Korall spermabankok: Biztonsági háló a zátonyok számára?

Korall spermabankok: Biztonsági háló a zátonyok számára?

Korallok a Lady Elliot Island Reefben, a Great Barrier Reef Marine Park legdélibb zátonyán. Fotó: Rebecca Spindler/Taronga Állatkert

Hallottál már magbankokról – értékes boltozatokról, amelyek a növényi genetikai anyagot fagyasztva tartják az utókor kedvéért. De mi a helyzet a korallbankokkal?



Mary Hagedorn tengerbiológus több mint egy évtizede műveli a korallsperma gondos lefagyasztásának művészetét a krioprezerváció néven ismert eljárással. Célja, hogy a lehető legtöbb fajt begyűjtse, hogy felhasználhassák a jövőbeni kutatások és helyreállítások során, és más tudósokat is megtanítson arra, hogy kövessék példáját.

„Meg kell gyűjtenünk ezt a genetikai sokféleséget, és meg kell próbálnunk segíteni, amíg még mindig sok sokféleség van az óceánban” – mondja Hagedorn, a Smithsonian Conservation Biology Institute vezető kutatója, aki Kaneohe-ban (Hawaii) található.

A világ korallja helyi – például szennyezés és üledékképződés – és globális fenyegetésekkel néz szembe, például az óceánok hőmérsékletének és savasságának növekedésével, ami az üvegházhatású gázok kibocsátásának növekedéséből ered.

Korall fehérítés a korallstressz egyik különösen észrevehető megnyilvánulása csak fokozódni képes a változó klímával. Ez akkor fordul elő, amikor a szokatlanul magas vagy alacsony vízhőmérséklet arra készteti a korallokat, hogy kiürítsék a szimbiotikus algákat, amelyek tápanyagokkal látják el őket.

„A kifehéredés miatt pusztító változásokat tapasztalunk zátonyainkon” – mondja Hagedorn. 'Stresszesíti őket, és olyan mértékben feszesíti őket, hogy sokan közülük nem szaporodnak, és olyan stresszessé teheti őket, hogy meghaljanak.'

Példa: Az ausztrál nemzeti korallfehérítési munkacsoport légi és víz alatti felmérései azt mutatják, hogy a fehéredés a Nagy-korallzátony 93 százalékát érintette, legalábbis bizonyos mértékig. A legsúlyosabban sújtott területek – a zátony északi részén – 50 százalékos pusztulást szenvedtek el előzetes közleményt az eredményekről .

A korall ivarsejtek bankokban történő megőrzésre történő lefagyasztása potenciálisan segíthet a kutatóknak és a természetvédőknek megbirkózni a vadon élő korallok sokféleségének csökkenésével, és megbirkózni vele. Az ötlet az, hogy a tudósok támaszkodhatnának ezekre a „befagyott állatkertekre”, ahogy Hagedorn nevezi őket, hogy felhasználhassák a különféle típusú korallkutatásokhoz használható anyagokat, például javítsák a korallok tenyésztésének és helyreállításának technikáit a zátonyokon.

Mivel sok korallnak korlátozott az ívási ideje, a bankok nagyobb hozzáférést biztosítanak a kísérleti anyagokhoz, amelyek egyébként évente csak néhány alkalommal lennének elérhetők.

„Ez nem szakácskönyv-eljárás. Több évbe telt, mire rájöttem, hogyan lehet a korallspermát mélyhűteni.”

Hagedorn a halak mélyhűtését kutatta, amikor elkezdte érdekelni a korallok helyzete. A spermiumok biztonságos lefagyasztására és tárolására szolgáló eljárás kidolgozása és finomhangolása több mint egy évtizedet emésztett fel. „Ez nem szakácskönyv-eljárás” – mondja Hagedorn. „Több évbe telt, mire rájöttem, hogyan lehet a korallspermiumokat mélyhűteni, és hogyan tegyük egyszerűvé és terepbaráttá a fagyasztási folyamatot, hogy szabadföldi körülmények között is bankolni tudjunk.” Körülbelül öt-hat évvel ezelőtt sikeresen lerakta első spermáját.

Általában a korallsperma előkészítése az ívás határán lévő koralltöredékek vagy kolóniák összegyűjtését jelenti (sok korall hermafrodita; minden polip petefészket és heréket tartalmaz); tengervízbe merített egyedi tartályokba helyezésük; és arra várnak, hogy petéjüket és spermájukat együtt, éteri kötegekben engedjék ki, amelyek apró léggömbök millióiként úsznak felfelé.

