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Freitag, 20.10.2017
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Rätsel der Leuchtkorallen gelöst

Fluoreszenz hilft Korallen tieferer Wasserschichten bei der Lichtausnutzung

Lichtwandler der Tiefe: Biologen haben herausgefunden, warum viele Korallen in größerer Wassertiefe leuchten. Ihre Fluoreszenz hilft ihnen dabei, das wenige Licht in diesen Tiefen optimaler auszunutzen. Dafür wandeln die Leuchtproteine das bläuliche Dämmerlicht im Wasser in orangene Wellenlängen um. Diese dringen tiefer in die Gewebe der Korallen ein und versorgen so die symbiontischen Algen mit Licht.
Die Riffkoralle Echinophyllia fluoresziert orange-rötlich und kommt in eher dämmrigen Wasserzonen vor.

Die Riffkoralle Echinophyllia fluoresziert orange-rötlich und kommt in eher dämmrigen Wasserzonen vor.

Sie schimmern grünlich, rötlich oder sogar bunt: Viele Korallen tropischer Flachwasserriffe fluoreszieren, Sonnenlicht auf sie fällt. Verantwortlich dafür sind Fluoreszenz-Proteine, die durch den UV-Anteil des Lichts angeregt werden und dann ihrerseits Licht abgeben. Für die oft starker Sonnenstrahlung ausgesetzten Korallen ist dieser Leuchteffekt eine Art Puffer gegen zu viel Licht.

Umso erstaunter waren jedoch Forscher vor einigen Jahren, als sie solche Leuchtkorallen auch im Roten Meer entdeckten – in mehr als 50 Metern Wassertiefe. Für Jörg Wiedenmann von der University of Southampton und seine Kollegen war klar: Als Sonnenschutz kann die Fluoreszenz in diesen schummrigen Tiefe eher nicht dienen.

Rätselhaftes Leuchten in der Tiefe


Aber warum leuchten diese Korallen trotzdem? Um das herauszufinden, haben Wiedenmann und seine Kollegen nun vier Korallenarten aus größerer Tiefe gezielt untersucht. Sie analysierten dafür zunächst die Fluoreszenzproteine der Tiere und testen, welche Wellenlänge des Lichts diese absorbierten und wieder abgaben.


Es zeigte sich: Die Leuchtkorallen aus dem Dämmerzonen des Meeres produzieren vor allem rote Fluoreszenz-Farbstoffe. Diese Pigmente sitzen in der Außenhaut der Korallen und absorbieren vor allem blaues Licht – und damit die in diesen Wassertiefen dominierenden Wellenlängen. Die dabei aufgenommene Energie geben die Pigmente als orangefarbenes bis rötliches Licht wieder ab.

Nahansicht eines fluoreszierenden Korallenpolypen der Art Montastrea cavernosa

Nahansicht eines fluoreszierenden Korallenpolypen der Art Montastrea cavernosa

Lichtumwandlung hilft Symbionten


Der Clou daran: Für ihre Nährstoffversorgung sind die Korallen auf symbiontische Dinoflagellaten angewiesen. Diese sitzen unter anderem in der Darmwand und anderen tieferliegenden Geweben der Korallentiere. Das Problem dabei: Das schummrige bläuliche Licht in größeren Wassertiefen dringt kaum bis in diese Gewebe vor. Wird das Licht jedoch in rötliche, längere Wellenlänge umgewandelt, kann dieses die Zellschichten passieren.

Die Fluoreszenz sorgt bei diesen Korallen demnach nicht für einen Lichtschutz, sondern eher für eine optimale Ausnutzung der spärlichen Lichtressourcen. "Die Proteinpigmente gleichen die Nachteile der Lichtsituation in tiefer liegenden Riffen aus", erklären die Forscher. Erst durch diese Leuchtproteine bekommen die Korallensymbionten genügend Licht, um auch in lichtarmen Wassertiefen von bis zu 165 Metern Fotosynthese zu betreiben und zu überleben.

Kein Refugium für alle


Fehlt den Korallen das Leuchtpigment, hat dies fatale Folgen, wie ein Experiment demonstrierte. Die Forscher hielten dafür in einem dämmrigen Becken sowohl normale, mit ausreichend Fluoreszenzpigment ausgestattete Korallen, als auch Korallen, denen dieses Pigment wegen einer Mutation fehlte. Das Ergebnis: Nach wenigen Monaten begannen die ersten pigmentlosen Korallen einzugehen, nach zwei Jahren waren alle tot.

"Angesichts des Klimawandels werden Habitate in tieferem Wasser oft als potenzielle Refugien für Korallen aus flacheren Riffteilen diskutiert", erklärt Wiedenmann. "Aber unsere Arbeit zeigt, dass Korallen spezielle Anpassungen benötigen, um in diesen lichtarmen Tiefen zu überleben. Daher können wahrscheinlich nicht alle Flachwasserkorallen diese Fluchtmöglichkeit nutzen." (Proceedings of the Royal Society B – Biological Sciences, 2017; doi: 10.1098/rspb.2017.0320)
(The Royal Society, 05.07.2017 - NPO)
 
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