Кораљни гребен треба хиљаде година да се направи, али може нестати у трену.
Сличан садржај
- Дубоководни кораљи блистају за свој живот
- Најновији догађај избељивања може бити завршен, али гребени су и даље у опасности
Кривац је обично избељивање кораља, болест погоршана загревањем воде која данас прети гребенима широм света. Најгори забиљежени догађај избјељивања погодио је Јужни Пацифик између 2014. и 2016., када су повишене температуре океана праћене изненадним приливом топле воде Ел Нино трауматизирале Велики брански гребен. У само једној сезони избјељивање је десетковало готово четвртину огромног екосистема, који се некада простирао на готово 150 000 квадратних километара кроз Кораљно море.
„Колико год грозно било, тај бели догађај био је позив будности“, каже Рацхел Левин, молекуларна биологиња која је недавно предложила храбру технику за спас ових кључних екосистема. Њена идеја, објављена у часопису " Фронтиерс ин Мицробиологи", је једноставна: Уместо да нађе здраве симбионте за репопулацију избељеног кораља у природи, уместо тога инжењер у лабораторију. С обзиром да би то захтевало знатније угрожавање природе, предлог ће вероватно узбуркати контроверзне воде.
Али Левин тврди да би временом за гребене широм света потенцијална вредност могла да вреди и ризиковати.
Левин је студирао фармакологију рака као преддипломски студиј, али био је фасциниран претњама суоченим са воденим животом док је боравио на курсевима морских наука. Њу је погодило чињеница да је за разлику од истраживања људских болести, далеко мање истраживача који се боре за обнављање здравља океана. Након што је дипломирала, преселила се из Калифорније у Сиднеј у Аустралији да би докторирала. у Центру за морске био-иновације на Универзитету Нови Јужни Велс са надом да ће своју стручност у истраживању људских болести примијенити на кораље.
У медицини често постоји опасност од озбиљне болести да истраживачи испробају нови и контроверзни третман (тј. Спајањем здравих јајашца две жене са спермом једног човека да би се створила „беба са три родитеља“). Исто важи и за науку о животној средини - у одређеној мери. "Попут грозне болести [код] људи, када људи схвате колико тешка ситуација постаје, истраживачи почињу да покушавају да предложе много више", каже Левин. Када је у питању очување животне средине, међутим, све је мање заговорника који су спремни да примене ризичне, револуционарне технике.
Када је ријеч о гребенима - кључним морским регионима који садрже задивљујућу количину разноликости, као и штите копнене масе од олујних удара, поплава и ерозије - то оклијевање могло би бити фатално.
Избељивање кораља често се представља као смрт корала, што је помало заблуда. Заправо, распад симбиотске уније омогућава кораљу да успева. Сама кораљна животиња је попут грађевинских грађевинара који граде скеле високог стамбеног комплекса. Програмер изнајмљује сваку од милијарди соба једноћелијским, фотосинтетским микробовима званим Симбиодиниум.
Али у овом случају, у замену за сигурно место за живот, Симбиодинијум прави храну за кораље користећи фотосинтезу. Избијељени кораљ је, насупрот томе, напуштена грађевина. Без станара који би могли да једу, кораљ на крају умре.
Иако избјељивање може бити смртоносно, то је заправо паметна еволутивна стратегија корала. Очекује се да ће Симбиодиниум подржати крај преговора. Али када вода постане претопла, они престају да се фотосинтезирају. Кад та храна постане оскудна, кораљ шаље обавештење о деложацији. „То је као да имате лошег станара - решићете се онога што имате и видети да ли можете пронаћи боље“, каже Левин.
Али како се океани и даље загријавају, све је теже и теже пронаћи добре станаре. То значи да деложације могу бити ризичне. У загријавајућем океану кораљна животиња може умријети прије него што нађе боље изнајмљиваче - сценариј који је десетковао гребен екосистеме широм планете.
Левин је хтео да реши овај проблем, креирајући јасан рецепт за изградњу супер симбионта који би могао да репопулира избијељене кораље и помогне им да истрају кроз климатске промене - у суштини, савршени станари. Али морала је да почне од малена. У то време „било је толико рупа и празнина које су нас спречавале да идемо напред“, каже она. "Све што сам желео је да покажем да можемо генетски инжењер [ Симбиодиниум ]."
Чак би се то показало и високим налогом. Први изазов је био да, упркос томе што је једностанични организам, Симбиодиниум има грозан геном. Обично симбиотички организми имају струјне геноме, будући да се за већину својих потреба ослањају на своје домаћине. Иако друге врсте имају геноме од око 2 милиона базних парова, Симбиодинијум је геном за 3 реда веће.
"Они су хумонни", каже Левин. У ствари, цео људски геном је само нешто мање од 3 пута већи од Симбиодиниум -а.
