Toen de onderwaterwereld en echografie elkaar ontmoetten: scannen naar nieuwe tekenen van koraalleven

Toen het echografieapparaat het gebouw werd binnengereden, werd duidelijk dat dit geen gewone dag op kantoor zou worden. En toen ook nog een geïsoleerde doos met levende koralen werd bezorgd, nam de situatie beslist een surrealistische wending. Toch bleek de introductie van medische beeldvorming in de mariene biologie uiteindelijk de meest vanzelfsprekende keuze ter wereld te zijn.

"We gaan echografie gebruiken om koralen te scannen – een beetje zoals een zwangerschapstest", legt een enthousiaste dr. Jamie Craggs uit, de gerenommeerde mariene bioloog en oprichter van Coral Spawning International. Hij is een leidende figuur op het gebied van de voortplantingswetenschap van koralen en heeft baanbrekend werk verricht met een techniek voor het voorspelbaar laten paaien van koralen, iets wat koraalwetenschappers decennialang niet was gelukt. "Vandaag willen we nagaan of zij eicellen en sperma in zich dragen en zich voorbereiden op voortplanting." Achter zijn enthousiasme gaat een wereldprimeur schuil: het onderzoeken van het voortplantingsgedrag van koralen met behulp van echografie is nog nooit eerder gedaan en niemand in de zaal weet of het überhaupt zal lukken.

Hij wordt vergezeld door collega-koraalrifbioloog en filmmaker Madeline St Clair, die, net als dr. Craggs, zeer nauw betrokken is geweest bij koraalherstelprojecten over de hele wereld, onder meer via onze samenwerking met Nature Seychelles. Zij heeft onlangs de benarde situatie van de riffen zichtbaar gemaakt door Virtual Reality te gebruiken op het Canon EOS VR System. "Als marien wetenschapper en verteller besteed ik mijn hele leven al aan pogingen om mensen deze onzichtbare wereld te laten zien. Dit is dus echt spannend – we brengen een nieuw verhaal tot leven!"

Om de allerbeste omstandigheden voor zo'n experiment te creëren, is uitrusting van de allernieuwste generatie noodzakelijk, samen met de bijbehorende expertise. De echografie – uitgevoerd met een Canon Aplio i700 – werd dan ook begeleid door twee mensen met een enorme gezamenlijke kennis op dit gebied: Stuart Mills — Directeur Echografie bij Canon Medical Systems UK en Sally Davey, hun klinisch specialist en zeer ervaren echografist. Maar toch is het voor iedereen volkomen onbekend terrein. "Ik heb nog nooit door zout water gescand en al helemaal nog nooit bij koraal", lacht Sally. "Ik baseer mij dus op ervaring en weloverwogen inschattingen."

Dat geldt ook voor dr. Craggs, die zich zo goed mogelijk op deze dag heeft voorbereid. "We hebben een reeks verschillende koralen uit Australië, het Caribisch gebied en Indonesië meegebracht, aangezien die zich in de loop van het jaar in verschillende stadia voortplanten en wij willen graag weten hoe dat er vanbinnen uitziet", legt hij uit. "Bij vertakte koralen moesten wij vroeger een tak afbreken om de voortplantingsstatus vast te stellen. "Bij LPS-koralen [large polyp stony] snijden wij een bepaald aantal exemplaren open om te controleren op kiemcellen en om af te leiden wanneer de voortplanting plaatsvindt." In dit scenario, en met het oog op nauwkeurigheid en het naleven van wetenschappelijke protocollen, zal de echografie aan de hand van deze standaardmethode worden geverifieerd.

Hij is voorzichtig optimistisch, aangezien de eicellen ongelooflijk kleine structuren zijn, "zo klein als 300 micron – 0,3 millimeter." Er heerst echter een zelfverzekerde sfeer in de kamer als Sally aan de slag gaat: zij selecteert de sondes waarvan zij denkt dat ze de beste kans bieden op het verkrijgen van uitstekende beelden; daarna bedekt ze die met geleidende gel en wikkelt ze in een beschermende huls om ze te beschermen.

