Koralni grebeni, bujni habitati, v katerih živi morda četrtina vrst oceana, odmirajo z zaskrbljujočo hitrostjo. Organizacija Združenih narodov predvideva, da če se temperature oceanov dvignejo, kot je bilo napovedano, do leta 2100 noben od 29 grebenov, uvrščenih med Unescove svetovne dediščine, še vedno ne bo deloval funkcionalnih ekosistemov. Takšne močne možnosti so znanstvenike spodbudile, da se pripravijo na najhujše z razmišljanjem zunaj polja .
Na Havajih je z raztopino proti zmrzovanju z zlatimi delci in laserji za hitro odtajanje prvič kriogenski zamrznila in uspešno odmrznila koralne ličinke. Preboj bi lahko omogočil biobanko koralnih vrst za ohranitev izginjajoče raznolikosti grebenov po vsem svetu. Kriogenika lahko pomaga tudi pri obnavljanju z vzdrževanjem zamrznjenih zalog koralnih ličink, ki so pripravljene za ponovno naseljevanje mrtvih ali umirajočih grebenov.
"Ličinke lahko zamrznemo, lahko jih vrnemo nazaj, in žive so, " pravi Mary Hagedorn, koralna biologinja s Smithsonian Institute of Conservation Biology Institute (SCBI). Naslednji koraki, ugotavlja, zagotavljajo, da bodo koralci lahko učinkovito delovali na grebenu in povečali obseg postopka, tako da bo deloval na velikem številu koral.
Konfokalne slike ličink 3. dne, ki prikazujejo fluorescenco iz GFP (levo) in porazdelitev zlatih nanorodnih delcev, prevlečenih z DyLight, ki obkrožajo ličinko v krioprotektantu (desno). (Smithsonian Inservation Institute of Biology Institute) Hagedorn-ova raziskava v soavtorstvu, ki je bila nedavno objavljena v znanstvenih poročilih, v kateri podrobno opisuje, kako se ličinke gobjih koral ( Fungia scutaria ) uspešno bliskajo in zamrznejo, da se normalno razvijejo in plavajo do 12 ur. Znanstveniki bi bili navdušeni, če bi svetovni koralni grebeni na svetu lahko uživali v tako uspešnem drugem dejanju.
Grebeni in osupljiva biotska raznovrstnost, ki jih gostijo, so pod nadzorom hitro spreminjajočega se podnebja. Med široko razširjene posledice, ki jih povzročajo tudi ljudje, ki niso debeli, so zmanjšane zaloge hrane in uničevalna erozija naseljenih obal. In velike smrtne žrtve grebenov niso zgolj projekcija, temveč so že resničnost. Obsežen dogodek za beljenje koral 2014–17 je poudaril 75 odstotkov svetovnih grebenov in ubil približno 30 odstotkov koralov na slovitem Velikem pregradnem grebenu. Takšne epizode postajajo tako pogoste, da nedavna nacionalna ocena podnebja kaže, da bo beljenje koral vsako leto vsako leto na Havajskih otokih in na Ameriški Samoi.
Korale se lahko prilagodijo spreminjajočim se okoljem, vendar je ponekod tempo preprosto prehiter. Možnost zaledenitve in reanimacije jih lahko pomaga kupiti nekaj časa.
Barvanje s feloidinom: celoten fluorescenčni fluorescenčni mikroskopski posnetek ličinke F. scutaria, obarvanih z aktinom. (Smithsonian Inservation Institute of Biology Institute) Zamrzovanje koral se je izkazalo za razmeroma enostavno, pravi Hagedorn. Ličinke so bile preprosto obdelane v tekoči dušik, potem ko so bile obdelane s krioprotektantom „antifrizom“, ki je bil posebej zasnovan, da bi jim pomagal enakomerno zmrzniti, ne da bi pri tem nastali ledeni kristali.
"Ledeni kristali so res naša nemesis, " pravi. "Med zamrzovanjem se lahko tvori nekaj drobnih jeder, ki si jih lahko omislite kot snežinke. Toda ne želite, da te snežinke prerastejo v večje ledene sulice, ki uničujejo celice. "Protivupravičeno je težava ledenih kristalov v resnici najslabša med segrevanjem zamrznjenih primerkov.
"Predstavljajte si, da se voda počasi zamrzne in ta točka, ko nekaj kristalov nenadoma relativno hitro preraste v ledene drobtine, ko zamrzne, " razlaga Jonathan Daly, glavni avtor prispevka in podoktorski sodelavec na SCBI in Havajskem inštitutu za morje Biologija. "To se zgodi v določenem temperaturnem območju in greš skozi to območje, ko se hladiš, pa tudi, ko se greješ."
