Koralliriutat, rehevät elinympäristöt, joissa asuu ehkä neljäsosa valtameren lajeista, kuolevat hälyttävästi. Yhdistyneet Kansakunnat arvioivat, että jos valtameren lämpötila nousee ennustetulla tavalla, mikään 29: stä riistasta, jotka on lueteltu UNESCO: n maailmanperintökohteina, ei edelleenkään toimi toiminnallisissa ekosysteemeissä vuoteen 2100 mennessä. Tällaiset synkät mahdollisuudet ovat kannustaneet tutkijoita valmistautumaan pahimpaan ajattelemalla laatikon ulkopuolella. .
Havaijilla toimiva joukkue on käyttänyt jäätymisenestoliuosta, joka on täynnä kultahiukkasia ja nopeasti sulavia lasereita, ensimmäistä kertaa kryogeenisesti jäädyttänyt ja sulanut onnistuneesti korallin toukkia. Läpimurto voisi mahdollistaa korallilajien biopankkien säilyttäen riuttojen häviävän monimuotoisuuden ympäri maailmaa. Kryogeeniset aineet voivat myös auttaa palauttamispyrkimyksiä pitämällä korallin toukkien jäädytettyä varastoa valmiina asuttamaan uudelleen kuolleet tai kuolevat riutat.
"Voimme jäädyttää toukat, voimme tuoda ne takaisin ja ne ovat elossa", sanoo Smithsonian Conservation Biology Institute (SCBI) -korallibiologi Mary Hagedorn. Seuraavat vaiheet, hän huomauttaa, ovat sen varmistaminen, että korallit voivat toimia riuttalla riutta-asteikolla ja prosessin skaalaaminen suuren määrän korallien valmistamiseksi.
Konfokuskuvat päivän 3 toukkista, jotka osoittavat fluoresenssin GFP: stä (vasen) ja DyLight-päällystettyjen kulta nanorodipartikkeleiden jakautumista toukkoa ympäröivään suoja-aineeseen (oikealla). (Smithsonian Conservation Biology Institute) Hagedorn-yhteistyönä kirjoitettu tutkimus on äskettäin julkaistu tieteellisissä raporteissa, jossa selvitetään, kuinka sieni-korallin ( Fungia scutaria ) toukat pakastettiin menestyksekkäästi ja elvytettiin kehittyäkseen normaalisti ja uimaan jopa 12 tuntia. Tutkijat olisivat innoissaan, jos maailman hajotetut koralliriutat voisivat nauttia niin menestyksekkäästä toisesta näytöksestä.
Riutat ja hämmästyttävä biologinen monimuotoisuus ovat piirissä nopeasti muuttuvasta ilmastosta. Laajalle levinneitä seurauksia jopa maapallonvaraisille ihmisille ovat vähentyneet ruokavarat ja asutun rannikon tuhoisa eroosio. Ja suuret riuttakuolemat eivät ole vain ennustekysymyksiä, ne ovat jo todellisuutta. Massiivinen korallien valkaisutapahtuma 2014-17 rasitti 75 prosenttia maailman riutoista ja tappoi noin 30 prosenttia korallista kuuluisassa Suuressa Valliriutassa. Tällaiset jaksot ovat tulossa niin yleisiä, että tuoreessa kansallisessa ilmastotutkimuksessa esitetään, että korallien valkaisusta tulee vuosittainen tapahtuma Havaijin saarilla ja Amerikan Samoassa vuoteen 2040 mennessä.
Korallit voivat mukautua muuttuviin ympäristöihin, mutta paikoin tahti on yksinkertaisesti liian nopea. Mahdollisuus jäätyä ja reanimoida niitä voi auttaa ostamaan jonkin aikaa.
Phalloidiinivärjäys: Koko mitattuna phalloidiinin fluoresoivat mikroskooppikuvat kehittyvistä F. scutaria-toukista, jotka on värjätty aktiinille. (Smithsonian Conservation Biology Institute) Korallin jäädyttäminen osoittautui suhteellisen helpoksi, Hagedorn sanoo. Toukat yksinkertaisesti upotettiin nestemäiseen typpeen sen jälkeen, kun niitä oli käsitelty tietyn tyyppisellä jäänestesuoja-aineella ”jäätymisenestoaineella”, joka oli erityisesti suunniteltu auttamaan niitä jäätymään tasaisesti ilman jääkiteiden muodostumista.
"Jääkiteet ovat todella nemesis", hän sanoo. ”Jäätymisprosessin aikana voi muodostua pieniä ytimiä, ja voit ajatella niitä lumihiutaleina. Mutta et halua, että nuo lumihiutaleet kasvavat suuremmiksi jääkeihteiksi, jotka tuhoavat solut. ”Vastoin myönteisesti jääkiteiden ongelma on todella pahimmassa pakastettujen näytteiden lämpenemisen aikana.
"Kuvittele vettä, joka jäätyy hitaasti, ja se kohta, jossa muutama kide kasvaa yhtäkkiä suhteellisen nopeasti jäisiksi sirpaleiksi, kun se jäätyy", selittää Jonathan Daly, paperille johtava kirjailija ja jatkotutkijatohtori SCBI: ssä ja Havaijin instituutiossa. Biologia. "Se tapahtuu tietyllä lämpötila-alueella, ja tulet tämän alueen läpi jäähtyessään, mutta myös lämpimästi."
