На коралловых рифах обитает четверть всех имеющихся морских видов, но изменение атмосферного климата, лишний отлов рыбы и загрязнение окружающей среды могут привести к исчезновению этих экосистем в течение ближайших десятилетий.
В попытках вернуть покоробленные рифы, морские биологи собирают кораллы в океане и разламывают их на фрагменты. Это дозволяет растениям стремительно развиваться, а у учёных на руках возникают сотки наиболее маленьких кораллов, которые можно растить в рассадниках и, в конечном счёте, пересаживать назад на рифы.
Но если любой фрагмент является четкой копией 1-го общего родителя, то неважно какая приобретенная в итоге колония, быстрее всего, будет на генном уровне схожа остальной популяции. Это принципиально, потому что наличие различных генетических признаков может посодействовать рифам управляться с заболеваниями и адаптироваться к резвым изменениям окружающей среды.
А что, если ученые смогли бы употреблять половое размножение в проектах по восстановлению кораллов? В одичавшей природе каменистые виды кораллов, лежащие в базе большенный части тропических рифов мира, плодятся, выпуская сперматозоиды и яйцеклетки в воду. Таковой массовый нерест нередко случается в полнолуние, когда приливы более многоводны. Массивные водные потоки относят яйцеклетки на огромные расстояния, потому их могут оплодотворить сперматозоиды кораллов из далеких колоний.
Кораллы нередко выпускают сперматозоиды и яйцеклетки в полнолуние. Создатель фото: Дженни Мэллон (Jenny Mallon).
Потомство, приобретенное таковым путём, владеет композицией генов от различных родителей, и это содействует сохранению генетического контраста коралловых популяций. Рифы, восстановленные с помощью образовавшихся в итоге полового размножения кораллов, быстрее всего, будут наиболее жизнестойкими и крепкими. Учёным было нелегко воссоздать этот процесс в лабораторных критериях, но, работая над одним проектом в Мексике, я увидела, что это может быть, и научилась созодать это сама.
Коралловый секс в лаборатории
Коралловые рифы так громадны, что их видно из вселенной. Но следить за их размножением неописуемо трудно. Они делают это только несколько ночей в году, а четкая дата и время определяются экологическими факторами, о которых ученым до сего времени понятно не всё.
Конфигурации в климате приводят к тому, что рифы с установленным порядком нереста меняют его график, что делает эти действия наименее частыми и прогнозируемыми. Это затрудняет синхронизацию нереста у различных колоний, снижая их шансы на успешное оплодотворение в одичавшей природе.
Лаборатория CORALIUM Государственного автономного института Мексики (National Autonomous University of Mexico) является частью общекарибской сети профессионалов по нересту кораллов. Её сотрудники собирают сперматозоиды и яйцеклетки кораллов с различных карибских рифов, и воспроизводят оплодотворение в лаборатории.
Команда обычно дожидается полнолуния, когда наиболее высока возможность, что кораллы начнут нереститься. Коралловые сперматозоиды и яйцеклетки аккуратненько собирают с помощью сетей и пластмассовых контейнеров. Водолазы проявляют необыкновенную осторожность, чтоб не разрушить риф. Миллионы собранных сперматозоидов и яйцеклеток отправляются назад в лабораторию, где исследователи их очищают и всю ночь (то есть темное время суток) наблюдают за действием искусственного осеменения, опосля которого новорожденные кораллы будут свободно плавать по рифу в виде личинок. Эти личинки весьма чувствительны к качеству воды, температуре и патогенным микробам, за ними необходимо повсевременно смотреть.
В которой-то момент личинки осядут на жесткой поверхности и перевоплотился в полипы — зачатки коралловой колонии. В океане таковыми поверхностями нередко являются скелеты мёртвых кораллов. В лаборатории это посевные агрегаты — трёхмерные конструкции, разработанные учеными природоохранной организации SECORE, напоминающие осколки кораллов, которые обычно плавают по океаническим течениям, до этого чем пристать к рифу.
Модели для рассадки имитируют коралловый скелет и могут просто плыть по течению, пока не прикрепятся к рифу. Создатель фото: SECORE International/Аманда Бэй (Amanda Baye).
Любой потомок, произведённый на свет таковым образом, несёт в для себя неповторимую смесь генов, которая позже передается новенькому поколению кораллов. Приобретенная популяция владеет наиболее устойчивым генофондом, что может посодействовать ей противостоять новеньким заболеваниям и иным угрозам. Эта длительная стратегия спасения кораллов также предполагает продолжение полового размножения на восстановленных рифах, в то время как это было бы нереально для популяции, состоящей из схожих клонов.
Восстановление карибских рифов
С середины 1970-х Карибские острова утратили, может быть, до 80% кораллового покрова. Оставшиеся колонии на данный момент относительно изолированы, что понижает шансы на скрещивание. Но в контролируемых лабораторных критериях частота осеменения превосходит 80%, а выживаемость личинок высока. Это значит, что тыщи юных кораллов проживут несколько недель в инкубаторе и гарантировано доживут до того времени, когда они будут готовы к высаживанию на рифе.
Но стоимость таковой работы, в том числе ночных погружений профессионалов на дно, закупки специализированных материалов для сбора икры, аренды лаборатории, где можно кропотливо надзирать оплодотворение, нередко очень высока, такую сумму не потянуть маленьким реставрационным проектам. Потому мексиканские ученые разработали дешевые способы лабораторного размножения кораллов и учят им команды со всего Карибского бассейна.
Я прошла их курс в 2016-м году и через год сделала новое нерестилище в Акумале (Akumal), в часе езды к югу от лаборатории CORALIUM неподалеку от Канкуна. Кораллы тут никогда не нерестились, но я обучила волонтеров из местного дайвинг-центра замечать признаки нереста. Во время 5-ого ночного погружения попорядку мы стали очевидцами одновременного нереста нескольких колоний кораллов вида элкхорн.
Мы временно оборудовали лабораторию в гостиничном номере, расположили там стерилизованные пластмассовые резервуары для личинок с отфильтрованной морской водой и произвели на свет тыщи коралловых детенышей для восстановления рифов. Потом, в 2018 году, мы на весьма ограниченные средства выстроили на берегу моря лабораторию по размножению кораллов. У расположенной под деревом конструкции из шлакоблоков стенки изготовлены из противомоскитной сетки, и холодный морской ветер поддерживает в резервуарах постоянную температуру в 28-29°C.
Контейнеры с личинками и микроскоп для искуственного осеменения кораллов. Создатель фото: Дженни Мэллон (Jenny Mallon).
К моменту лунного затмения того года лаборатория была готова. Но мы не ждали так массового нереста такового количества колоний, потому открытие лаборатории перевоплотился в полный хаос — всюду были маркированные цветом ёмкости с эталонами из различных мест и от различных родительских колоний.
Опыт работы с местами нереста кораллов до сего времени является одним из важных в моей карьере. Всё по высшим исследовательским эталонам: это был современный, оживленный и непростой опыт. И это конкретно то, что я ждала, когда решила стать исследовательницей морей.