Fluoreszenz Tauchen (Ultraviolett Tauchgänge)

Eine neue naturwissenschaftliche Unterwassertechnik ist die Fluoreszenztechnik! Neu und inspirierend, wirft sie viele neue Fragen zum Leben im Riff auf. Entdeckt mit Amed Scuba etwas Magisches unter Wasser und taucht ein mit uns in eine neue Welt des Nachttauchens, wie Ihr sie in dieser Art noch nicht gesehen habt. Fluoreszenz-Tauchgänge sind im Grunde nichts anderes als Nachttauchgänge, welche mit einer Lampe, die Licht im blauen bis ultravioletten Bereich ausstrahlt, durchgeführt werden. Manche UW-Lebewesen, besonders Korallen, reflektieren Licht mit einer anderen längeren Wellenlänge, wenn sie mit blauem bis UV-Licht (für uns unsichtbares Licht) angeleuchtet werden. Die so entstehende Farbenpracht ist eine völlig neue Erfahrung und noch nicht vollständig erforscht.

Einfach ausgedrückt, versteht man unter dem Begriff "Fluoreszenz" das Leuchten mancher Meeresbewohner unter dem Einfluss von blauem oder ultraviolettem Licht.

Phosphoreszenz sollte nicht mit Bio-Lumineszenz verwechselt werden. Fluoreszenz ist die Absorption einer Wellenlänge vom Licht (oder von Farbe) und die Re-Emission des Lichtes einer völlig anderen Wellenlänge und / oder Farbe. Ein fluoreszierendes Objekt unter weißem Licht zeigt seine wahre Farbe. Unter UV-Licht Beleuchtung absorbiert es jedoch das Blauspektrum und gibt eine andere fluoreszierende Farbe wieder zurück ab. Das Blau leuchtet dann in einer viel helleren leuchtenden anderen Farbe zurück. Das Licht wird in eine andere Wellenlänge verwandelt und reflektiert. Somit haben Meerestiere, die fluoreszieren, die Fähigkeit, eine Farbe in eine völlig andere Farbe anderer Wellenlänge umzuwandeln!
Wozu könnte das gut sein? Zum Beispielt ist bekannt, dass Korallen ihre in ihnen lebenden Zooxanthellen schützen. Damit diese in ihnen lebenden Algen optimal Photosynthese betreiben können und für die Koralle Sauerstoff und Zucker produzieren können und dabei nicht vom UV-Licht verbrannt werden, schützt die Koralle ihren Symbionten die pflanzliche Zooxanthelle. Zum einen stellt sie eine Art Sonnenschutzmittel bereit und zum anderen hilft sie beim verschieben des Absorptionsspektrums, damit die Alge optimales Licht für ihre Fotosynthese erhält. Zurückgespiegelt wird dann eine ganz andere Bandbreite an Licht, die die Muster auf der Koralle entstehen lassen. Die Alge nutzt das zur Verfügung gestellte Licht, um damit dann optimal zu arbeiten. Die Fluoreszenz bietet somit sowohl den Koralllenpolypen als auch den Zooxanthellen, die in den Polypen sitzen Schutz. Denn wenn die Koralle im Rahmen ihrer Fluoreszenz UV-Licht absorbiert, verhindern sie gleichzeitig das Eindringen dieser schädlichen Strahlung bis ins das Innere des Korallenpolypen. Besonders wenn das Wasser besonders klar ist, benötigt der Korallenpolyp diesen Sonnenschutz, da er in dieser Zeit sehr anfällig ist, gerade bei hohen Wassertemperaturen. Dann kommen zwei Stressoren für die Koralle zusammen - erhöhte Wassertemperatur und UV-Licht, was die Koralle besonders empfindlich macht. Fluoreszenz kann also bevorzugt dem Schutz der Koralle dienen und stellt eine Anpassung an den Lebensraum dar. „Es wurde schon häufiger gezeigt, dass die Fluoreszenz eine effiziente, von vielen Organismen genutzte Möglichkeit ist, den schädlichen UV-Anteil des Sonnenlichts herauszufiltern“, schreiben Willy Daney de Marcillac von der Sorbonne Universität in Paris und seine Kollegen.