Večina celične smrti se zgodi med postopkom segrevanja, vendar znanstveniki lahko preprečijo nastanek ledenih kristalov s hitro odtaljevanjem koralnih ličink. Da bi dosegla hitrost, je ekipa uporabila tehniko, ki jo je Hagedorn odganjal na zarodke Zebrafish z enim do dvema udarcema trdnih zlatih delcev in lasersko svetlobo.
Hollywoodski laserji so morda dovolj vroči, da lahko izparijo tujca, vendar laboratorijske različice še vedno ne morejo hitro in enakomerno prenašati toplote, da bi majceni zarodek odtalil brez pomoči. Tako so znanstveniki predstavili delce nanogolda, porazdeljene po vsej raztopini proti zmrzovanju, ki so absorbirali svetlobo iz laserja in ga pretvorili v toploto, ki je koral uspešno pripeljala iz njegove globoke zmrzovanja. "Odtaja se v sekundi, " pravi Daly.
Jonathan Daly krioservirajo koralne ličinke. (Fundacija Gary Cranitch / Great Barrier Reef Foundation) Zamrznitev živih koral lahko ohrani prihodnjo biotsko raznovrstnost z ohranjanjem celotne palete genetike koral. "Nimamo pojma, kako bomo lahko uporabili to gradivo čez 100 let, vendar je to početje, ko imamo še vedno veliko raznolikosti na grebenih in zelo hitro izgubljamo, resnično pomembno, " pravi Hagedorn. V avstralskem živalskem vrtu Taronga Western Plains je že zamrznjenih štirinajst vrst koralne sperme in zarodkov, zbranih na Velikem pregradnem grebenu, deset drugih pa v USDA-jevem nacionalnem programu za zarodne plazme živali v brezpotju Fort Collins, CO.
Za shranjeno semenčico bi bilo treba pariti z živimi jajci, vendar Madeleine van Oppen iz Avstralskega inštituta za pomorstvo in Univerza v Melbournu pravi, da ta dosežek spreminja igro tako, da dokaže sposobnost zamrznitve celotnega organizma, ki ga upajmo, da ga je mogoče odtajiti. živeti in rasti.
"Zelo pomembno je ohraniti trenutno gensko raznolikost, da ga bomo v prihodnosti lahko uporabljali podobno kot semensko banko, ki je bila razvita za rastlinske vrste, " nadaljuje van Oppen. "Ljudje se lahko vrnejo nazaj in si naredijo zaloge pridelkov, ki so lahko bolj odporni na sušo ali vročino, saj imajo tisto banko genske raznolikosti, ki jim to omogoča. Če torej lahko naredimo nekaj podobnega kot Global Seult Vault za koral, bo to v prihodnosti izredno močno. "
Žal ta prihodnost še ni tu. Gobji koral je bil zamrznjen, ker so bile njegove ličinke majhne in z njimi enostavno delati. Zdaj je tim izbran, da prepleta vse, od sestave proti zmrzovanju do laserskih nastavitev, da se podobne ohranitve večjih koral, ki gradijo grebene. "Mislimo, da bo to razširljivo, " pravi Hagedorn.
Koral odraslih gob (F. scutaria). (Smithsonian Inservation Institute of Biology Institute) Drug izziv je veliko povečanje obsega operacije, da bi ga lahko uporabili za obnovo grebenov.
"Moramo preiti od zamrznitve sto teh stvari do sto tisoč, da bi lahko celo našli koral, da bi živeli na grebenu, " pravi Hagedorn. Če je takšno število ličink mogoče kriogeno ohraniti, se poveča možnost, da se koralni koralji počasi razmnožijo. Drstenje koral se pojavi le takrat, ko so pogoji popolni, enkrat na leto in samo nekaj dni.
"Če lahko sestavimo zalogo zamrznjenih ličink, ki bi jo lahko izvlekli iz zamrzovalnika, kadar koli bomo morali obnoviti greben, bi to lahko storili kadarkoli v letu, tako da niste omejeni na drstenje koral. To bi bilo seveda popolnoma čudovito, "je dejal van Oppen. "To bi bilo še posebej res, če bi ga lahko združili z nekim tekočim delom, da bi poskušali razviti zaloge koral, ki bi bile bolj odporne na toploto."
Ponovno vnašanje nekoč zamrznjenih koral se morda ne bo izkazalo za zelo uspešno na mestih, kjer še vedno obstajajo pogoji, zaradi katerih grebeni izumirajo. Če pa se bo koralno okolje izboljšalo ali če bodo ljudje lahko ustvarili korale, ki so bolj odporne na prihodnje razmere, obstaja velika možnost, da bomo imeli populacijo kriogenih koral, ki se bodo odtajile in služile, pripravljene izkoristiti.