– Őszintén szólva, ez a legszebb dolog a földön – mondja álmodozva Hagedorn.

A készenlétben álló kutatók pipettákkal felszívják a kötegeket, és tengervízcsövekbe helyezik. A csomagok végül szétesnek, a peték a felszínre úsznak, a spermium pedig oldatban marad. Aztán „egyfajta mini termékenységi klinikát hozunk létre a korallok számára” – mondja Hagedorn.

Példa a korallok ívására, jelen esetben az Orbicella faveolata faj vagy a hegyvidéki csillagkorall. Kredit: Schmahl/FGBNMS

A spermiumok először minőség-ellenőrzésen esnek át, melynek során a kutatók mikroszkóp alatt megvizsgálják az egyes telepek mintáit, és alaposan megvizsgálják a spermiumok sűrűségét és mozgékonyságát. „Ez elég trükkös munka” – mondja Madeleine van Oppen, a Melbourne-i Egyetem tengerbiológia professzora és az Ausztrál Tengertudományi Intézet vezető kutatója, valamint Hagedorn egyik munkatársa. „Nem lehet csak úgy begyűjteni néhány spermát és lefagyasztani; valójában meg kell nézni, és meg kell győződni arról, hogy elég egészséges-e” – mondja, hozzátéve, hogy „az idő korlátozott, mivel a spermiumok csak néhány óráig maradnak életképesek a kolóniából való kiszabadulás után”.

A kutatók kis fiolákba helyezik a virilis spermiumokat, és lényegében fagyállót alkalmaznak, hogy megakadályozzák a jégkristályok képződését. Ezután az üvegeket egy speciálisan kialakított, folyékony nitrogént tartalmazó készülékbe merítik, amely lefagyasztja őket. Ezt követően az üvegek többsége egy szállítótartályba kerül, amiben hűvös marad. „Olyan ez, mint egy termosz, amelyben speciális hab van, amely körülbelül két hétig tartja a hőmérsékletet” – mondja Hagedorn.

Az üvegeket ezután egy bankba küldik. Jelenleg Hagedorn és partnerei az USDA-nál található fagyasztókban tárolják a korall spermát Nemzeti Állatcsíraplazma Program – amely az állatállomány fagyasztott genetikai anyagát is tartalmazza – és az ausztráliai Taronga Állatkert.

(Annak bizonyítására, hogy a fagyasztási folyamat nem károsította a spermát, a kutatók felolvasztják a ki nem szállított fiolákat, és újabb minőség-ellenőrzési tesztet végeznek, amelynek során megtermékenyítik a friss korallpetéket, amelyeket a korábban lefagyasztott spermiumokkal gyűjtöttek össze, hogy kiderüljön, képesek-e életképes lárvákat hozni. képes megtelepedni vagy gyökeret verni a felszínen, ahogy a vad koralllárvák teszik a sziklákon.)

Hagedorn eddig 12 korallfaj spermáját tárolta – ötöt az Egyesült Államok és a Karib-tenger vizeiből, a többit pedig a Nagy-korallzátonyból. „Ez azt jelenti, hogy több milliárd spermium sejtünk van lefagyva bankunkban” – mondja.

Hagedorn szerint egyetlen faj 35 kolóniájának spermájának megőrzése elegendő a populáció genetikai sokféleségének 90 százalékának megragadásához. Tekintettel arra, hogy a világon 800 korallfaj él, mindegyikből reprezentatív spermaminta „nagyon kivitelezhető” – mondja –, ha több kutatócsoport is csatlakozik az erőfeszítéshez. (Eddig Hagedorn laboratóriuma az egyetlen, amely összehangoltan csiszolja a mélyhűtési és banki technikákat, mondja.)

Annak eldöntése, hogy melyik korallt hordja először, részben módszeres, részben praktikus. A kiemelten fontos fajok közé tartoznak a zátonyépítés szempontjából különösen fontosak, például az elágazó korallok, amelyek sok zugot és szakadékot biztosítanak más élőlények számára. De „ez néha a pragmatizmuson múlik” – mondja. 'Mit kaphatunk, mi az ívás, mi fog működni?'

