Schwarze Korallen gehören zu den ältesten Lebewesen der Ozeane. Sie wachsen in der Tiefe wie dunkle Unterwasserwälder und bieten vielen Fischen Schutz. Da sie fest am Meeresboden sitzen, können sie weder jagen noch fliehen. Ein Team des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) und des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie in Bremen hat nun genauer untersucht, wie es ihnen trotzdem gelingt, zu essen und Sauerstoff zu transportieren: Sie haben Wimpern, die nach Angaben des IOW fast wie „ein Schweizer Taschenmesser der Natur“ sind.
Unterwasserwälder im Zilienkleid
Schwarze Korallen (Antipatharia) leben in vielen Meeresbereichen – von flachen Riffen bis in die Tiefsee. Sie bilden komplexe Strukturen, ähnlich Unterwasserwäldern. Diese Korallen können mehrere Meter groß werden.
„Die wichtigen Wechselwirkungen zwischen dem Tier und seiner Umgebung finden jedoch auf winzigem Maßstab statt, der hundertmal kleiner ist als ein Sandkorn“, erklärt Soeren Ahmerkamp, der zuvor am Max-Planck-Institut in Bremen angestellt war und nun Gruppenleiter am IOW ist. „Wir haben diese Bewegungen im winzigen Maßstab untersucht, um besser zu verstehen, was dort vor sich geht“, ergänzt Mathilde Godefroid, die als Postdoc an der Université Libre de Bruxelles in Belgien tätig ist.
„Korallen zeigen eine spektakuläre Vielfalt an Körperformen und sind ökologisch sehr wichtig für den Lebensraum Meer“, sagt Godefroid. „Das macht sie zu einem idealen Modell, um zu verstehen, wie die Körperform den Stoffaustausch mit der Umwelt beeinflusst.“ Hinzu kommt: Die Oberfläche der Korallen ist mit Millionen von Wimpern, sogenannten Zilien, also kleinsten Härchen, bedeckt, die koordiniert schlagen.
Korallenformen nutzen Strömungen unterschiedlich
Die Gruppe um Ahmerkamp und Godefroid untersuchte die Korallen mit speziellen Kameras und teils winzigen Sensoren. Sie machten mit neuen Bildgebungsverfahren und -techniken sichtbar, wie die Wimpern genau funktionieren. Die neue Bildtechnik mit winzigen Partikeln zeigte gleichzeitig Strömungen und Sauerstoff. Zusätzlich maßen die Forschenden die Stoffwechselaktivität.
„Korallen mit unterschiedlicher Form nutzen die Strömungen auf verschiedene Weise“, so Godefroid. Breite, stark verzweigte Korallen fangen viele Nahrungspartikel ein und verteilen sie über große Flächen. So werden viele Polypen ständig versorgt. Schlanke, peitschenförmige Korallen nutzen ihre Zilien vor allem zur Belüftung des Gewebes: Sie wirbeln Wasser auf, bringen Sauerstoff hinein und entfernen Abfall – auch wenn die äußere Strömung schwach ist.
Zum ersten Mal konnten die Forscher auch innere Strömungen in Hexakorallen direkt beobachten – mit natürlich vorkommenden Partikeln und während die Korallen wirklich fraßen. „Die Zilien arbeiten auch in einem versteckten Netzwerk aus winzigen Kanälen, die benachbarte Polypen verbinden“, sagt Ahmerkamp. Diese Strömungen transportieren Nährstoffe und andere Stoffe durch die ganze Kolonie. So werden Hunderte einzelner Tierchen zu einem gemeinsamen, funktionierenden Organismus verbunden.
Unterschätzte Flimmerhärchen im Tierreich
Im Ergebnis stellte sich heraus, dass die von Zilien angetriebenen Strömungen ein wichtiger, bisher unterschätzter Überlebensmechanismus der Korallen sind. Gezeigt werden konnte auch, wie diese winzigen Strukturen das Fressen, Atmen, Wachsen und die Beziehungen von verschiedenen Meerestieren prägen und beeinflussen.
Und: „Zilien gibt es im gesamten Tierreich, von Korallen über Fische und Mäuse bis zum Menschen“, sagt Ahmerkamp. Die Arbeit legt nahe, dass diese mikroskopischen Motoren für Evolution und Vielfalt der Tiere bedeutsamer sein könnten als bislang angenommen.
