To, co pod wieloma względami hazard się opłacił dla oddanej grupy biologów - i być może dla innych naukowców szukających nowatorskiego sposobu ochrony zagrożonych gatunków.
Używając zamrożonego nasienia do zapłodnienia żywych jaj, naukowcy byli w stanie rozmnażać koralowca Elkhorn ( Acropora palmata ) z jednego obszaru geograficznego z Elkhorn z innego obszaru, torując drogę do potencjalnego uratowania nie tylko zagrożonych gatunków i czyniąc go bardziej odpornym na zmiany klimatu, ale także daje szansę na przywrócenie innych gatunków.
„Nikt nie wierzył, że możemy to zrobić” - mówi Mary Hagedorn, starszy naukowiec z Smithsonian Conservation Biology Institute i współautorka artykułu opisującego pracę zaprezentowaną na konferencji Reef Futures Conference na Florydzie w zeszłym tygodniu.
„To Herculean to załatwiliśmy. Praca była tak ciężka na każdym poziomie ”- mówi.
Hagedorn i setki współpracowników pracowały nad projektem, w którym wykorzystano kriokonserwowane plemniki Elkhorn z Florydy, Puerto Rico i Curaçao na Karaibach do zapłodnienia żywych jaj zebranych z koralowca Elkhorn na Curaçao w celu stworzenia larw, które następnie hodowano w zbiornikach izolacyjnych w szkółkach na Florydzie. Jak dotąd jednomiesięczne koralowce (lub rekruci) stanowią jedną z największych żywych populacji stworzonych z materiału zamrożonego - z wyjątkiem ludzi, mówi Hagedorn.
Mówi, że koledzy, którzy badają koralowce, pogardzili ideą wykorzystania kriokonserwacji jako techniki wspomaganego rozrodu. „Bardzo trudno było przekonać ludzi, jak ważny jest ten proces naukowy nie tylko dla zachowania różnorodności biologicznej, ale również z pomocą w procesach odbudowy, szczególnie tam, gdzie staramy się tworzyć lepsze, bardziej wytrzymałe koralowce na przyszłość”, mówi Hagedorn.
„To wyjątkowe, że dokonaliśmy tego przełomu w koralowcach Elkhorn, ponieważ są one tak ważne dla budowy raf koralowych i ochrony linii brzegowych na całym Karaibach”, mówi współautorka Kristen Marhaver. (SCBI, zdjęcie Stephani Gordon) „Możliwość kriokonserwacji nasienia koralowców pozwala nam hodować koralowce w taki sam sposób, w jaki ludzie uprawiali rośliny od stuleci - poprzez uratowanie różnorodności genetycznej w bankach nasion i hodowanie najsilniejszych osobników z lokalnych populacji, aby pomóc gatunkom ogólnie lepiej”, mówi badanie współautorka Kristen Marhaver w komunikacie prasowym Smithsona.
Naukowcy wybrali Elkhorna - szybko rosnącego dużego, rozgałęzionego korala z grubymi gałęziami przypominającymi poroże - ponieważ jest on niezbędnym obrońcą dla wysp zagrożonych zniszczeniem przez podnoszące się morza, a także ze względu na jego znaczenie w zapewnianiu siedlisk ryb na całym Karaibach. Od 2006 r. Znajduje się na liście gatunków zagrożonych przez National Marine Fisheries Service.
Elkhorn spadł o ponad 90 procent na Karaibach - z powodu chorób i ocieplenia wód.
„To wyjątkowe, że dokonaliśmy tego przełomu w koralowcach Elkhorn, ponieważ są one tak ważne dla budowania raf koralowych i ochrony linii brzegowych na całym Karaibach” - mówi Marhaver, współpracownik naukowy z CARMABI Research Station na Curaçao.
Ideą pracy było sprawdzenie, czy Elkhorn żyjący w ciepłych wodach u wybrzeży Curaçao może nadać elkhorn jakieś szczególne atrybuty na przybrzeżnej Florydzie i Puerto Rico, które teraz doświadczają cieplejszych temperatur.
Zamiast przenieść łosia z Curaçao w inne miejsca - które, mimo że są tego samego gatunku, mogłyby potencjalnie wprowadzić nowe grzyby lub bakterie do tych nienaturalnych wód - postanowili krzyżować plemniki i jaja łosia z różnych gatunków lokalizacje.
Ale naukowcy musieli najpierw schwytać zarówno nasienie, jak i jaja - co wymagało pomiaru czasu i odrobiny szczęścia. Elkhorny, podobnie jak wszystkie koralowce, są hermafrodytami, a zatem uwalniają jednocześnie jaja i nasienie.
Wiadomo, że Elkhorn spawnuje się raz w roku w sierpniu na Karaibach, zwykle w okolicach pełni księżyca. Aby zdobyć plemniki, nurkowie zwykle schodzą na rafę i szukają sygnału, że łoś jest „związany” lub trzyma wiązki plemników i jaj. Trzymają te wiązki tylko przez około pół godziny, więc nurkowie muszą szybko rzucić sztuczną jedwabną siatkę na wiązki - które wyglądają prawie jak trądzik - i czekać, aż się uwolnią, mówi Hagedorn. Sieć kieruje pływające wiązki do urządzenia zbierającego, a naukowcy mogą później oddzielić plemniki, mleczny płyn, od jaj.
Oba są opłacalne tylko przez około pięć do siedmiu godzin - co sprawia, że pomysł hodowania elkhorn z Curaçao z elkhorn z Florydy jest trudną propozycją. Ale w 2007 roku Hagedorn i jej koledzy opracowali technikę zamrażania nasienia. W 2008 roku założyli bank nasienia w Puerto Rico, a wkrótce potem na Florydzie. Zamrożone nasienie zostało użyte do zapłodnienia żywych jaj zebranych na Curacao.
Mimo to proces zbiórki nie przebiegał płynnie na Curaçao. Rafy znajdowały się blisko brzegu, co ułatwiało dostęp - nurkowie właśnie brnęli ze swoim sprzętem. Ale Hagedorn i jej koledzy nie byli do końca pewni, kiedy pojawia się Elkhorn na Curacao. Przy pełni księżyca pod koniec lipca i sierpniu nie chcieli ryzykować. Tak więc przez sześć tygodni naukowcy przygotowywali się do zbiórki, a nurkowie chodzili na rafę - każdej nocy - aż w końcu byli świadkami dużego zaszczepienia w ciągu dwóch dni na początku września, prawie dwa tygodnie po sierpniowej pełni księżyca.
Naukowcy użyli świeżej spermy z Curaçao do zapłodnienia tych świeżych jaj. Stworzyli także trzy inne partie krzyży. Używali zamrożonego nasienia kolczastego z Curaçao, Florydy i Puerto Rico, aby nawozić jaja kolczastego z Curaçao.
Nic dziwnego, że świeże nasienie poradziło sobie lepiej niż mrożone - 91 proc. Zapłodnienia, w porównaniu z 37 do 82 procent zamrożonych plemników Curaçao, 3 do 19 procent dla zamrożonych plemników Florydy i 0 do 24 procent dla zamrożonych Puerto Rico sperma. Hagedorn twierdzi, że często zależało to od jakości jaj, które zmieniały się w ciągu dwóch nocy. Zamrożone nasienie w niektórych przypadkach znajdowało się na lodzie przez 10 lat; dziś techniki kriokonserwacji są lepsze i prawdopodobnie doprowadziłyby do wyższych wskaźników sukcesu, mówi.
I choć koralowce są tego samego gatunku, mają pewne różnice genetyczne, więc zagadnienie biologiczne również stanowi problem, mówi Hagedorn. „Ale zadziałało, to była najważniejsza rzecz” - podkreśla.
Naukowcy mieli nadzieję zebrać i wysłać 100 000 zapłodnionych larw, ale zamiast tego byli w stanie stworzyć tylko 20 000. W ciągu jednego miesiąca 55 procent młodych stworzonych z zamrożonego nasienia, a 81 procent młodych ze świeżego nasienia, wciąż żyło w dwóch instytucjach, Mote Marine Laboratory i Florida Aquarium Center for Conservation, gdzie są monitorowane. To ogromny sukces, mówi Hagedorn.
„Myślę, że najlepsze, co kiedykolwiek zrobiłem, to cztery procent”, mówi. „Dorastanie było po prostu fenomenalne”.
Następnym krokiem jest pokazanie, że mogą dojrzewać. A nadzieja polega na przyspieszeniu tego dojrzewania - przy użyciu techniki opracowanej przez Mote - aby zmusić je do odrodzenia w wieku trzech lat, a nie siedmiu, mówi Hagedorn.
I w końcu chciałaby znaleźć sposób, by wydostać nowe, prawdopodobnie bardziej odporne łosiaki do oceanu. „Starając się tworzyć lepsze narzędzia do przywracania, musimy mieć możliwość wypróbowania ich na wolności”, mówi Hagedorn. „W przeciwnym razie, po co je tworzyć?”
Ponieważ krzyżują się, jest to dowód na to, że są tym samym gatunkiem - choć odizolowanym, odległym geograficznie gatunkiem. Mimo podobieństw, wprowadzania na wolność nie należy lekceważyć, mówi Hagedorn. „Musimy być bardzo ostrożni w tym, jak to robimy”.
Finansowanie tego projektu zapewnił Paul G. Allen Philanthropies, Paul M. Angell Family Foundation i Volgenau-Fitzgerald Family Fund.