Hagedorn csapata a nemzetség bankfajaira összpontosított Acropora , amelyek közé tartoznak a gyorsan növekvő, elágazó korallok, mint elkhorn és szarvaskürt -mindkét kijelölt mint a Nemzetközi Természetvédelmi Unió által kritikusan veszélyeztetett a Karib-térségben. Úgy tűnik, ők a legérzékenyebbek a kifehéredésre és a betegségekre, mondja.

„Minden évben történik valami itt lent… egy egész kolónia fog meghalni, vagy egy népesség fog meghalni.”

A korallsperma tárolásának egyik nagy kihívása a megfelelő időzítés. Számos faj ívik egy nagyon szűk ablak alatt, így a pete- és spermiumköteg összegyűjtése versenyfutás az idővel. Például a Nagy-korallzátony koralljainak többsége évente legfeljebb néhány óráig ívik, mindössze két-három éjszakán keresztül. „Valójában óriási kihívást jelentett számunkra, hogy elegendő genetikai anyagot szerezzünk [a Nagy-korallzátonyból]” – mondja Hagedorn.

Néhány korall ciklusa szerencsére nyugodtabb. „Sokkal hosszabb szaporodási időszak van Hawaiin” – mondja Hagedorn. 'Áprilisban kezdődik és szeptemberig tart.'

Idén augusztusban Hagedorn Florida Keys-be utazik, ahol csapata azt tervezi, hogy szarvasszarvú spermát rak ki az óvodákból. Korall Restaurációs Alapítvány , egy Key Largo-i székhelyű nonprofit szervezet, amely korallokat tenyészt és helyreállít a zátonyokon. Emellett nemzetközi kutatócsoportot is kioktat a módszereibe, abban a reményben, hogy több csapat alkalmazza majd őket.

Kapcsolódó cikk

Rugalmas hibrid: olvasztott szarvaskorall

Ken Nedimyer, az alapítvány elnöke és alapítója szívesen megosztja koralljait Hagedorn csapatával – a korallbankolást elővigyázatossági intézkedésnek tekinti. Faiskoláiban jelenleg 130 különböző genetikai szarvaskorall-törzs található, amelyek közül körülbelül 40 már nem található meg a vadonban. „Minden évben történik valami itt lent, és egyre több genetikai anyagot veszítünk el – egy egész kolónia fog meghalni, vagy egy populáció fog elpusztulni, és ennek a populációnak a genetikája örökre eltűnt” – mondja. 'Az elmúlt két év különösen rossz volt a korallfehérítés miatt.'

Míg Nedimyer csapata a korallok töredékekből történő ivartalan reprodukálására összpontosít – ami genetikai klónokat eredményez –, a korall szexuális szaporítása is érdekli őket. A megtermékenyítési technikákkal való kísérletezés azonban nehéz, ha egy faj csak évente biztosít friss ivarsejteket, mondja. Ha a korallbankokból meríthetsz, „12 hónapod lenne az évből, hogy velük dolgozz, és bármikor megtehetnéd, amikor csak akarod”.

Egy kulcsfontosságú készlet azonban még mindig hiányzik ezekből a bankokból: a tojás.

Hagedorn szerint a korallpeték sokkal nagyobbak, mint a spermiumok, és nehéz volt kitalálni, hogyan lehet lefagyasztani őket, hogy ne alakuljanak ki bennük jégkristályok, és hogyan lehet gyorsan felolvasztani őket anélkül, hogy károsítanák őket. Ám az emberi petefagyasztás terén az elmúlt évek során elért fejlődés inspirálta csapatát, és kifejlesztettek egy technológiát a korallpeték mélyhűtésére, amely szerinte ígéretesnek tűnik. Ha sikeresnek bizonyul, „rendkívüli mértékben megnöveli hatalmunkat” – mondja.

A módszer több kutatócsoportot is meggyőzhet arról, hogy kezdjenek el korallokkal foglalkozni. „Amikor a tojások mélyhűtését leszögezik, úgy gondolom, hogy a módszereket exponenciálisan alkalmazzuk” – mondja van Oppen.

De a korallbank tökéletesítése csak egy része Hagedorn átfogó tervének a zátonyok biológiai sokféleségének megőrzésére. Ő és csapata például a korallban élő algákat, valamint a korallzátonyhalak őssejtjeit is lefagyasztották. „Megpróbálunk az egész zátony után menni” – mondja. Mindig jobb, ha több megtakarításunk van.