Korallrifi ehitamiseks kulub tuhandeid aastaid, kuid see võib hetkega kaduda.
Seotud sisu
- Süvavee korallid hõõguvad nende ellu
- Viimane pleegitamisüritus võib küll läbi olla, kuid karid on endiselt ohus
Süüdlaseks on tavaliselt korallide pleegitamine - soojeneva veega ägenenud haigus, mis tänapäeval ähvardab riffe kogu maailmas. Halvim registreeritud pleegitamisündmus tabas Vaikse ookeani lõunaosa aastatel 2014–2016, kui ookeani temperatuuri tõusule järgnes järsk sooja El Niño vete sissevool, mis traumeeris Suure Vallrahu. Vaid ühe hooaja jooksul hävitas pleegitamine peaaegu veerandi tohutust ökosüsteemist, mis ulatus kord Korallimere kaudu ligi 150 000 ruutmiili.
"Nii kohutav kui see ka polnud, oli pleegitamine sündinud äratus, " ütleb molekulaarbioloog Rachel Levin, kes pakkus hiljuti välja julget tehnikat nende peamiste ökosüsteemide päästmiseks. Tema idee, mis avaldati ajakirjas Frontiers in Microbiology, on lihtne: tervislike sümbiontide leidmise asemel pleegitatud koralli looduses taasasustamiseks peaks neid hoopis laboris töötama. Arvestades, et see nõuaks looduse olulist rikkumist, segab ettepanek tõenäoliselt vastuolulisi veekogusid.
Kuid Levin väidab, et aja jooksul, kui kogu maailmas toimub karide korraldamine, võib potentsiaalne väärtus olla väärt riski.
Levin õppis vähktõve farmakoloogiat bakalaureuseõppes, kuid vaimustus mereteaduslike kursuste ajal vesiviljelust ohustavatest ohtudest. Teda tabas tõsiasi, et erinevalt inimeste haiguste uurimisel oli ookeani tervise taastamise nimel palju vähem teadlasi. Pärast kooli lõpetamist kolis ta Californiast Sydneysse, Austraaliasse doktorikraadi saamiseks. Uus-Lõuna-Walesi ülikooli mere bioinnovatsiooni keskuses lootusega rakendada oma teadmisi inimeste haiguste uurimisel korallide osas.
Meditsiinis võtab teadlane uue ja vastuolulise ravi proovimiseks sageli tõsise haiguse ohu (st kahe naise tervisliku muna ühendamine ühe mehe spermaga, et saada “kolme vanemaga laps”). Sama kehtib keskkonnateaduse kohta - teatud määral. "Nagu kohutav haigus [inimestes], kui inimesed mõistavad, kui halb on olukord muutumas, hakkavad teadlased proovima pakkuda palju enamat, " sõnab Levin. Keskkonna säästmise osas on aga vähem pooldajaid, kes soovivad rakendada riskantseid murrangulisi tehnikaid.
Kui tegemist on rifidega - ülioluliste merepiirkondade jaoks, mis varitsevad hämmastavalt palju mitmekesisust ja kaitsevad maamassid tormide, üleujutuste ja erosiooni eest -, võib kõhklus lõppeda surmaga.
Korallide pleegitamine on sageli esitatud koralli surmana, mis on pisut eksitav. Tegelikult lubab korallil õitseda just sümbiootilise liidu lagunemine. Koralliloom ise on nagu hoone arendaja, kes ehitab kõrghoone korterikompleksi tellinguid. Arendaja üürib iga miljardit tuba üherakulistele fotosünteetilistele mikroobidele nimega Symbiodinium.
Kuid sel juhul teeb Symbiodinium vastutasuks turvalise elukoha eest fotosünteesi abil korallile toitu. Pleegitatud korall seevastu on nagu mahajäetud hoone. Kuna üürnikud ei söögi, sureb korall lõpuks ära.
