Recifele de corali, habitatele luxuriante care găzduiesc probabil un sfert din speciile oceanului, dispar într-un ritm alarmant. Organizația Națiunilor Unite proiectează că, dacă temperaturile oceanelor cresc așa cum era prevăzut, niciunul dintre cele 29 de recife înscrise în patrimoniul mondial UNESCO nu va găzdui încă ecosistemele funcționale până în anul 2100. Astfel de posibilități sumbre au determinat oamenii de știință să se pregătească pentru cele mai grave gândindu-se în afara cutiei. .
Folosind o soluție antigel încărcată cu particule de aur și lasere cu dezgheț rapid, o echipă din Hawaii a înghețat criogen și a decongelat cu succes larvele de coral pentru prima dată. Avansul ar putea permite biobancarea speciilor de corali să păstreze diversitatea dispărută a recifelor din întreaga lume. Criogenicele ar putea ajuta, de asemenea, eforturile de restaurare prin menținerea unui stoc înghețat de larve de corali, gata să repopuleze recifele moarte sau pe moarte.
„Putem îngheța larve, le putem readuce și sunt vii”, spune Mary Hagedorn, biolog coral de la Smithsonian Conservation Biology Institute (SCBI). Următoarea etapă, notează ea, este să se asigure că coralii pot funcționa viabil pe un recif și ameliorarea procesului pentru a lucra la un număr mare de corali.
Imagini confocale ale unei larve din Ziua 3 care prezintă fluorescență de la GFP (stânga) și distribuția particulelor de nanorod din aur acoperite cu DyLight care înconjoară larva în crioprotectant (dreapta). (Smithsonian Conservation Biology Institute) Cercetări coautoare Hagedorn publicate recent în Scientific Reports care detaliază modul în care larvele de coral de ciuperci ( Fungia scutaria ) au fost înghețate cu succes și au reînviat pentru a se dezvolta normal și a înota până la 12 ore. Oamenii de știință ar fi încântați dacă recifele de corali decimate din lume s-ar putea bucura de un al doilea act de succes.
Recifele și biodiversitatea uluitoare pe care o găzduiesc sunt asediate de un climat în schimbare rapidă. Consecințele răspândite chiar și pentru oamenii care locuiesc în terenuri includ scăderea proviziilor de hrană și eroziunea distructivă a coastelor populate. Iar decesele majore de recif nu sunt doar o problemă de proiecție, ci sunt deja o realitate. Un eveniment masiv de albire din corali din 2014-17 a subliniat 75% din recifele lumii și a ucis aproximativ 30 la sută din corali pe renumitul Great Barrier Reef. Astfel de episoade devin atât de dese încât recenta Evaluare Națională a Climei sugerează că albirea coralilor va fi un eveniment anual în Insulele Hawaii și Samoa Americana până în 2040.
Coralii se pot adapta mediilor în schimbare, dar în unele locuri ritmul este pur și simplu prea rapid. Posibilitatea de înghețare și reanimare poate ajuta la cumpărarea de ceva timp.
Colorarea faloidinei: imagini microscopice fluorescente cu falloidină integrală a dezvoltării larvelor F. scutaria colorate pentru actină. (Smithsonian Conservation Biology Institute) Hagedorn spune că congelarea s-a dovedit relativ ușoară. Larvele au fost pur și simplu scufundate în azot lichid după ce au fost tratate cu un tip de „antigel” crioprotectant special constituit pentru a-i ajuta să înghețe uniform, fără formarea de cristale de gheață.
„Cristalele de gheață sunt cu adevărat nemacele noastre”, spune ea. „Pot exista câteva nuclee minuscule care se formează în timpul procesului de înghețare și le poți gândi la acelea ca la fulgi de zăpadă. Dar nu doriți ca acești fulgi de zăpadă să crească în sulițe de gheață mai mari, care distrug celulele.
„Imaginează-ți apa, înghețându-se încet și acel punct în care câteva cristale cresc brusc relativ repede în cioburi înghețate pe măsură ce îngheață”, explică Jonathan Daly, autor principal pe hârtie și coleg post-doctoral la SCBI și Hawaii Institute of Marine. Biologie. "Acest lucru se întâmplă într-un anumit interval de temperatură și treceți prin acest interval atunci când vă răciți, dar și când vă încălziți."
