Πώς τα κατεψυγμένα κοράλλια και τα λέιζερ υψηλής ισχύος θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους υφάλους που πεθαίνουν

Αυτό το άρθρο παρουσιάστηκε αρχικά στο


Περιοδικό Hakai

,

μια διαδικτυακή δημοσίευση για την

επιστήμη

και την κοινωνία στα παράκτια οικοσυστήματα. Διαβάστε περισσότερες ιστορίες όπως αυτή στο

hakaimagazine.com

.

Η Arah Narida σκύβει πάνω από ένα μικροσκόπιο για να κοιτάξει σε ένα πλαστικό πιάτο Petri που περιέχει ένα κοράλλι με κουκούλα. Το ζώο – ένας βοτσαλωτός γαλανόλευκος δίσκος που έχει περίπου το μισό μέγεθος μιας γόμας με μολύβι – είναι ένα θαύμα. Μόλις πριν από τρεις εβδομάδες, το κοράλλι ήταν μικρότερο από έναν κόκκο ρυζιού. Ήταν επίσης παγωμένο στερεό. Δηλαδή, μέχρι που η Narida, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Εθνικό Πανεπιστήμιο Sun Yat-sen στην Ταϊβάν, το ξεπάγωσε με το zap ενός λέιζερ. Τώρα, ακριβώς κάτω από τα πλοκάμια του κοραλλιού, κατασκοπεύει μια μικρή διάσπαση στον σκελετό όπου ένα δεύτερο κοράλλι αρχίζει να ξεφυτρώνει. Αυτή η μικρή κοιλότητα είναι απόδειξη ότι το κοράλλι της κουκούλας ενηλικιώνεται, ένα κατόρθωμα που κανένας άλλος επιστήμονας δεν κατάφερε ποτέ με μια προηγουμένως παγωμένη προνύμφη. Η Narida χαμογελάει και βγάζει μια φωτογραφία.

«Είναι σαν να βλέπεις τον

Captain America

θαμμένο στο χιόνι και, μετά από τόσα χρόνια, να είναι ζωντανός», λέει. “Είναι τόσο ωραίο!”

Για σχεδόν 20 χρόνια, οι επιστήμονες κρυοσυντήρησαν τα κοράλλια—παγώνοντάς τα σε θερμο

κρασί

ες έως και -196 °C για μακροχρόνια αποθήκευση. Ο στόχος ήταν μια μέρα να φυτευτούν κοράλλια που θα αναπτυχθούν από κρυοσυντηρημένα δείγματα σε υφάλους που μαστίζονται από

λεύκανση και οξίνιση

. Ωστόσο, η πρόοδος είναι οδυνηρά αργή. Όταν η Narida και οι συνεργάτες της

δημοσίευσε μια μελέτη

νωρίτερα φέτος, αναφέροντας λεπτομερώς τον τρόπο με τον οποίο μεγάλωσαν με επιτυχία ενήλικα κοράλλια από κρυοσυντηρημένες προνύμφες, ήταν ένα ορόσημο για το χωράφι.

Η κρυοσυντήρηση των κοραλλιών είναι εν μέρει δύσκολη επειδή η κατάψυξη και η απόψυξη προκαλούν όλεθρο στα κύτταρα. Καθώς οι επιστήμονες χαμηλώνουν τη

θερμοκρασία

, το νερό στα κύτταρα των κοραλλιών μετατρέπεται σε πάγο, αφήνοντάς τα αφυδατωμένα και ξεφουσκωμένα. Η αναθέρμανση είναι εξίσου λεπτή: εάν το κοράλλι θερμαίνεται πολύ αργά, ο πάγος που λιώνει μπορεί να ξαναπαγώσει και να σχίσει τις εξωτερικές μεμβράνες των κυττάρων. Το αποτέλεσμα είναι ένα βρεγμένο χάος, καθώς τα μύχια των κυττάρων ξεχύνονται μέσα από οδοντωτές τρύπες – απεικονίστε μια παγωμένη φράουλα να χωλαίνει και να συρρικνώνεται καθώς ξεπαγώνει.