Somit haben Korallen und andere Meerestiere, die fluoreszieren, die Fähigkeit, eine Farbe in eine völlig andere Farbe anderer Wellenlänge umzuwandeln! Dr. Charles Mazel Ph.D. führender Bio-Fluoreszenz-Forscher und Erfinder der Fluotechnik: "Die Wahrscheinlichkeit, dass du ins Wasser gehst und etwas findest, ein fluoreszierendes Tier siehst, das niemand sonst in der gesamten Geschichte des Universums je gesehen hat, ist wahrscheinlich über neunzig Prozent! Einfach, weil überall auf der Welt so wenige Leute das bisher ausprobiert haben... "

1994 wurde GFP erstmals geklont und bringt in Laboren rund um den Globus alle nur denkbaren Pflanzen und Tiere zum Leuchten. Plattwürmer, Algen, E. coli, Pygmeenseepferdchen, Eidechsenfische... haben fluoresziert.

Die Bedeutung von GFP wurde erst 2008 erkannt, als das Nobel-Komitee Osamu Shimomura, Martin Chalfie, und Roger Tsien mit dem Nobelpreis in Chemie „für die Entdeckung und Entwicklung des grün fluoreszierenden Proteins - GFP“ auszeichnete.

Wie funktioniert dies nun konkret?

Verantwortlich für die Fluoreszenz ist ein winziges Protein mit dem Namen GFP (Grün fluoreszierendes Protein) dieses Protein lässt sich zum Beispiel in den Fotozellen der Qualle Aequorea victoria nachweisen. Eine Proteinform namens Aequorin bindet Calcium und gibt dabei blaues Licht ab. Dieses blaue Licht wird dabei vom GFP aufgesogen und strahlt dadurch angeregt für uns sichtbares grünes Licht ab.  

Der Mensch ist nur in der Lage drei verschiedene Farbe-Kanäle beim Sehen zu nutzen und er sieht zweidimensional, während ein Fangschreckenkrebse (Mantis Shrimp) über zwölf Farbkanäle und eine dreidimensionale Sicht verfügt. Ein viel breiteres Spektrum, das dem Aufwachsen und dem Leben in einem bereits dreidimensionalen Raum geschuldet ist.

Warum GFP so populär ist, liegt das vor allem daran, dass es als das Mikroskop des 21. Jahrhunderts angesehen werden kann. Durch den Einsatz von GFP kann gesehen werden, wann Proteine entstehen und wie sie sich entwickeln. Dies ist durch die Verbindung von GFP Genen mit dem Gen des gewünschten Proteins möglich. Das bedeutet, sobald ein Protein hergestellt wird, hat es GFP an sich. Da GFP fluoresziert, kann man nun die Zelle anleuchten und das charakteristische fluoreszierende Grün erscheint. Fluoreszierende Proteine finden sich in über 125 Spezien. Was aber ist ihre Funktion? Lukyanov und sein Team fanden heraus, dass GFP als Elektronenspender dienen können wenn sie angeregt werden. Ihrer Theorie, welche im Nature Chemical Biology veröffentlicht wurde, spendet das angeregte grüne     Chromophor (GFP) ein Elektron an einen Elektronenakzeptor und formt eine kurzlebige Zwischenreaktion. Ist kein Elektronenakzeptor verfügbar, bleibt das Protein dauerhaft gebleicht. Kommt es jedoch zur Reaktion, errötet das GFP.

Fluoreszierende Proteine sind in der Regel als passive Licht-Absorber bekannt und Emittenten erzeugen Biolumineszenz. Lukyanov hingegen vermutet, dass es die natürliche Funktion des GFP

sei, ein durch Licht aktivierter Elektonenspender zu sein. - ähnlich wie z.B. Chlorophyll Elektronen bei der Photosynthese spendet. 