Suurin osa solukuolemasta tapahtuu lämpenemisprosessin aikana, mutta tutkijat voivat estää jääkiteiden muodostumisen sulattamalla korallin toukat nopeasti. Nopeuden saavuttamiseksi joukkue käytti tekniikkaa, jonka avulla Hagedorn hiotti Zebrafish-alkioita yhdellä-kahdella lävisteellä kiinteitä kultahiukkasia ja laservaloa.
Hollywood-laserit voivat olla tarpeeksi kuumia ulkomaalaisen höyrystämiseksi, mutta laboratorioversiot eivät silti voineet siirtää lämpöä nopeasti ja tasaisesti tarpeeksi pienen alkion sulattamiseksi ilman apua. Joten tutkijat esittelivät pakkasnesteliuoksessa jakautuneita nanogold-hiukkasia, jotka absorboivat laserista tulevaa valoa ja muuttivat se lämmöksi, joka toi korallin onnistuneesti pois syväjäädytyksestään. "Se sulaa sekunnissa", Daly sanoo.
Jonathan Daly kylmäsäilyttävät korallin toukat. (Gary Cranitch / Suuri Valliriutta -säätiö) Elävien korallien jäädyttämisellä on mahdollisuus säilyttää tulevaisuuden biologinen monimuotoisuus säilyttämällä koko koralligenetiikka. "Meillä ei ole aavistustakaan siitä, kuinka voisimme käyttää tätä materiaalia 100 vuoden kuluttua, mutta sen tekeminen nyt, vaikka riuttoilla on edelleen paljon monimuotoisuutta ja menettämme sen erittäin nopeasti, on todella tärkeää", Hagedorn sanoo. Neljätoista lajia koralli-siittiöitä ja alkioita, jotka on kerätty Suuren Valliriutan alueelta, on jo pakastettu Australian Taronga Western Plains -eläintarhassa ja kymmenen muuta USDA: n kansallisessa eläinsuojeluohjelmassa merellepääsyssä sijaitsevassa Fort Collinsissa, CO.
Tallennetut siemennesteet edellyttäisivät pariliitosta elävien munien kanssa, mutta Australian merentutkimusinstituutin ja Melbournen yliopiston edustaja Madeleine van Oppen sanoo, että tämä saavutus muuttaa peliä osoittamalla kykyä jäädyttää kokonainen organismi, joka toivottavasti voi sulautua. elämään ja kasvamaan.
"On erittäin tärkeää säilyttää nykyinen geneettinen monimuotoisuus, jotta voimme tulevaisuudessa käyttää sitä paljon kuin kasvilajeille kehitettyä siemenpankkia", van Oppen jatkaa. ”Ihmiset voivat mennä takaisin ja tehdä viljakasveja, jotka saattavat olla paremmin kuivuus- tai kuumuuskestäviä, koska heillä on geneettisen monimuotoisuuden pankki, jonka avulla he voivat tehdä niin. Joten jos voimme tehdä jotain samanlaista kuin Global Seed Holvi koralleille, se tulee olemaan erittäin voimakas tulevaisuuteen. "
Valitettavasti tulevaisuus ei ole vielä täällä. Sienikoralli oli jäädytetty, koska sen toukat olivat pieniä ja niiden kanssa oli helppo työskennellä. Nyt joukkue haastetaan muuttamaan kaikkea pakkasnestekoostumuksesta laserasetuksiin, jotta suurempia, riuttarakentavia korallit voidaan säilyttää samalla tavalla. "Uskomme sen olevan skaalautuva", Hagedorn sanoo.
Aikuisten sieni-koralli (F. scutaria). (Smithsonian Conservation Biology Institute) Toinen haaste on operaation koon laajentaminen huomattavasti, jotta sitä voitaisiin käyttää riuttakorjaamiseen.
"Meidän on siirryttävä jäädyttämään satoja näitä asioita satoihin tuhansiin, jotta saamme jopa korallit elämään riutalla", Hagedorn sanoo. Jos tällaisia toukkia voidaan säilyttää kryogeenisesti, se nostaa mahdollisuuden korallien hitaasti lisääntymisasteen ylilataamiseen. Korallin kutuminen tapahtuu vain olosuhteiden ollessa täydelliset, kerran vuodessa ja vain muutaman päivän ajan.
”Jos pystymme rakentamaan pakastettujen toukkien varastotilan, jonka voisimme vetää ulos pakastimesta aina, kun tarvitsemme palauttaa riutta, se voitaisiin tehdä milloin tahansa vuoden aikana, joten et ole rajoittunut korallien kutuapahtumiin. Se olisi tietysti aivan upeaa ”, van Oppen sanoo. "Se olisi erityisen totta, jos voisit yhdistää sen joihinkin meneillään oleviin töihin yrittääksesi kehittää lämpöä sietävämpiä korallivaroja."
Kerran jäätyneiden korallien käyttöönotto ei välttämättä osoita kovin onnistuneita paikoissa, joissa riuttojen kuoleman aiheuttaneet olosuhteet ovat edelleen olemassa. Mutta jos koralliympäristöt paranevat tai jos ihmiset voivat luoda tulevia olosuhteita kestävämpiä korallit, on olemassa suuri mahdollisuus, että meillä on sulavien ja palvelevien kryogeenisten korallien populaatio, joka on valmis hyödyntämään sitä.
