Korallrifid, lopsakad elupaigad, kus elab võib-olla veerand ookeani liikidest, surevad murettekitava kiirusega. ÜRO kavandab, et kui ookeanitemperatuur tõuseb prognooside kohaselt, ei asu ükski 29-st UNESCO maailmapärandi nimistusse kuuluvast rifist aastaks 2100 funktsionaalseid ökosüsteeme. Sellised nukrad võimalused on ajendanud teadlasi halvimateks valmistuma, mõeldes väljale .
Kasutades kuldosakestega koormatud külmumisvastast lahust ja kiire sulamislaseriga, on Hawaiil asuv meeskond esimest korda krüogeenselt külmutanud ja edukalt sulatatud korallide vastsed. Läbimurre võimaldaks koralliliikide biopangandusel säilitada riffide kaduvat mitmekesisust kogu maailmas. Krüogeenika võib aidata taastamispüüdlusi ka säilitades korallvastsete külmutatud varu, mis on valmis surnud või surevate rifide taasasustamiseks.
“Saame vastseid külmutada, neid tagasi tuua ja nad on elus, ” ütleb Smithsoniani looduskaitsebioloogia instituudi (SCBI) korallibioloog Mary Hagedorn. Järgmised sammud on tema sõnul korallide elujõuline toimimine rifil ja protsessi suurendamine suure hulga korallide jaoks.
Kolmanda päeva vastsete konfokaalsed pildid, mis näitavad fluorestsentsi GFP-st (vasakul) ja DyLight-iga kaetud kuldnanoorod-osakeste jaotust vastset ümbritsevas krüoprotektoris (paremal). (Smithsoniani looduskaitsebioloogia instituut) Hagedorni kaasautorina avaldati hiljuti ajakirjas Scientific Reports avaldatud uuring, milles kirjeldatakse seenekoralli ( Fungia scutaria ) vastsete kiiret külmutamist ja taaselustamist, et areneda normaalselt ja ujuda kuni 12 tundi. Teadlased oleksid elevil, kui maailma hävitatud korallriffid saaksid nautida nii edukat teist näitlemist.
Karid ja nende vapustav elurikkus on kiiresti muutuva kliima piiramise all. Laialdasteks tagajärgedeks isegi maapealsete elanike jaoks on vähenenud toiduvarud ja asustatud rannikute hävitav erosioon. Ja suured rifisurmad pole pelgalt ennustamise küsimus, need on juba reaalsus. Massiivne korallide pleegitamise üritus aastatel 2014-17 rõhutas 75 protsenti maailma riffidest ja tappis kuulsal Suurel Vallrahel umbes 30 protsenti korallidest. Sellised episoodid muutuvad nii sagedaseks, et hiljutine riiklik kliimahinnang soovitab korallide pleegitamist 2040. aastaks Havai saartel ja Ameerika Samoas iga-aastaseks sündmuseks.
Korallid suudavad kohaneda muutuva keskkonnaga, kuid mõnes kohas on tempo lihtsalt liiga kiire. Võimalik jäätumist ja nende reanimeerimist võib aidata mõnda aega osta.
Phalloidiini värvimine: aktiiniga värvitud phaloidiini fluorestsentsi mikroskoopilised kujutised arenevatest F. scutaria vastsetest. (Smithsoniani looduskaitsebioloogia instituut) Koralli külmutamine osutus suhteliselt lihtsaks, väidab Hagedorn. Vastsed uputati vedelasse lämmastikku lihtsalt pärast seda, kui neid oli töödeldud külmumisvastase antifriisiga, mis oli spetsiaalselt loodud selleks, et aidata neil ühtlaselt külmuda ilma jääkristallide moodustumiseta.
"Jääkristallid on tõesti meie nemesis, " ütleb ta. „Külmumisprotsessi käigus võivad tekkida mõned pisikesed tuumad ja võite neid mõelda kui lumehelbeid. Kuid te ei soovi, et need lumehelbed kasvaksid suuremateks jääkäppadeks, mis rakke hävitavad. ”Vastupidiselt sellele on jääkristalliprobleem külmutatud isendite soojendamisel tegelikult kõige hullem.
"Kujutage ette vett, mis külmub aeglaselt, ja sellest hetkest, kui mõni kristall kasvab järsku suhteliselt kiiresti jäisteks kildudeks, " selgitab Jonathan Daly, paberil juhtiv autor ja järeldoktori kraadiõppur SCBI-s ja Hawaii mereinstituudis Bioloogia. "See juhtub teatud temperatuurivahemikus ja te lähete sellest vahemikust läbi nii jahutades kui ka soojenedes."
