Hvad på mange måder en gamble har betalt for en dedikeret gruppe biologer - og muligvis for andre forskere, der leder efter en ny måde at bevare truede arter på.
Ved hjælp af frosset sæd til befrugtning af levende æg var forskerne i stand til at avle elghornskoraller ( Acropora palmata ) fra et geografisk område med elkhorn fra et andet område og banede vejen for potentielt at redde ikke kun den truede art og gøre det mere modstandsdygtigt over for klimaændringer, men også give en avenue af håb om at genoprette andre arter.
”Ingen troede, at vi kunne gøre dette, ” siger Mary Hagedorn, seniorforsker ved Smithsonian Conservation Biology Institute og medforfatter for et papir, der beskriver det arbejde, der blev præsenteret på Reef Futures-konferencen i Florida i sidste uge.
”Det var Herculean, at vi fik dette gjort. Arbejdet var så hårdt på hvert enkelt niveau, ”siger hun.
Hagedorn og hundreder af kolleger samarbejdede om projektet, der brugte kryokervareret elkhorn-sæd fra Florida, Puerto Rico og Curaçao i Carribean for at befrugte levende æg, der blev indsamlet fra elkhorn-koraller på Curaçao, til at skabe larver, som derefter blev opdrættet i isolationstanke på planteskoler i Florida. Indtil videre udgør de en måned gamle babykoraller (eller rekrutter) en af de største levende befolkninger skabt af kryokonserveret materiale - med undtagelse af mennesker, siger Hagedorn.
Kolleger, der studerer koraller, havde foragtet ideen om at bruge kryokonservering som en assisteret reproduktionsteknik, siger hun. ”Det var meget vanskeligt at få folk til at forstå, hvor vigtig denne videnskabelige proces ikke kun var for at bevare den biologiske mangfoldighed, men med at hjælpe med restaureringsprocesser, især hvor vi forsøger at skabe bedre og mere robuste koraller for fremtiden, ” siger Hagedorn.
”Det er ekstra specielt, at vi har gjort dette gennembrud i elkhorn-koraller, fordi de er så vigtige til at bygge korallrev og beskytte kystlinjer rundt omkring i Caribien, ” siger medforfatter Kristen Marhaver. (SCBI, foto af Stephani Gordon) "At være i stand til at kryopræsere koralsæd giver os mulighed for at dyrke koraller på samme måde som mennesker har dyrket afgrøder i århundreder - ved at redde genetisk mangfoldighed i frøbanker og opdrætte de stærkeste individer fra lokale populationer for at hjælpe arten generelt bedre, " siger undersøgelsens co-lead forfatter Kristen Marhaver i en Smithsonian pressemeddelelse.
Forskerne valgte elghornet - en hurtigtvoksende stor, forgrenende koral med tykke gevirlignende grene - fordi den fungerer som en vigtig beskytter for øer, der udsættes for ødelæggelse fra stigende hav, og på grund af dets betydning for at give fiskhabitat i hele Caribien. Det er også blevet opført siden 2006 som en truet art af National Marine Fisheries Service.
Elkhorn er faldet med mere end 90 procent i Caribien - på grund af sygdom og opvarmende farvande.
”Det er ekstra specielt, at vi har gjort dette gennembrud i elkhorn-koraller, fordi de er så vigtige til at bygge korallrev og beskytte kystlinjer rundt omkring i Caribien, ” siger Marhaver, en forsker ved CARMABI Research Station på Curaçao.
Idéen bag arbejdet var at se, om elghornet, der bor i det varme farvande ud for Curaçao-kysten, kunne give en eller anden form for særlige attributter til elkhorn i Florida og Puerto Rico, og nu oplever varmere temperaturer.
I stedet for at flytte en elghorn fra Curaçao til de andre steder - som, selvom de er af samme art, potentielt kunne introducere nye svampe eller bakterier i disse ikke-oprindelige farvande - besluttede de at krydse sperm og æg fra æghorn fra forskellige placeringer.
Men forskerne måtte først fange både sæd og æg - hvilket involverede timing og lidt held. Elkhorns er som alle koraller hermafroditter og frigiver således både æg og sæd samtidig.