Het ondergaan van een echografie is zelfs zo gewoon geworden dat wij er doorgaans niet eens bij stilstaan hoe die precies werkt. Het komt er simpelweg op neer dat men met behulp van een handbediende sonde onschadelijke, hoogfrequente geluidsgolven in uw lichaam – of in dit geval in een koraal – stuurt. Deze golven worden weerkaatst door datgene wat wordt gescand, een beetje zoals een echo, waarna gespecialiseerde beeldverwerkingssoftware ze omzet in realtime beelden op het scherm. De reden waarom daarbij gel wordt gebruikt, is dat – misschien verrassend – geluidsenergie minder efficiënt door lucht wordt overgedragen dan door vloeistoffen. "Als wij de sonde dus afdekken zonder er gel op aan te brengen, zal de lucht tussen de sonde en de huls ervoor zorgen dat het geluid niet ver genoeg reikt om bruikbaar te zijn." Daarna zal het water het geluid heel goed doorgeven", legt Sally uit.

Zodra de koralen zijn uitgepakt, in ondiepe bakken met water zijn geplaatst en aan hun nieuwe omgeving gewend zijn geraakt – we mogen immers niet vergeten dat het dieren zijn – geeft Sally een sonde aan Jamie en gaan ze aan de slag. Binnen enkele seconden zijn ze alle drie volledig in de ban ("…oh mijn hemel, kijk eens daar!"), terwijl ze al snel spijsverteringsweefsel uit de ‘maag’ van een koraal herkennen. "De eitjes ontwikkelen zich naast de darmdraad", legt dr. Craggs uit. "Zodra we dat zien, weten we dat we in het juiste gebied zijn." De interne structuur van deze koralen, die amper een millimeter groot zijn, wordt met enorme en buitengewone gedetailleerdheid in beeld gebracht, zodat hij gemakkelijk iets kan aanwijzen en uitleggen.

Zoals bij elk soort experiment, en met name bij een experiment waarbij gebruik wordt gemaakt van een volledig nieuw gereedschap, heeft het team tijd nodig om te begrijpen wat zij waarnemen, verschillende technieken uit te proberen en te ontdekken wat er allemaal mogelijk is met de echografie. Elk koraal is bovendien anders, dus het vaststellen van de beste aanpak voor elk afzonderlijk koraal vereist geduld, en het kost tijd om het koraal op een nieuwe manier te leren interpreteren. De hele middag deden de wetenschappers datgene waar wetenschappers het beste in zijn: ze benaderden elk exemplaar op methodische wijze, pasten de vergroting, de sondes en de aanpak aan, maakten aantekeningen van wat zij zagen en legden honderden echobeelden vast. "We zien kenmerken die lijken te wijzen op zich ontwikkelende eicellen", verklaart dr. Craggs ten slotte. "Ze zitten in een groep; ze hebben de juiste grootte en bevinden zich op de juiste plaats in het koraal. Al met al een bemoedigend resultaat."

Toen de koralen weer in hun beschermende doos werden geplaatst voor de terugreis en het echografieapparaat werd schoongemaakt en opgeborgen, heerste er een uitgelaten sfeer. Het komt immers niet elke dag voor dat een mariene bioloog zich met echografie mag bezighouden – en hoe vaak krijgt een echografist de kans om in een dier te kijken dat zo van cruciaal belang is voor de wereld? Maar voor dr. Craggs was er natuurlijk nog werk aan de winkel. Terug in het laboratorium ging hij aan de slag met het analyseren van de enorme hoeveelheid beelden die Sally had aangeleverd, en hij had nu meer tijd om de inhoud ervan grondig te bestuderen.

Door de echobeelden te vergelijken volgens de standaardmethode, het onderzoeken van monsters van levend weefsel, kon hij tot zijn grote vreugde met 100% zekerheid vaststellen dat de beelden een zichtbare eicelontwikkeling lieten zien. "Vanuit wetenschappelijk oogpunt is het altijd belangrijk om zoveel mogelijk verificatie uit te voeren", aldus dr. Craggs. "Maar ik kan nu met zekerheid vaststellen dat ik de ontwikkeling van de eicellen op de echobeelden kan waarnemen – het was overduidelijk!"

Terwijl het nieuws zich als een golf door de teams verspreidde, beleefden de aanwezigen in de scanruimte opnieuw het hoogtepunt van de opwinding. Het was opnieuw een mijlpaal voor alle betrokkenen, en de resultaten ervan leveren mogelijk een geheel nieuw soort gegevens op waarmee dr. Craggs en de wetenschappelijke gemeenschap verder kunnen werken.

Verschillende disciplines samenbrengen om de wetenschap vooruit te helpen, toekijken hoe nieuwe en belangrijke ontdekkingen aan het licht komen en deze inzetten ten behoeve van onze gezamenlijke toekomst?

Dit is nou wat je vooruitgang noemt.

Volg de voortgang van ons werk met Coral Spawning International en Nature Seychelles hier op WEERGAVE.