Enamik rakusurmasid toimub soojenemise ajal, kuid teadlased saavad korallide vastsete kiire sulatamisega ära hoida jääkristallide moodustumise. Kiiruse saavutamiseks kasutas meeskond tehnikat, mille abil Hagedorn lihvis Zebrafishi embrüodel ühe-kahe auguga tahkeid kuldosakesi ja laservalgust.
Hollywoodi laserid võivad olla tulnuka aurustamiseks piisavalt kuumad, kuid labori versioonid ei suutnud ikkagi soojust kiiresti ja ühtlaselt üle kanda, et pisike embrüo ilma abita sulatada. Nii tutvustasid teadlased kogu antifriisilahuses levinud nanogoldiosakesi, mis neelavad laserilt valgust ja muutsid selle soojuseks, mis tõi koralli selle sügavkülmutusest edukalt välja. "See sulab sekundi jooksul, " ütleb Daly.
Jonathan Daly korallvastsete külmsäilitus. (Gary Cranitch / Suur Vallrahu Fond) Elujõuliste korallide külmutamisel on võimalus säilitada tulevane bioloogiline mitmekesisus, säilitades kogu koralligeneetika. "Meil pole aimugi, kuidas me seda materjali saja aasta pärast kasutada saaksime, kuid selle tegemine praegu, kui meil on riffidel endiselt palju mitmekesisust ja kaotame selle väga kiiresti, on tõesti oluline, " ütleb Hagedorn. Neliteist Suure Vallrahu kogutud korallide spermatosoidide ja embrüote liike on juba külmunud Austraalia Taronga Western Plainsi loomaaias ja kümme muud USDA riikliku looma iduplasmi programmi lähedal maismaal asuvas Fort Collinsis, CO.
Ladustatud sperma vajab elusate munadega sidumist, kuid Austraalia mereteaduse instituudi ja Melbourne'i ülikooli esindaja Madeleine van Oppen väidab, et see saavutus muudab mängu, näidates võimalust külmutada täielik organism, mis loodetavasti võib sulada. välja elada ja kasvada.
„On väga oluline säilitada praegune geneetiline mitmekesisus, et saaksime seda tulevikus kasutada sarnaselt põllukultuuride liikide jaoks välja töötatud seemnepangaga, “ jätkab van Oppen. „Inimesed saavad tagasi minna ja teha põllukultuure, mis võivad põua või kuumuse suhtes paremini vastu pidada, kuna neil on geneetilise mitmekesisuse pank, mis võimaldab neil seda teha. Nii et kui suudame korallide jaoks teha midagi sarnast Global Seed Vault'ga, on see tulevikus äärmiselt võimas. "
Kahjuks pole seda tulevikku veel päris siin. Seenekorall külmutati, kuna selle vastsed olid väikesed ja nendega oli lihtne töötada. Nüüd on meeskonnal väljakutse kohandada kõike alates antifriisi kompositsioonist kuni laserseadeteni, nii et ka suuremaid, riffe ehitavaid korallid saaks sarnaselt säilitada. "Me arvame, et see saab olema skaleeritav, " ütleb Hagedorn.
Täiskasvanud seenekorall (F. scutaria). (Smithsoniani looduskaitsebioloogia instituut) Teine väljakutse on operatsiooni mahu märkimisväärselt laiendamine, nii et seda võiks kasutada riffide taastamiseks.
"Peame minema sadade nende asjade külmutamisest sadadesse tuhandetesse, et isegi korallid saaksid elada rifil, " ütleb Hagedorn. Kui sellist arvu vastseid saab krüogeenselt säilitada, suurendab see võimalust koralli aeglase paljunemise kiiruse ülelaadimiseks. Korallide kudemine toimub ainult siis, kui tingimused on ideaalsed, üks kord aastas ja vaid paar päeva.
„Kui suudame üles ehitada külmutatud vastsete varude hoidla, mille saaksime riffi taastamise korral alati sügavkülmast välja tõmmata, võiks seda teha igal ajal aastas, nii et te ei piirduks korallide kudemisüritusega. See oleks muidugi täiesti vapustav, ”sõnab van Oppen. "See oleks eriti tõsi, kui saaksite selle ühendada mõne käimasoleva tööga, et proovida välja töötada soojust taluvam korallivarud."
Kord külmutatud korallide taaskehtestamine ei pruugi osutuda väga edukaks kohtades, kus endiselt püsivad tingimused, mis põhjustasid reefide surma. Kuid kui korallikeskkond paraneb või kui inimesed suudavad luua korallid, mis on tulevastele tingimustele vastupidavamad, on hea võimalus, et meil on sulatamise ja serveerimise krüogeense koralli populatsioon, kes on valmis seda ära kasutama.