Чак и након што је напредак у секвенцирању ДНК омогућио дешифровање ових генома, научници још увек нису имали појма за шта је 80 посто гена. "Морали смо да пронађемо и спојимо који ген је радио у овом организму", каже Левин. Члан групе фитопланктона зване динофлагелати, Симбиодиниум су невероватно разнолике. Левин је скренула пажњу на два кључна соја Симбиодиниум која би могла расти у својој лабораторији.
Први сој, као и већина Симбиодинијума, био је рањив на високе температуре које изазивају избељивање кораља. Појачајте дугме за топлину неколико рез, а овај је фактор био тост. Али други сој, изолован од ретких корала који живе у најтоплијим окружењима, изгледао је као да не пропушта врућину. Ако би могла схватити како ова два соја управљају својим генима током услова избјељивања, тада би могла пронаћи генетске кључеве за конструкцију новог супер-соја.
Када је Левин појачао топлоту, видела је да тврдокорни симбиодиниј ескалира производњу антиоксиданата и протеина топлотног удара, који помажу у поправљању ћелијских оштећења изазваних врућином . Не изненађује, нормалан симбиодинијум није. Левин је потом скренула пажњу на проналажење начина да се у слабији Симбиодиниум убаци више копија ових пресудних гена који толеришу топлоту и тако створи сој прилагођен за живот са кораљима из умерених региона - али са алатима за преживљавање океала који греју.
Добијање нове ДНК у ћелију динофлагелата није лак задатак. Иако су малене, ове ћелије су заштићене оклопним плочама, две ћелијске мембране и ћелијском зидом. "Можете се пробити ако довољно гурате", каже Левин. Али опет, можда бисте на крају убили ћелије. Тако је Левин затражио помоћ од мало вероватног сарадника: вируса. Напокон, вируси су се "развили тако да могу да ставе своје гене у геном свог домаћина - тако преживе и размножавају", каже она.
Левин је изоловао вирус који је заразио Симбиодиниум и молекуларно га изменио тако да више не убија ћелије. Уместо тога, она је то смислила као бенигни систем за испоруку оних гена који толеришу топлоту. У свом раду, Левин тврди да би корисни терет вируса могао да користи ЦРИСПР, пробојну технику уређивања гена која се ослања на природни процес који користе бактерије, да би пресекао и залепил те екстра гене у подручје гена Симбиодиниум -а где би они били високо изражена.
Звучи довољно једноставно. Али неред са живим екосуставом никада није једноставан, каже Дустин Кемп, професор биологије на Универзитету Алабама у Бирмингхаму, који проучава еколошке утицаје климатских промена на коралним гребенима. "Веома се залажем за ова решења за очување и генетску помоћ", каже Кемп. Али "обнова гребена који су трајали хиљадама година формираће се врло застрашујући задатак."
Узимајући у обзир задивљујућу разноликост сојева Симбиодиниум који живе унутар само једне врсте корала, чак и ако је постојао чврст систем за генетску модификацију, Кемп се пита да ли би икада било могуће произвести довољно различитог супер- Симбиодинијума да обнови ту разноликост. "Ако очистите сјечу старе шуме, а затим изађете и посадите неколико борова, је ли то заиста спас или обнова шуме?", Пита Кемп, који није био укључен у студију.
Али Кемп се слаже да гребени умиру алармантном брзином, пребрзо да би се природни развој Симбиодиниума могао наставити. "Да се кораљи брзо развијају да би се руковали [топлим водама], помислили бисте да смо то већ видели", каже он.
Тхомас Моцк, морски микробиолог са Универзитета у Источној Англији у Великој Британији и пионир у генетички модификовању фитопланктона, такође истиче да је биологија динофлагелата још увек у великој мери закрчена мистеријом. „За мене је ово све у реду“, каже он. „Али овако обично почиње. Провокативни аргумент је увек добар - врло је изазован, али кренимо негде и видећемо шта можемо постићи. “Недавно је ЦСИРО, одељење за науку аустралијске владе, најавило да ће финансирати лабораторије за наставак истраживања генетских модификација коралних симбионата.
Када је у питању здравље људи - на пример, заштита људи од разорних болести попут маларије или Зика - научници су били вољни да испробају драстичније технике, попут ослобађања комараца генетски програмираних да преносе смртоносне гене. Генетичке модификације потребне за спас корала, тврди Левин, не би биле ни екстремне. Она додаје да је потребно много више контролисаног лабораторијског тестирања пре него што се генетски модификовани Симбиодиниум може пустити у околину да би се населио гребени кораљних гребена.
"Када говоримо о" генетски инжењерству ", ове врсте не мењамо значајно", каже она. „Не правимо силно мутирајуће ствари. Све што покушавамо је да им дамо додатну копију гена који већ морају да им помогну ... не покушавамо да будемо луди научници. "