Ωστόσο, μέσω δοκιμής και λάθους, οι κρυοβιολόγοι έχουν αναπτύξει τις τεχνικές που βοήθησαν τη Narida να μεγαλώσει το κοράλλι της κουκούλας της στην ενηλικίωση. Για να αποτρέψει τη ζημιά στον πάγο, λέει η Narida, πλένει πρώτα τα ζώα με αντιψυκτικό. Το αντιψυκτικό μπορεί να είναι τοξικό, αλλά εισχωρεί επίσης στα κύτταρα των προνυμφών και σπρώχνει το νερό, βοηθώντας το κοράλλι να επιβιώσει στο επόμενο βήμα: να βυθιστεί σε υγρό άζωτο.

Το 2018,

ανέφεραν ερευνητές

ότι κατάφεραν να πάρουν μια προνύμφη κοραλλιών για να επιβιώσει κατά την κατάψυξη και την απόψυξη για πρώτη φορά. Οι επιστήμονες είχαν προσθέσει νανοσωματίδια χρυσού στο αντιψυκτικό τους για να βοηθήσουν τα κοράλλια να ζεσταθούν ομοιόμορφα κατά τη διάρκεια της αναθέρμανσης. Ωστόσο, οι αποψυγμένες προνύμφες δεν μπόρεσαν να εγκατασταθούν και να εξελιχθούν σε ενήλικες. Αντίθετα, συνέχισαν να κολυμπούν μέχρι να πεθάνουν.

Όταν η Narida ξεκίνησε τα πειράματά της με κοράλλια κουκούλας το 2021, συμπεριέλαβε χρυσό στη συνταγή της για αντιψυκτικά και συνδύασε πολλές διαφορετικές αντιψυκτικές χημικές ουσίες για να μειώσει την τοξικότητα του διαλύματος. Για να ξεπαγώσει γρήγορα τα ζώα και να ελαχιστοποιήσει τη ζημιά, η Narida χρησιμοποίησε ένα λέιζερ υψηλής ισχύος σχεδιασμένο για τη συγκόλληση κοσμημάτων. Στη συνέχεια, έπλυνε προσεκτικά το αντιψυκτικό με θαλασσινό νερό, ενυδατώνοντας ξανά τα κοράλλια. Στο τέλος, ένα τεράστιο 11 τοις εκατό των προνυμφών στο πείραμα επέζησε από την απόψυξη, στη συνέχεια εγκαταστάθηκε και εξελίχθηκε σε ενήλικες.

Ο Leandro Godoy, ένας κρυοβιολόγος κοραλλιών στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο του Rio Grande do Sul στη Βραζιλία, είναι εντυπωσιασμένος από το πόσες προνύμφες επέζησαν μετά την εγκατάστασή τους. «Είναι ένα τεράστιο βήμα», λέει, λαμβάνοντας υπόψη ότι, στην άγρια ​​φύση, μόνο το πέντε τοις εκατό των κοραλλιών φτάνει τόσο μακριά.

Το παλαιότερο αποψυγμένο κοράλλι της Narida έχει επιβιώσει για σχεδόν εννέα μήνες και εξακολουθεί να αναπτύσσεται. Αλλά έχει περισσότερη δουλειά να κάνει. Οι προνύμφες που επιβιώνουν από την κρυοσυντήρηση είναι εξαιρετικά εύθραυστες και μπορεί να εμφανίσουν παρενέργειες που επιβραδύνουν την ανάπτυξή τους. Χρειάζονται προσεκτική φροντίδα στο εργαστήριο, όπως οι ασθενείς της ΜΕΘ μετά από χειρουργική επέμβαση, λέει ο Chiahsin Lin, κρυοβιολόγος κοραλλιών στο Εθνικό Πανεπιστήμιο Dong Hwa της Ταϊβάν και συν-συγγραφέας της Narida στη μελέτη.

Η πρόκληση τώρα είναι να ενισχυθεί ακόμη περισσότερο η επιβίωση των κοραλλιών για να γίνει πρακτική η αποκατάσταση υφάλων μεγάλης κλίμακας από κρυοσυντηρημένες προνύμφες, εξηγεί ο Godoy.

«Πρέπει ακόμα να βελτιωθούμε», λέει η Narida. «Αλλά αυτό είναι ήδη μια ιστορία επιτυχίας».

Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο

Περιοδικό Hakai

και αναδημοσιεύεται εδώ με άδεια.