Científicos desarrollan un dispositivo para estudiar el mundo submarino a escala microscópica

VALENCIA, (EP). Los corales de distintas especies 'luchan' por el territorio, mientras que los del mismo tipo se relacionan de manera amistosa, según revela una nueva visión del mundo submarino ofrecida por un sistema de imagen microscópica desarrollado por científicos de la Institución Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos. Se trata de un microscopio buceador permite estudiar los procesos a escala milimétrica tal como ocurren naturalmente en el fondo marino.

Muchos procesos biológicos importantes en el océano tienen lugar a escalas microscópicas, pero cuando los científicos extraen los organismos de su hábitat natural para estudiarlos en el laboratorio, se pierde mucha de la información y su contexto. En un intento de superar este reto, el oceanógrafo de Scripps Jules Jaffe y su equipo han desarrollado un nuevo tipo de microscopio bajo el agua para tomar imágenes de microorganismos marinos en su entorno natural sin molestarlos.

El 'Benthic Underwater Microscope', o BUM, es un sistema de un ordenador bajo el agua en dos partes con una interfaz buzo atada a una unidad de imágenes microscópicas para estudiar cuestiones marinas con una resolución de casi micras. El instrumento tiene una lente de alto aumento, un anillo de luces LED para exposiciones rápidas, capacidades de tomar imagen por fluorescencia y una lente sintonizable flexible, similar al ojo humano, para cambiar el foco a la visualización de estructuras en 3-D.

"Este microscopio bajo el agua es el primer instrumento que obtiene imágenes del fondo marino a escalas tan pequeñas", afirma el estudiante de doctorado de Scripps Andrew Mullen, coautor principal del estudio publicado en la edición de este martes de la revista 'Nature Communications'. "El sistema es capaz de ver características tan pequeñas como células individuales bajo el agua", agrega.

El motivo de construir este sistema de imagen era entender mejor los muchos procesos ecológicos que tienen lugar bajo el agua en una escala microscópica, según los autores. "Para entender la evolución de los procesos dinámicos que tienen lugar en el océano, tenemos que observarlos a la escala apropiada", afirma Jaffe, autor principal del estudio y jefe del Laboratorio Submarino Jaffe de Imágenes en Scripps.

Para comprobar la capacidad de la nueva tecnología a la hora de capturar procesos de pequeña escala que se producen bajo el agua, los investigadores lo emplearon para ver pólipos de coral de tamaño milimétrico en la costa de Israel en el Mar Rojo, y de Maui, en Hawaii.

Durante los experimentos en el Mar Rojo, los científicos emplearon BUM para capturar las interacciones de dos corales de diferentes especies ubicados uno cerca del otro. Las imágenes revelaron los procesos a micro-escala en los que los corales emiten filamentos en forma de cuerda que segregan enzimas de su cavidad del estómago para librar una batalla química con el fin de destruir el tejido de otras especies en una competencia por el espacio del fondo marino.

Sin embargo, cuando los investigadores colocaron corales de la misma especie uno al lado del otro, no expulsaron estos fluidos gástricos. "Pueden reconocer a un amigo frente a un enemigo", afirma Mullen. También capturaron vídeos de pólipos individuales vecinos en una sola colonia de coral que parecen abrazarse entre sí, un fenómeno desconocido que los investigadores llamaron 'besos' de pólipos de coral.

A continuación, los investigadores desplegaron el instrumento en Maui para seguir uno de los mayores eventos de blanquimiento de corales registrado, que se produce cuando las algas unicelulares que viven en el interior del pólipo de coral se expulsan a sí mismas durante eventos de incremento de temperatura del mar. Corales recientemente blanqueados todavía están vivos, pero en su estado debilitado pueden ser invadidos rápidamente y cubiertos por algas filamentosas.

Mediante el uso del microscopio, el equipo observó un patrón de panal no declarado previamente del comienzo de la colonización de algas y el crecimiento en áreas entre los pólipos de coral individuales durante la decoloración de los corales. Estos resultados proporcionan una idea de un proceso que la ecóloga del mar en Scripps Jennifer Smith, coautora del estudio, llamó "sucesión de algas", donde las pequeñas algas filamentosas se instalan inicialmente en las crestas entre los pólipos de coral y, finalmente, asfixian el tejido vivo.

Las imágenes mostraron que las algas son capaces de crecer más activamente en corales vivos durante un evento de blanqueamiento. "Este instrumento es una parte de una nueva tendencia en la investigación oceanográfica para llevar el laboratorio al océano, en vez de traer el océano al laboratorio", resalta la coautora principal Tali Treibitz, exinvestigadora postdoctoral en Scripps y ahora en la Escuela Charney de Ciencias Marinas de la Universidad de Haifa, Israel.

Jaffe y Mullen están ahora preparando el instrumento para tomar imágenes de las partículas microscópicas presentes en el agua cerca de la superficie de los corales para analizar cómo el flujo de agua sobre los corales les permite intercambiar los gases necesarios para respirar.