Kaikki fluoresoivat proteiinit kasvavat näissä korallissa. Kuva: Michael Lesser ja Charles Mazel, NOAA Ocean Explorer
Jokainen, joka on mennyt sukellukseen tai snorklaamaan koralliriutta, ei todennäköisesti koskaan unohda näiden vedenalaisten yhteisöjen häikäiseviä värejä ja muita maallisia muotoja. Maailman monimuotoisimmista luontokohteista sijaitsevien riuttojen arvo on 400 miljardia dollaria vuodessa turistidollarina ja niiden tarjoamissa ekosysteemipalveluissa, kuten rantojen puskuroinnissa myrskyistä ja luontotyypin tarjoamiseksi ihmisille syömille kaloille.
On kuitenkin tunnettu tosiasia, että koralliriutat ympäri maailmaa ovat vähentymässä pilaantumisen ja valtamerten nopeasti lämpenemisen ansiosta. Riuttamatkojen määrittäminen ja toimenpiteiden suunnittelu niiden suojelemiseksi edellyttää kuitenkin tapaa mitata terveys tarkasti. Tutkijoilla on taipumus luottaa invasiivisiin, vahingollisiin tekniikoihin selvittääkseen, kuinka korallit selviytyvät, tai muuten he suorittavat raa'at pistetarkastukset riutan terveyden määrittämiseksi pelkästään korallin värin perusteella. Mutta nyt tutkijat ovat ilmoittaneet uuden menetelmän korallien terveyden määrittämiseksi, joka perustuu korallien fluoresoivan hehkuvuuden mittaamiseen.
Kyllä, hehku. Korallit tuottavat luonnollisesti fluoresoivia proteiineja, jotka hehkuvavat vihreänä vihreänä, kun niitä nähdään sinisessä valossa - melkein kaikilla koralliilla on tämä fysiologinen ilmiö.
"Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa seurataan korallien fluoresenssin ja fluoresoivien proteiinitasojen dynamiikkaa lämpötilastressin aikana, ja se osoittaa, että korallien fluoresenssia voitaisiin käyttää korallin stressin varhaisena indikaattorina", kertoi Kalifornian yliopiston meribiologi Melissa Roth., Berkeley (aikaisemmin Scripps Institution of Oceanography, Kalifornian yliopisto, San Diego), sähköpostissa. "Koska korallien fluoresenssi voidaan mitata ei-invasiivisesti kentällä, se voisi olla tärkeä väline riuttojen hallinnassa", hän sanoi. Roth ja hänen kollegansa Dimitri Deheyn kuvasivat havainnonsa tällä viikolla tieteellisissä raporteissa .
Korallin hehkuvuus riippuu suurelta osin toisesta organismiryhmästä, dinoflageloivista levistä. Korallit ovat itse asiassa symbioottinen kokoonpano ja nämä mikroskooppiset dinoflagellatoivat levät - dinoflagellates auttavat korallit saavuttamaan ravintoa, mikä puolestaan polttaa koralliriuttojen kasvua. Pienet organismit ovat myös vastuussa korallien tyypillisen ruskehtavan sävyn antamisesta.
Mutta dinoflagelaatit voivat hylätä aluksen stressitekijöiden, kuten lämpötilan nousun, vuoksi, joka tunnetaan korallien valkaisuna. Jätettyinä yksinään ilman dinoflagelaattipeittoaan korallien luonnollisesti valkoinen iho tulee räikeästi näkyväksi. Koralli voi elää vähän aikaa dinoflagellate-maastamuuton jälkeen, mutta ei kauan. Jos levät eivät palaudu, koralli kuolee.
Tietäessään tämän, Roth ja Deheyn päättivät tutkia kuinka korallin fluoresenssi saattaa heijastaa korallin nykyistä tilaa ja sen dinoflagellaattien suhdetta. He päättivät käyttää kokeissaan Acropora yongeiä, yleisesti haarautuvaa korallia, koska se on usein yksi ensimmäisistä korallista, joka osoittaa stressiä ja valkaisua riutalla. He altistivat yksittäiset korallit yhdelle laboratoriossa olevista kahdesta erilaisesta kokeellisesta asetuksesta. Joissakin säiliöissä ne pumpallisivat korallit kylmällä vedellä, toisissa korallit sekoittivat kuumassa vedessä. Toinen koralliryhmä toimi kontrollina. Sitten he antoivat korallien suolakurkkua lämpötilan säätelemissä vesissä melkein kolmen viikon ajan.