Kuigi pleegitamine võib olla surmav, on see tegelikult koralli nutikas evolutsioonistrateegia. Eeldatakse, et Symbiodinium säilitab oma tehingu lõpu. Kuid kui vesi muutub liiga soojaks, lõpetavad nad fotosünteesi. Kui seda toitu napib, saadab korall väljatõstmisteate. "See on nagu halva üürniku omamine - te vabanete sellest, mis teil on, ja uurite, kas leiate paremaid, " räägib Levin.
Kuid kuna ookeanid soojenevad jätkuvalt, on raskete üürnike leidmine raskem ja raskem. See tähendab, et väljatõstmine võib olla riskantne. Soojendavas ookeanis võib korallloom surra enne, kui ta leiab paremad üürnikud - stsenaarium, mis on riffide ökosüsteemid planeedi ümber hävitanud.
Levin soovis selle probleemi lahendada, luues selgesõnalise retsepti supersümbionti ehitamiseks, mis suudaks pleegitatud korallid taasasustada ja aidata neil püsida kliimamuutuste käes - sisuliselt täiuslikel üürnikel. Kuid ta pidi alustama väikesest. Tol ajal oli nii palju auke ja lünki, mis takistasid meil edasi minna, ”räägib naine. "Kõik, mida ma teha tahtsin, oli näidata, et me saaksime [ Symbiodinium ] geenitehnoloogid teha ."
Isegi see osutuks kõrgeks korralduseks. Esimene väljakutse oli see, et vaatamata sellele, et Symbiodinium on üherakuline organism, on ta raskekujuline genoom. Tavaliselt on sümbiootiliste organismide genoomid sujuvamad, kuna nad sõltuvad suurema osa oma vajadustest peremeesorganismides. Kuigi teiste liikide genoomid on umbes 2 miljonit aluspaari, on Symbiodinium'i genoom 3 suurusjärku suurem.
"Nad on alandlikud, " ütleb Levin. Tegelikult on kogu inimese genoom vaid pisut vähem kui 3 korda suurem kui Symbiodinium .
Isegi pärast seda, kui DNA sekveneerimise edusammud võimaldasid nende genoomide dešifreerimist võimalikuks, polnud teadlastel veel aimugi, milleks 80 protsenti geenidest on ette nähtud. "Meil oli vaja tagasi tõmmata ja kokku panna, milline geen tegi seda organismi, " räägib Levin. Dinoflagellaatideks nimetatud fütoplanktoni rühma liige Symbiodinium on uskumatult mitmekesine. Levin pööras tähelepanu kahele peamisele Symbiodinium tüvele, mida ta võis oma laboris kasvatada.
Esimene tüvi, nagu enamik Symbiodiniumit, oli tundlik kõrgete temperatuuride suhtes, mis põhjustavad korallide pleegitamist. Keerake kuumutusketast paar sälku üles ja see kripel oli röstine. Kuid teine tüvi, mis oli eraldatud haruldastest korallidest, mis elavad kõige soojemas keskkonnas, tundus kuumuse suhtes läbitungimatu. Kui ta saaks aru, kuidas need kaks tüve valgendamise tingimustes oma geenide moodustasid, võib ta leida geneetilise võtme uue ülitüve loomiseks.
Kui Levin kuumuse välja lülitas, nägi ta, et Hardy Symbiodinium suurendas antioksüdantide ja kuumašoki valkude tootmist, mis aitavad kuumuse põhjustatud rakukahjustusi heastada. Pole üllatav, et tavaline Symbiodinium seda ei teinud. Seejärel pööras Levin tähelepanu sellele, kuidas leida lahendus, kuidas sisestada nõrgemasse Symbiodiniumisse rohkem koopiaid nendest üliolulistest soojust taluvatest geenidest, luues tüve, mis on kohandatud elama parasvöötme korallidega, kuid abivajavate vahenditega ookeanide soojenemiseks.
