A medida que los arrecifes de coral se deterioran ante el cambio climático, un equipo de investigación interdisciplinario de Northwestern Engineering ha desarrollado un método innovador para obtener imágenes de estructuras de nanoescala de coral y cuantificar la absorción de pigmento en corales vivos, un indicador de la salud de los corales. La plataforma de imágenes podría convertirse en un valiosoherramienta para ayudar a los biólogos marinos a comprender mejor la fisiología del coral, así como a medir y monitorear la salud del coral.
Los corales que construyen arrecifes proporcionan un hogar para más de 1 millón de especies en nuestros océanos. Sin embargo, el aumento de las temperaturas oceánicas ha dado lugar al blanqueamiento de los corales, un fenómeno en el que los corales expulsan sus algas que proporcionan vida, poniendo en peligro la salud y la sostenibilidad de las colonias.
"Los arrecifes de coral proporcionan ecosistemas de importancia crítica, pero se están blanqueando a tasas alarmantes debido al calentamiento global", dijo Luisa Marcelino, profesora asistente de investigación de ingeniería civil y ambiental en Northwestern Engineering. "Para desarrollar estrategias para prevenir la muerte de los arrecifes de coral"., es fundamental comprender los mecanismos de blanqueo. Sin embargo, no hay medios actuales para obtener imágenes de tejido de coral vivo debido a la complejidad de su estructura ".
El equipo de la Escuela de Ingeniería McCormick publicó sus ideas en un artículo titulado "Medición de la dispersión y absorción de luz con tomografía de coherencia óptica espectroscópica inversa ISOCT: una nueva herramienta para el monitoreo no invasivo" el 2 de octubre en la revista Informes científicos . Marcelino se desempeñó como co-autor corresponsal del estudio junto con Vadim Backman, Walter Dill Scott Profesor de Ingeniería Biomédica.
La investigación amplía el trabajo previo de Marcelino y Backman en el estudio del coral, que incluye el desarrollo de un índice cuantitativo de respuesta al blanqueamiento de corales en 2016. La primera base de datos de este tipo, el índice, utilizó datos históricos para medir la distribución estadística de la densidad de masa de los esqueletos de coral, unrasgo relacionado con la susceptibilidad al blanqueo. El índice también detalla cuáles de las especies de coral del mundo tienen mayor riesgo de blanqueamiento y más probabilidades de perecer como resultado del estrés térmico causado por el calentamiento de los océanos.
Cuando se creó el índice de coral, el equipo no pudo obtener imágenes de muestras de coral de manera no invasiva. La nueva técnica de imagen, llamada tomografía de coherencia óptica espectroscópica inversa ISOCT, utiliza láser para escanear coral vivo y medir sus propiedades ópticas en 3D completoresolución.
"Originalmente desarrollamos ISOCT para obtener imágenes de los tejidos humanos con el fin de comprender mejor las alteraciones en la carcinogénesis temprana", dijo Backman, quien dirige el Centro de Genómica e Ingeniería Física de Northwestern. "Tuvimos que adaptarlo y mejorarlo para la formación de imágenes de coral, que produjo unemocionante ejemplo de polinización cruzada en ciencia y tecnología "
ISOCT no solo proporciona una mayor claridad en la distribución estadística de densidad de masa del esqueleto y los tejidos de diferentes especies de coral, sino que también cuantifica la concentración química dentro del coral, incluidos los niveles de clorofila y otros pigmentos fluorescentes.
"Los corales se han adaptado a través de la evolución para recolectar luz de una manera específica. A medida que el ambiente cambia y los océanos se calientan, la capacidad de adaptarse a esos cambios podría verse afectada por su fisiología básica", dijo Graham Spicer PhD '19,primer coautor del estudio y ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Backman. "ISOCT proporciona información resuelta espacialmente, para que podamos estudiar exactamente cómo las especies de coral podrían adaptarse mejor que otras a los cambios ambientales".
Al iluminar nuevas ideas sobre cómo el coral se adapta al estrés ambiental, el equipo cree que ISOCT podría ayudar a los biólogos marinos a crear nuevas estrategias para proteger a las especies particularmente susceptibles del blanqueo debido al cambio climático.
"La nueva técnica de imagen proporciona el primer análisis exhaustivo de la estructura y función de los corales vivos, que es un paso crítico para comprender mejor cómo se blanquean y mueren los corales", dijo Backman. "Comprender estos procesos puede ayudar a diseñar estrategias para reducir la velocidado evitar el blanqueamiento de los corales "
Spicer agregó que una mayor comprensión de los corales también podría presentar nuevas oportunidades en otro frente ambiental: la captura solar.
"Los corales se han adaptado durante millones de años para cosechar luz de manera óptima dado su entorno", dijo Spicer. "Si pudiéramos comprender completamente los mecanismos por los cuales los corales se han optimizado a través de la evolución para cosechar luz, podríamos desarrollar estrategias similarescomo base para soluciones para cosechar energía solar ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :