https://frosthead.com

זחלי האלמוגים קפואים באופן קריוגני והופשרו לראשונה

שוניות האלמוגים, בתי הגידול השופעים שהם ביתם של אולי רבע ממיני האוקיאנוס, גוססים בקצב מדאיג. האו"ם מקרין שאם טמפרטורות האוקיינוס ​​יעלו כצפוי, אף אחד מ- 29 השוניות הרשומות כאתרי מורשת עולמית של אונסק"ו עדיין לא יאכלס מערכות אקולוגיות פונקציונליות עד שנת 2100. אפשרויות עגומות כאלה דרבנו את המדענים להתכונן לגרוע ביותר באמצעות חשיבה מחוץ לקופסה .

באמצעות פתרון נוזל לרדיאטור עמוס בחלקיקי זהב ולייזרים במהירות הפשרה, צוות מבוסס הוואי הקפיא באופן קריוגני והפשרה זחלי אלמוגים בהצלחה לראשונה. פריצת הדרך עשויה לאפשר לבנק בנקאות של מיני אלמוגים לשמר את המגוון הנעלם של שוניות ברחבי העולם. קריוגניקה עשויה לסייע במאמצי השיקום על ידי שמירה על מלאי קפוא של זחלי אלמוגים, מוכן לשוב ולהביא לאוכלוסיית שוניות מתות או גוסמות.

"אנחנו יכולים להקפיא זחלים, נוכל להחזיר אותם והם חיים", אומרת מרי הגדורן, ביולוגית אלמוגים מהמכון הביולוגי לשימור סמיתסוניאן (SCBI). הצעדים הבאים, היא מציינת, מבטיחים שהאלמוגים יוכלו לתפקד בר-קיימא על שונית ולהרחיב את התהליך כדי לעבוד על מספר עצום של אלמוגים.

זחלי האלמוגים תמונות קונפוקליות של זחלי יום 3 המראים פלואורסצנציה מ- GFP (משמאל) והפצה של חלקיקי ננוורוד זהב מצופים DyLight המקיפים את הזחל בקרין-מגן (מימין). (המכון לביולוגיה לשימור סמיתסוניאן)

Hagedorn היה מחבר משותף של מחקר שפורסם לאחרונה בדוחות מדעיים המפרט כיצד זחלים של אלמוג הפטריות ( Fungia scutaria ) הובלו בהקפאה והוקמו לתחייה להתפתחות תקינה ולשחות עד 12 שעות. מדענים היו נרגשים אם שוניות האלמוגים המעוטרות בעולם יוכלו ליהנות ממערכה שנייה כל כך מוצלחת.

שוניות והמגוון הביולוגי המדהים שהם מארחים נמצאים במצור מאקלים שמשתנה במהירות. ההשלכות הנפוצות אפילו עבור בני אדם שופעי קרקע כוללים ירידה באספקת המזון ושחיקה הרסנית של חופים מאוכלסים. ומקרי מוות בשוניות גדולים אינם רק השלכה, הם כבר מציאות. אירוע הלבנת אלמוגים מאסיבי 2014-17 הדגיש 75 אחוז משוניות העולם והרג כ -30 אחוז מהאלמוגים בשונית המכשול הגדולה המפורסמת. פרקים כאלה הופכים תכופים עד כדי כך שההערכה הלאומית לאקלים טוענת כי הלבנת אלמוגים תהיה אירוע שנתי באיי הוואי ובסמואה האמריקאית עד שנת 2040.

אלמוגים יכולים להסתגל לסביבות משתנות, אך במקומות מסוימים הקצב פשוט מהיר מדי. האפשרות לטשטש אותם ולחדש אותם מחדש עשויה לעזור לקנות זמן מה.

זחלי האלמוגים 2 מכתים פאלואידין: תמונות מיקרוסקופיות פלואורסצנטיות של פלואידין כוללות של זחלי F. scutaria המתפתחים מוכתמים לאקטין. (המכון לביולוגיה לשימור סמיתסוניאן)

הקפאת האלמוגים התבררה כקלילה יחסית, אומר דגדורן. הזחלים פשוט הושקעו בחנקן נוזלי לאחר שטופלו בסוג "נוזל לרדיאטור" המגן נגד קרינה שהוקם במיוחד כדי לעזור להם להקפיא באופן שווה ללא היווצרות גבישים.

"גבישי קרח הם באמת הנמסיס שלנו, " היא אומרת. "יתכנו כמה גרעינים זעירים שנוצרים במהלך ההקפאה ותוכלו לחשוב על אלה כפתיתי שלג. אבל אינך רוצה שפתיתי השלג האלה יגדלו לכדי חנית קרח גדולה יותר שהורסים את התאים. "באופן אינטואיטיבי, בעיית גביש הקרח היא הגרועה ביותר בזמן ההתחממות של דגימות קפואות.

"דמיין מים, קופאים אט אט, והנקודה בה כמה גבישים צומחים לפתע מהר יחסית לרסיסים קפואים כשהם קופאים", מסביר ג'ונתן דאלי, מחבר ראשי בעיתון ואיש פוסט-דוקטורט ב- SCBI ובמכון הימי של הוואי. ביולוגיה. "זה קורה בטווח טמפרטורות מסוים, ואתה עובר את הטווח הזה כשאתה מתקרר אבל גם כשאתה מתחמם."