Uue DNA saamine dinoflagellaadirakku pole lihtne ülesanne. Pisikestena on need rakud kaitstud soomustatud plaatide, kahe rakumembraani ja rakuseinaga. "Saate läbi, kui lükkate piisavalt kõvasti, " ütleb Levin. Kuid siis võib jällegi rakke tappa. Nii küsis Levin abi ebatõenäoliselt koostööpartnerilt: viirus. Lõppude lõpuks on viirused "arenenud selleks, et suuta geenid panna peremehe genoomi - just nii nad ellu jäävad ja paljunevad", ütleb ta.
Levin isoleeris Symbiodiniumi nakatanud viiruse ja muutis seda molekulaarselt nii, et see ei tapnud enam rakke. Selle asemel muutis ta selle healoomuliseks manustamiseks mõeldud süsteemiks soojust taluvatele geenidele. Levin väidab, et viiruse kasulik koormus võiks kasutada bakterite kasutataval looduslikul protsessil põhinevat läbimurde geeni redigeerimise tehnikat CRISPR, et lõigata ja kleepida need lisageenid Symbiodinium'i genoomi piirkonda, kus nad oleksid väga kõrgel kohal väljendas.
See kõlab piisavalt otsekoheselt. Kuid segamine elava ökosüsteemiga pole kunagi lihtne, ütleb Birminghami Alabama ülikooli bioloogiaprofessor Dustin Kemp, kes uurib kliimamuutuste ökoloogilisi mõjusid korallriffidele. "Ma toetan neid lahendusi, et säilitada ja geneetiliselt aidata, " ütleb Kemp. Kuid "tuhandete aastate jooksul kujunenud rifide taastamine on väga hirmutav ülesanne."
Arvestades ainult ühe koralliliigi sees elavate Symbiodinium tüvede hämmastavat mitmekesisust, isegi kui geneetilise muundamise jaoks oleks olemas tugev süsteem, küsib Kemp, kas selle mitmekesisuse taastamiseks oleks kunagi võimalik insenerida piisavalt erinevaid üldsümbiodiiniumi . “Kui raiute vana kasvu metsa maha ja lähete siis välja ning istutate paar männi, kas see on tõesti metsa säästmine või taastamine?” Küsib Kemp, kes polnud uuringuga seotud.
Kuid Kemp nõustub, et rifid surevad murettekitava kiirusega, liiga kiiresti, et Symbiodiniumi loomulik evolutsioon saaks sammu pidada. "Kui korallid areneksid kiiresti [soojeneva vee] käitlemiseks, siis arvaksite, et oleksime seda praeguseks juba näinud, " ütleb ta.
Suurbritannia Ida-Anglia ülikooli mere mikrobioloog ja fütoplanktoni geneetiliselt muundamise pioneer Thomas Mock juhib samuti tähelepanu sellele, et dinoflagellate bioloogia on endiselt suures osas saladuses. “Minu jaoks on see jama, ” ütleb ta. “Kuid nii see tavaliselt algab. Provokatiivne argument on alati hea - see on väga keeruline, kuid alustame kuskilt ja vaatame, mida me saavutada saame. ”Hiljuti teatas Austraalia valitsuse teadusosakond CSIRO, et kavatseb rahastada laboreid koralli sümbiontide geneetiliste modifikatsioonide uurimiseks.
Inimeste tervise osas - näiteks inimeste kaitsmine selliste laastavate haiguste eest nagu malaaria või Zika - on teadlased olnud valmis proovima drastilisemaid tehnikaid, näiteks vabastama sääsed, mis on geneetiliselt programmeeritud surmavate geenide edasiandmiseks. Korallide päästmiseks vajalikud geneetilised modifikatsioonid pole Levini sõnul sugugi nii äärmuslikud. Ta lisab, et enne geneetiliselt muundatud Symbiodinium'i keskkonda viimist surevate korallrifide taasasustamiseks on vaja palju paremini kontrollitud laborikatseid.
"Kui me räägime" geneetiliselt muundatud ", siis me ei muuda neid liike oluliselt, " ütleb ta. „Me ei tee väga mutantseid asju. Kõik, mida me proovime teha, on anda neile täiendav koopia geenist, mida nad peavad juba aitama ... me ei taha olla hullud teadlased. "