Nicht nur, dass wir in Bali einige der schönsten und teilweise immer noch unberührten Riffe der Welt antreffen, so haben wir auch eine Verpflichtung, diese Riffe zu schützen und beim Wachstum zu unterstützen. Ob ein Riff gesund ist und ob dort Eier und Spermien wachsen, deren Wachstum anhand der Proteinzunahme zu verzeichnen ist, lässt sich mit diesere Fluoreszenz nachweisen und auch sehen. Vertile Eier können abgesammelt, befruchtet, vermehrt und wieder ausgepflanzt werden. Dies kann hier in Bali entdeckt und erforscht werden. Es ist magisch all die verschiedenen Meereskraturen zu beobachten, die hier in Amed an der Küste zu finden sind. Amed Scuba zeigt unseren Gästen die schönsten Tauchplätze dieser Insel und führt ein, in die faszinierende Unterwasserwelt der Insel. Fluo-Tauchgänge zeigen dabei noch ein erweitertes Spektrum dieser wundervollen, magischen Unterwasserwelt. 

Der wahre Grund für die Fluoreszenz in Korallen ist heute noch nicht geklärt und bei komplexeren Lebewesen noch völlig unklar. Das Thema Fluoreszenz erweitert alle Grenzen des Verständnisses und bleibt auch in der Wissenschaftsgemeinschaft so umstritten wie es faszinierend zugleich. Dient diese Fluoreszenz der Kommunikation zwischen unterschiedlichen Arten? Was sehen andere Meerestiere in den fluoreszierenden Merkmalen?  Wie erkunden und sehen andere Meerestiere diese visuellen Systeme, dienen sie der Tarnung, entziffern Fische hier irgendwelche Botschaften? Farben und Muster verändern sich, um Emotion und Stimmung auszudrücken und dokumentieren Veränderungen im Tagesablauf. Doch welche Rolle spielt die Fluoreszenz im täglichen Leben der Meerestiere? Grünen Blennies werden z.B. plötzlich rosa. Das uns bereits vertraute Hausriff beginnt in anderen Farben zu leuchten und begeistert mit leuchtenden Organismen wie Weichkorallen, Steinkorallen, Fischen, Schnecken und anderen Arten. Einige Korallen scheinen zu erglühen, während andere derselben Spezies keine Veränderung zeigen; einige Hartkorallen zeigen sogar unterschiedliche Muster innerhalb der einzelnen Koralle selbst! Eine wirklich coole Entdeckung war, dass die Pygmäen-Seepferdchen Fluoreszenz zeigen und sich leicht von der Fächerkoralle farblich abheben! Es gibt noch so viel mehr zu erforschen und noch keine ausreichende Erklärungen für diese Phänomene. Neue Entdeckungen werden gemacht, doch mit jeder Antwort scheinen nur noch mehr Fragen aufzukommen. In einer Umgebung, die von Blau dominiert wird, werden helle Farben schnell in nur wenigen Fuß absorbiert, aber Fluoreszenz ist eine Möglichkeit, helle Farben zu erhalten. 

Die Bereiche Farbsehen und Sehverhalten, Farbwechsel und Farbsignale dienen der Kommunikation der Tiere untereinander. Sie dienen der Tarnung genauso wie den Hinweisen für andere Tiere. Doch was genau wollen sie damit ausdrücken? Eine fremde Sprache lässt die Tiere vielleicht durch die Farbe miteinander sprechen. Ein ähnliches Phänomen, wie es zum Beispiel auch die Blüte mit ihren Bestäubern aufrecht erhält, indem sie ihnen leuchtende Saftmale zur Verfügung stellt, um einen Weg zu dem süßen Necktar zu finden. Könnte es hier unter Wasser ähnliche Funktionen haben? Ein farbenfrohes Tier wird früher gesehen, soll es ein Hinweis sein, dass die Koralle kein Futter darstellt und als Warnung für mögliche Angreifer dienen? Korallen benutzen Fluoreszenz als Teil ihres Farbkommunikationskanals. Es könnte eine Art sein, noch bunter zu sein als bunt und  sofort ins Auge zu fallen?

https://royalsocietypublishing.org/rsif/doi/10.1098/rsif.2021.0418