רוב מוות התא מתרחש במהלך תהליך ההתחממות, אך מדענים יכולים למנוע התפתחות גבישים קרח על ידי הפשרת זחלי האלמוגים במהירות. כדי להשיג מהירות, הצוות השתמש בטכניקה שהגדורן השחיתה על עוברי הזברה עם אגרוף של שניים של חלקיקי זהב מלא ואור לייזר.

לייזרים בהוליווד עשויים להיות מספיק חמים כדי לאדות חייזר, אך גרסאות מעבדה עדיין לא יכלו להעביר חום במהירות ובאופן שווה כדי להפשיר עובר זעיר ללא עזרה. כך הציגו המדענים חלקיקי ננו-גולד המופצים ברחבי תמיסת נוזל-הרדיפה, שספגו אור מהלייזר והפכו אותו לחום שהביא את האלמוגים בהצלחה מההקפאה העמוקה שלו. "זה מפשיר תוך שנייה, " אומרת דלי.

זחלי האלמוגים המסתיירים באופן קריאופי ג'ונתן דלי זוכר בקריאה זחלי אלמוגים. (גארי קראניץ '/ קרן שונית המחסום הגדולה)

להקפאת אלמוגים בת קיימא יש פוטנציאל לשמור על המגוון הביולוגי העתידי על ידי שמירה על כל מגוון הגנטיקה של האלמוגים. "אין לנו מושג כיצד נוכל להשתמש בחומר זה בעוד מאה שנה, אבל לעשות זאת כעת בעוד שיש לנו הרבה גיוון בשוניות, ואנחנו מאבדים את זה מהר מאוד, זה ממש חשוב", אומר דגורן. ארבעה-עשר מינים של זרעים ועוברים אלמוגים שנאספו בשונית המחסום הגדולה קפואים כבר בגן החיות המערבי של מישור האוסטרלי של טרונגה, ועוד עשרה אחרים בתוכנית הלאומי הזרע של בעלי החיים של ה- USDA בפורט קולינס, CO.

אותם זרעים המאוחסנים ידרשו זיווג עם ביצים חיות, אך מדלן ואן אופנה, מהמכון האוסטרלי למדעי הים ואוניברסיטת מלבורן, אומרת שהישג זה משנה את המשחק על ידי הדגמת היכולת להקפיא אורגניזם שלם, שנקווה אולי להפשיר אותו. לצאת לגדול.

"חשוב מאוד לשמור על המגוון הגנטי הנוכחי, כך שבעתיד נוכל להשתמש בו כמו בנק זרעים שפותח למיני יבולים", ממשיך ואן אופנה. "אנשים יכולים לחזור ולהפיק מלאי של יבולים שעשויים להיות עמידים יותר בפני בצורת או חום מכיוון שיש להם את הגוון הגנטי ההוא שמאפשר להם לעשות זאת. אז אם נוכל לעשות משהו דומה לכספת הזרעים העולמית עבור אלמוגים, זה יהיה עוצמתי ביותר לעתיד. "

למרבה הצער, העתיד הזה עדיין לא כאן. אלמוג הפטריות הוקפא מכיוון שהזחלים שלו היו קטנים וקלים לעבוד איתם. כעת מאתגר הצוות לשנות את הכל, החל מהרכב נוזל הרדיפות, וכלה בהגדרות הלייזר, כך שניתן יהיה לשמור בצורה דומה על אלמוגים גדולים ובונים שונית. "אנחנו כן חושבים שזה יהיה ניתן להרחבה", אומר הגדורן.

אלמוגים בריאים אלמוגי פטריות בוגרים (F. scutaria). (המכון לביולוגיה לשימור סמיתסוניאן)

אתגר נוסף הוא הרחבת עצום של גודל הפעולה כך שהיא עשויה לשמש לשיקום שונית.

"אנחנו צריכים לעבור מהקפאת מאות הדברים למאות אלפים כדי אפילו לגרום לאלמוגים לחיות על שונית", אומר דג'ורן. אם ניתן לשמור על זחלים כאלו באופן קריוגני, הדבר מעלה את האפשרות להעלות את שיעורי ההתרבות האיטיים של האלמוגים. ההשרצה באלמוגים מתרחשת רק כאשר התנאים מושלמים, פעם בשנה ופשוט לכמה ימים.

"אם נוכל לבנות מאגר מלאי של זחלים קפואים שנוכל לשלוף מהמקפיא בכל פעם שנצטרך לשחזר שונית, זה יכול להיעשות בכל עת של השנה, כך שאתה לא מוגבל לאירוע ההשרצה של אלמוגים. זה כמובן יהיה מדהים לחלוטין, "אומר ואן אופנה. "זה יהיה נכון במיוחד אם תוכלו לשלב את זה עם חלק מהעבודה המתמשכת כדי לנסות לפתח ציר אלמוגים שהוא יותר סובלני לחום."

החזרת אלמוגים שהוקפאו פעם אחת עלולה שלא להתברר כמוצלחת במיוחד במקומות שבהם התנאים שגרמו למות השוניות מלכתחילה עדיין נמשכים. אבל אם סביבות האלמוגים ישתפרו, או אם בני אדם יוכלו ליצור אלמוגים שעמידים יותר בתנאים עתידיים, יש סיכוי טוב שתהיה לנו אוכלוסיה של אלמוגים קריוגניים המפשירים ומגישים מוכנים לנצל אותם.

זחלי האלמוגים קפואים באופן קריוגני והופשרו לראשונה