Tutkijat havaitsivat selvän korrelaation valkaisuasteen ja korallin fluoresoivien proteiinien pitoisuuden välillä, mikä puolestaan määritteli sen hehkuvuuden voimakkuuden. Ensimmäisen 4-5 päivän aikana sekä kylmä- että lämpökäsiteltyjen korallien fluoresoiva proteiinikonsentraatio ja hehku laski. Mutta 20 vuorokauden kokeen loppuun mennessä kylmäjännitetyt korallit olivat sopeutuneet ja palautuneet normaalille fluoresenssitasolleen. Lämpörasitellut korallit puolestaan valkaisivat ja alkoivat hehkua entistä voimakkaammin, luultavasti siksi, että niiden dinoflagelaattiyhteisöt eivät enää estäneet korallin taustalla olevaa fluoresenssia. Kuten supernova ennen tähden lopullista romahtamista, korallit lähettävät tasaisen voimakkaan hehkuvirran juuri ennen väistämätöntä kuolemaansa.
Korallikuvat valkoisen valon (vasen paneeli) ja sinisen valon (oikeat paneelit) alla osoittavat, kuinka kuumuudelle altistetut korallit lopulta valkaisivat ja kasvattivat fluoresoivaa hehkua kokeen loppuun mennessä. Kuva: Melissa Roth, tieteelliset raportit
Kuoleman jälkeen hehku lopettaa. Riuttajärjestelmässä luunvalkoinen koralli peittyy vähitellen viherleväkalvolla, joka peittää nyt kuolleen organismin rauniot.
Kun korallit alkavat valkaista, luonnonsuojelijoilla tai villieläinten hoitajilla on muutama vaihtoehto riuttojen auttamiseen, kun ne alkavat laskea ja usein kuolevat. Mutta jos he tarttuvat ongelmaan etukäteen, he voisivat yrittää auttaa korallia strategioilla, kuten varjostuksella keinotekoisilla rakenteilla tai sedimenteillä, lisätä veteen antioksidantteja tai ottaa käyttöön syvempiä dinoflagelaatteja, vaikka näitä mahdollisia pelastusmenetelmiä validoivia tieteellisiä tutkimuksia puuttuu.
Tätä uutta löytöä, Roth toivoo, voidaan käyttää riuttojen romahtamisen ennaltaehkäisyyn, ja se toimii eräänlaisena kanarikana hiilikaivoksessa hätätilanteessa olevien korallien kohdalla. "Johtajat voisivat keskittyä riutan herkeimpiin koralliin, kuten haarautuviin koralliin, ja etsiä fluoresenssin nopeita pudotuksia varhaisen merkkinä stressistä", Roth sanoi. Tämä antaisi heille noin viikon mittaisen ikkunan toimia ennen kuin täysivalkaisu alkoi. "Valkaisu olisi kuin sydänkohtaus", hän selitti. "Mieluummin havaitset korkean verenpaineen merkkejä tai valtimoiden tukkeutumista sydänkohtauksen hoitamiseksi ja välttämiseksi."
Johtajat, jotka haluavat visualisoida riutansa terveydentilan, voivat tarkkailla hehkua sinisellä taskulampulla ja keltaisella suodattimella snorkkerimaskinsa yläpuolella tai he voivat kuvata ilmiön kameralla, jolla on nämä samat ominaisuudet. Jos johtajat havaitsevat korallinhehkulan alun pudotuksen, joka osoittaa esimerkiksi lähestyvän ongelman, voidaan ehkä ryhtyä välittömiin toimiin riutan pelastamiseksi.
”Joten ajatuksena on, että voimme käyttää korallien fluoresenssia korallien terveyden varhaisena indikaattorina ennen valkaisua, mikä voisi tosiasiassa antaa esimiehille aikaa tehdä jotain, jos he haluaisivat toimia riutan suojelemiseksi. Se voi tietenkin olla vaikeaa laajassa mittakaavassa ", hän selitti ja lisäsi, että" kun riuttojen pilaantuminen harvat, joita olemme jättäneet, voidaan suojata aggressiivisemmin ".
Kirjailijat kirjoittavat, että tarvitaan lisätutkimuksia siitä, miten nämä löydökset voivat koskea muita korallilajeja. He myös toivovat, että tulevissa tutkimuksissa yhdistetään biologia tekniikkaan auttamaan suunnittelemaan digitaalinen kuvantamisjärjestelmä, joka tarttuu paremmin ja määrittelee, missä määrin korallit muuttavat hehkuaan.
