonden und Vorgehensweise an, notierten ihre Beobachtungen und zeichneten Hunderte von Ultraschallbildern auf. „Wir können Details erkennen, die auf sich entwickelnde Eizellen hindeuten“, verkündet Dr. Craggs schließlich. „Sie befinden sich in einem Cluster; Größe und Position innerhalb der Koralle stimmen.“ Alles in allem ein ermutigendes Ergebnis."

Nachdem die Korallen für die Heimreise wieder in ihre Schutzbox gelegt worden waren und das Ultraschallgerät gereinigt und verstaut war, herrschte eine freudige Stimmung. Schließlich kommt es nicht alle Tage vor, dass ein Meeresbiologe mit Ultraschall arbeiten kann – und wie oft ergibt sich die Gelegenheit, mit dieser Technik in das Innere eines Tieres zu blicken, das so wichtig für die Welt ist? Doch natürlich gab es für Dr. Craggs noch viel zu tun. Zurück im Labor machte er sich an die Arbeit, die riesige Anzahl von Bildern, die Sally ihm zur Verfügung gestellt hatte, zu analysieren, wobei er nun mehr Zeit hatte, deren Inhalt eingehend zu erforschen.

Durch den Vergleich der Ultraschallbilder mit der Standardmethode – der Untersuchung von Proben lebenden Gewebes – konnte er mit hundertprozentiger Sicherheit bestätigen, dass die Bilder eine sichtbare Eientwicklung zeigten. „Aus wissenschaftlicher Sicht ist es immer wichtig, die Ergebnisse so umfassend wie möglich zu verifizieren“, sagt Dr. Craggs. „Aber ich kann jetzt endgültig bestätigen, dass ich die Entwicklung der Oozyte (Eizelle) in den Ultraschallbildern beobachten kann – es war vollkommen klar zu erkennen.“

Als die Nachricht in den Teams die Runde machte, wiederholte sich die Begeisterung im Scanraum – ein weiterer Meilenstein für alle Beteiligten, dessen Ergebnisse Dr. Craggs und der wissenschaftlichen Gemeinschaft möglicherweise völlig neue Daten liefern werden.

Disziplinen zusammenzuführen, um die Wissenschaft voranzubringen, dabei zu sein, wie sich neue und wichtige Erkenntnisse zeigen und sie zum Vorteil unserer gemeinsamen Zukunft nutzen?

Das ist, wie man so schön sagt, Fortschritt.

Verfolgen Sie den Fortschritt unserer Arbeit mit Coral Spawning International und Nature Seychelles hier auf ANSICHT.