Forschende haben erstmals mit Ultraschall Eizellen im Inneren lebender Korallen identifiziert. Zum Einsatz kam das medizinische Ultraschallsystem Aplio i700 von Canon. Das Verfahren könnte die Untersuchung von Fortpflanzungszyklen erleichtern, weil Korallen dafür nicht mehr aufgeschnitten oder fragmentiert werden müssen.
Ultraschalluntersuchung unter Wasser
Das Experiment entstand in Zusammenarbeit von Coral Spawning International (CSI), Canon Medical Systems UK und Canon EMEA. Untersucht wurden sechs Arten großpolypiger Steinkorallen (Large Polyp Stony Corals, LPS) mit unterschiedlichen Skelettstrukturen. Die Tiere blieben während der gesamten Untersuchung unter Wasser.
Bei den ausgewählten Arten waren bisher invasive Verfahren erforderlich, um den Fortpflanzungsstatus zu bestimmen. Dafür mussten Korallen aufgeschnitten oder fragmentiert werden, damit sich innere Strukturen und heranreifende Eizellen erkennen ließen. Die Ultraschalluntersuchung bildet diese Strukturen dagegen an lebenden Korallen ab.
Kombination unterschiedlicher Ultraschallfrequenzen
Für die Aufnahmen verwendeten die Forschenden hoch- und ultrahochfrequente Ultraschallsonden. Die Wahl der Frequenz beeinflusst das Verhältnis von Bildauflösung und Eindringtiefe: Höhere Frequenzen liefern detailliertere Bilder, erreichen jedoch geringere Tiefen. Niedrigere Frequenzen dringen weiter in das Gewebe ein, bilden Strukturen aber weniger hoch aufgelöst ab. Durch die Kombination beider Bereiche sollten möglichst viele der komplexen inneren Strukturen sichtbar werden.
Zur Kontrolle der Ergebnisse wurde ein Exemplar der Art Trachyphyllia geoffroyi fragmentiert. Makroaufnahmen der dabei freigelegten Strukturen wurden mit den Ultraschallbildern verglichen. Der Abgleich bestätigte, dass die im Ultraschall erkannten Strukturen Eizellen waren.
Bedeutung für Korallenforschung und Riffschutz
Der Fortpflanzungszeitpunkt unterscheidet sich je nach Korallenart und wird auch von geografischer Lage und lokalen Umweltbedingungen beeinflusst. Eine Untersuchung lebender Korallenkolonien kann helfen, die Zeitfenster für das Ablaichen genauer zu bestimmen. Das ist für die Planung von Schutzmaßnahmen ebenso relevant wie für die sexuelle Vermehrung und gezielte Zucht von Korallen.
CSI will die untersuchten Korallen weitere sechs Monate beobachten. Werden Gameten, also Eizellen und Spermien, freigesetzt, sollen die Vorgänge dokumentiert werden. Die Aufzeichnungen sollen zusätzliche Erkenntnisse über die Fortpflanzungszyklen der untersuchten LPS-Arten liefern.
Medizintechnik in einem neuen Anwendungsfeld
Das Aplio i700 ist ein medizinisches Premium-Ultraschallsystem, das üblicherweise in Krankenhäusern zur Untersuchung menschlicher Organe und Blutgefäße sowie zur Begleitung von Schwangerschaften eingesetzt wird. Der Versuch zeigt, dass sich die Bildgebungstechnik auch zur Untersuchung empfindlicher biologischer Strukturen außerhalb der Humanmedizin nutzen lässt.
Dr. Jamie Craggs, Mitgründer von Coral Spawning International, beschreibt die Bedeutung der Aufnahmen so: „In eine lebende Koralle hineinschauen und beobachten zu können, wie diese Prozesse in einer solchen Detailtiefe ablaufen, ist ein außergewöhnlicher Moment.“
Sally Davey, Clinical Product Specialist bei Canon Medical Systems UK, verweist auf weitere mögliche Einsatzfelder: „Der erfolgreiche Verlauf eröffnet darüber hinaus Möglichkeiten in Bereichen wie der minimalinvasiven Chirurgie und der Diagnose dermatologischer Erkrankungen.“
Fazit
Der Versuch mit dem Canon Aplio i700 ist keine Vorstellung eines neuen Kamerasystems, sondern ein Anwendungsbeispiel für medizinische Ultraschalltechnik in der Umwelt- und Meeresforschung. Die wesentliche Besonderheit liegt im nichtinvasiven Blick auf die Fortpflanzungsstrukturen lebender Korallen. Für Canon dokumentiert das Projekt den Einsatzbereich medizinischer Bildgebung über die klinische Diagnostik hinaus. Für die Korallenforschung könnte das Verfahren vor allem dann Bedeutung gewinnen, wenn sich Fortpflanzungszyklen künftig über längere Zeiträume beobachten lassen, ohne die untersuchten Tiere dafür zu beschädigen.