Det vides, at elkhorn gyder en gang om året i august i Caribien, normalt omkring en fuldmåne. For at få sædcellerne går dykkere normalt ned til et rev og kigger efter signalet om, at elghornet “indstiller”, eller holder sæd-ægbundterne. De holder kun disse bundter i cirka en halv time, så dykkere er nødt til hurtigt at kaste et kunstigt silkenet over bundterne - som ligner næsten akne - og vente på, at de slipper, siger Hagedorn. Nettet trækker de flydende bundter ind i en opsamlingsenhed, og forskere kan senere adskille sædcellen, en mælkeagtig væske, fra æggene.
Begge er kun levedygtige i cirka fem til syv timer - hvilket gør ideen om at avle et Curaçao-elkhorn med en Florida-elhornhorn til et besværligt forslag. Men i 2007 udviklede Hagedorn og hendes kolleger en teknik til frysning af sædceller. De startede en sædbank i Puerto Rico i 2008 og en anden kort efter i Florida. Denne frosne sæd blev brugt til at befrugte de levende æg, de samlet på Curaçao.
Alligevel gik indsamlingsprocessen ikke uden problemer på Curaçao. Revene var tæt på kysten, hvilket gjorde det nemt at få adgang - dykkere bare vattede ind med deres redskaber. Men Hagedorn og hendes kolleger var ikke helt sikre, når elkhorn på Curaçao gyttede. Med en fuldmåne i slutningen af juli og en anden i august, ønskede de ikke at tage nogen chancer. Så i seks uger forberedte forskerne sig til indsamling, og dykkerne gik til revet - hver nat - indtil de endelig var vidne til en stor gyde over to dage i begyndelsen af september, næsten to uger efter fuldmånen i august.
Forskerne brugte frisk sæd fra Curaçao til at befrugte de friske æg. De skabte også tre andre bunter med kryds. De brugte frosne sæd fra elkhorn fra Curaçao, Florida og Puerto Rico til hver gødning af æg fra elkhorn fra Curaçao.
Ikke overraskende gjorde den friske sædceller bedre end den frosne - en befrugtningsgrad på 91 procent sammenlignet med 37 til 82 procent for den frosne Curaçao-sæd, 3 til 19 procent for den frosne sæd fra Florida og 0 til 24 procent for den frosne Puerto Rico sperm. Hagedorn siger, at det ofte var afhængigt af ægkvalitet, som varierede i løbet af de to nætter. Og den frosne sæd i nogle tilfælde havde været på is i 10 år; i dag er kryokonserveringsteknikker bedre og vil sandsynligvis føre til højere succesrater, siger hun.
Og selvom korallerne er af samme art, har de nogle genetiske sondringer, så biologisk uforenelighed er også et spørgsmål, siger Hagedorn. ”Men det virkede, det var den vigtigste ting, ” påpeger hun.
Forskerne havde håbet på at samle og sende 100.000 befrugtede larver, men i stedet kunne kun skabe 20.000. Efter en måned var 55 procent af de unge, der blev skabt af frosset sæd, og 81 procent af dem oprettet med frisk sæd var stadig i live på de to institutioner, Mote Marine Laboratory og Florida Aquarium Center for Conservation, hvor de overvåges. Det er en enorm succes, siger Hagedorn.
”Jeg synes, det bedste, jeg nogensinde har gjort, er fire procent, ” siger hun. ”Udviklingen har lige været fænomenal.”
Det næste trin er at vise, at de kan modne. Og håbet er at fremskynde denne modning - ved hjælp af en teknik udviklet af Mote - for at få dem til at gyde ved tre års alder i stedet for syv, siger Hagedorn.
Og til sidst vil hun gerne finde en måde at få de nye, muligvis mere modstandsdygtige elghorn i havet. ”Når vi prøver at skabe bedre værktøjer til restaurering, skal vi være i stand til at prøve dem i naturen, ” siger Hagedorn. "Ellers hvorfor oprette dem?"
Fordi de krydsavlet, er det et bevis på, at de er den samme art - skønt isolerede, geografisk fjerne arter. På trods af lighederne skal introduktion i naturen ikke tages let, siger Hagedorn. ”Vi skal være meget forsigtige med, hvordan vi gør det.”
Finansiering til dette projekt blev leveret af Paul G. Allen Philanthropies, Paul M. Angell Family Foundation og Volgenau-Fitzgerald Family Fund.
