Forskere 3D-printer kunstige koraller med levende mikroalger

Koraller er simple polypdyr, der har mikroalge-symbionter i deres væv og aflejrer et komplekst kalkskelet, som er byggestenen for tropiske koralrev. Mikroalgerne fikserer CO₂ vha. fotosyntese og danner organisk stof, der forsyner koraldyret med energi. Koraller lever i et omskifteligt miljø, hvor sollyset varierer meget, men de har udviklet mekanismer, der tillader dem at have en høj tæthed af mikroalger i koralvævet (ca 1 million per cm²) uden, at de skygger for hinanden.

Professor Michael Kühl fra Biologisk Institut, som har deltaget i studiet, forklarer:
- ”Artiklens førsteforfatter Daniel Wangpraseurt og jeg selv har i en årrække kortlagt de optiske egenskaber i koraller og vist, at lysspredningen i både væv og kalkskelettet effektivt omfordeler lyset henover koralkolonien. Herved udlyses mikroalgerne fra flere sider og dette modvirker lysbegrænsning i de tæt pigmenterede koraller. Inspireret af vores studier af naturlige biofilm og koraller er det nu lykkes, at 3D-printe levende strukturer som efterligner korallerne optiske egenskaber.”

Forskerne har benyttet en avanceret 3D printer udviklet på University of California San Diego, som gør det muligt at printe stukturer, der ligner korallers kalkskelet. Oven på disse strukturer 3D-printede forskerne så mikroalger i en gel, som simulerer forholdene i koralvæv. Mikroalgerne vokser til meget høje tætheder på næsten 1 milliard celler per cm³ i de printede strukturer, hvor der stadig er lys flere mm nede. Til sammenligning bliver mikroalger i tætte kulturer og biofilm allerede lysbegrænsede med en tykkelse på nogle få tiendedele af en mm.

Michael Kühl uddyber:
- ”Dette studie viser, hvordan et detaljeret kendskab til naturlige organismers økologiske tilpasninger, som er opnået via grundforskning, kan inspirere til nye løsninger indenfor anvendt forskning. Vi kan nu designe bedre bioreaktorer, til mere effektiv dyrkning af mikroalger, ved at printe dem i strukturer, der replicerer de gode lysforhold i koraller. Samtidig åbner det også helt nye muligheder indenfor den biologiske forskning, hvor vi f.eks. kan udnytte 3D-print af levende strukturer til at konstruere bedre modelsystemer i laboratoriet, som simulerer celler/mikroorganismers naturlige miljøforhold.”  

Fra dansk side har studiet været støttet af Carlsbergfondet (via et Distinguished Postdoc fellowship til Daniel Wangpraseurt og en apparaturbevilling til Michael Kühl) og VILLUM FONDEN  (via en VILLUM Experiment bevilling til Michael Kühl).