Majoritatea morții celulare are loc în timpul procesului de încălzire, dar oamenii de știință pot împiedica formarea cristalelor de gheață prin decongelarea larvelor de coral. Pentru a atinge viteza, echipa a folosit o tehnică pe care Hagedorn a lăsat-o pe embrionii Zebrafish cu un pumn de două particule din aur solid și lumină laser.
Laserele de la Hollywood pot fi destul de fierbinti pentru a vaporiza un extraterestru, dar versiunile de laborator încă nu au putut transfera căldura rapid și uniform pentru a dezgheța un mic embrion fără ajutor. Așadar, oamenii de știință au introdus particule de nanogold distribuite în toată soluția antigel, care a absorbit lumina din laser și l-au transformat în căldură care a scos coralul cu succes din înghețarea profundă. „Se decongelează într-o secundă”, spune Daly.
Larve de coral criopreservând Jonathan Daly. (Gary Cranitch / Fundația Great Barrier Reef) Congelarea coralilor viabili are potențialul de a menține biodiversitatea viitoare prin păstrarea întregii game de genetică a coralilor. „Nu avem nici o idee despre cum am putea să folosim acest material în 100 de ani, dar acest lucru acum, în timp ce avem încă multă diversitate pe recifuri și îl pierdem foarte rapid, este cu adevărat important”, spune Hagedorn. Paisprezece specii de spermatozoizi corali și embrioni colectați în Marea Barieră de Corali sunt deja înghețați în Zoologia Western Western Plains Zoo, iar alte zece în cadrul Programului Național de Amplificare Animală al USDA în Fort Collins, CO.
Acei spermatozoizi depozitați ar necesita o împerechere cu ouă vii, dar Madeleine van Oppen, de la Institutul Australian de Științe Marine și Universitatea din Melbourne, spune că această realizare schimbă jocul, demonstrând capacitatea de a îngheța un organism complet care, sperăm, poate fi decongelat. afară pentru a trăi și a crește.
„Este foarte important să păstrăm diversitatea genetică actuală, astfel încât în viitor să o putem folosi la fel ca o bancă de semințe care a fost dezvoltată pentru specii de culturi”, continuă van Oppen. „Oamenii se pot întoarce și să facă un stoc de culturi care pot fi mai rezistente la secetă sau la căldură, deoarece au acea bancă a diversității genetice care le permite să facă asta. Deci, dacă putem face ceva similar cu Global Seed Vault pentru corali, acesta va fi extrem de puternic în viitor. ”
Din păcate, viitorul acesta nu este încă deocamdată. Coralul de ciuperci a fost înghețat, deoarece larvele sale erau mici și ușor de lucrat. Acum, echipa este provocată să modifice totul, de la compoziția antigel la setările laser, astfel încât coralii mai mari, de construire a recifului, să poată fi păstrate în mod similar. „Credem că va fi scalabil”, spune Hagedorn.
Coral de ciuperci pentru adulți (F. scutaria). (Smithsonian Conservation Biology Institute) O altă provocare este extinderea largă a dimensiunii operațiunii, astfel încât poate fi folosită pentru restaurarea recifului.
„Trebuie să trecem de la înghețarea a sute de aceste lucruri la sute de mii pentru a putea chiar să obținem un coral care să trăiască pe un recif”, spune Hagedorn. Dacă se pot păstra criogenic un astfel de număr de larve, crește posibilitatea supraalimentării ratelor de reproducere lentoare a coralului. Reprezentarea coralilor apare numai atunci când condițiile sunt perfecte, o dată pe an, și doar pentru câteva zile.
„Dacă putem construi un depozit de stocuri de larve înghețate pe care le-am putea scoate din congelator ori de câte ori avem nevoie pentru a restaura un recif, acest lucru ar putea fi făcut în orice moment al anului, astfel încât să nu vă limitați la un eveniment de depunere a coralilor. Asta ar fi, desigur, absolut fabulos ”, spune van Oppen. „Acest lucru ar fi deosebit de adevărat dacă l-ați putea combina cu o parte din lucrările în desfășurare pentru a încerca să dezvolte un stoc de corali care este mai tolerant la căldură.”
Reintroducerea coralilor o dată înghețați nu se poate dovedi a avea succes în locurile în care condițiile care au determinat moartea recifelor în primul rând încă persistă. Dar dacă mediile de corali se îmbunătățesc sau dacă oamenii pot crea corali care sunt mai rezistenți la condițiile viitoare, există o șansă bună să avem o populație de coral criogenic dezghetat și servit gata să profite.
