Krzyżowanie gatunków, kriokonserwacja (czyli zamrażanie) nasienia oraz tworzenie banku komórek rozrodczych i larw koralowców – to przykłady naukowych strategii na wzmocnienie odporności raf koralowych i ochronę tych bezcennych ekosystemów przed negatywnymi skutkami zmiany klimatu.
-Z powodu zmian klimatu i innych czynników antropologicznych straciliśmy już ponad połowę wszystkich raf koralowych. Mimo że koralowce posiadają niezwykłe mechanizmy odpornościowe, to tempo zmian klimatycznych (głównie wzrost temperatury wody w oceanie oraz obniżenie jej poziomu pH) przekraczają ich naturalną zdolność do adaptacji – powiedział cytowany w komunikacie przesłanym PAP dr hab. inż. Radosław Kowalski z Zakładu Biologii Gamet i Zarodka Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.
Naukowiec bada rafy w pobliżu japońskiej wyspy Okinawa. Rozrodem koralowców zajmuje się już od ponad dekady. „Wtedy tematyka ochrony raf koralowych stanowiła niszę. Dzisiaj – po rosnącej liczbie publikacji czy projektów – widać, że problem jest duży, a potrzeba znalezienia strategii na ochronę tych bezcennych ekosystemów, wspierających różnorodność życia morskiego jest naprawdę pilna” – dodał.
Badacz podkreśla, że obok wzrostu temperatury wody, znaczący negatywny wpływ na rafy koralowe ma też obniżenie pH oceanu, czyli jego zakwaszenie. Jest to powiązane ze wzrostem emisji dwutlenku węgla do atmosfery, który następnie rozpuszcza się w oceanach. „Z tego powodu w ostatnich dekadach naturalny poziom pH wody w oceanach spadł z 8,2 na 8,1. Ta niepozornie wyglądająca jedna dziesiąta oznacza jednak wzrost zakwaszenia oceanu o jedną trzecią! Koralowce budują swoje szkielety z węglanu wapnia, 'pobieranego’ z wody, jednak ten mechanizm przestaje zachodzić przy pH 7,9. Ponadto, zakwaszenie wody zmniejsza zdolności rozrodcze koralowców” – wyjaśnił Radosław Kowalski.
I choć koralowce przypominają raczej rośliny, są to zwierzęta (bezkręgowce). Występują głównie w strefie równikowej.
Współczesne rafy koralowe, w tym wielka rafa przy Australii, powstały ok. 8-10 tys. lat temu. W związku z tym, że rafy występują głównie wokół równika, gdzie zmiany temperatur w ciągu roku nie były zbyt wyraźne, ich cykl biologiczny zsynchronizował się z fazami księżyca – w zależności od gatunku podchodzą one do tarła w określoną pełnię lub nów, licząc od początku roku.
„Ta synchronizacja pozwala tym nieprzemieszczającym się zwierzętom zapewnić sobie kontakt z gametami (komórkami rozrodczymi) tego samego gatunku, poprzez masowe wypuszczenie ich do oceanu, najczęściej podczas jednej nocy. Ocieplenie klimatu spowodowało jednak występowanie w okresie tarła koralowców takich temperatur, z którymi ich fizjologia dotąd się nie spotykała” – podkreślił badacz.
Dodał, że choć wcześniej termika nie odgrywała głównej roli regulacyjnej w rozrodzie koralowców, obecnie obserwujemy jej znaczące działanie modulujące. Z tego też względu obecnie na rafie rozsynchronizowanie tarła koralowców ma miejsce już co roku.
Skutkiem jest zauważalny wzrost liczby hybryd międzygatunkowych. Przykładem może być skrzyżowane gatunków z głębszych partii oceanu, gdzie jest chłodniejsza woda, z tymi z płytszych z cieplejszą wodą. W efekcie powstała hybryda o wypośrodkowanych cechach, która jest w stanie zasiedlać większe przestrzenie. „Ten fascynujący mechanizm pokazuje, jak koralowce próbują się adaptować do zmian” – wyjaśnił Radosław Kowalski.
Krzyżowanie międzygatunkowe ma również spory potencjał jako narzędzie dla wspomaganej naukowo ewolucji, ponieważ łączenie gamet różnych gatunków koralowców daje możliwość uzyskania hybrydy np. ze zwiększoną tolerancją termiczną (na zmiany temperatury wody) lub z konkretnymi pożądanymi cechami adaptacyjnymi do zmieniających się warunków środowiskowych.
Dr hab. Radosław Kowalski prowadzi takie badania z zespołem japońskich naukowców z Uniwersytetu Ryukyus na Okinawie.
W ostatnim czasie badacz skupia się na możliwościach krzyżowania gatunków hodowanych w akwariach. „Z moich obserwacji wynika, że koralowce hodowane w akwariach podlegają ogromnej presji środowiskowej, przez co występuje u nich duża selekcja naturalna i przetrwają tylko te najsilniejsze osobniki. Chcemy skrzyżować gatunki występujące naturalnie z tymi hodowanymi w akwariach i sprawdzić, czy ich hybryda będzie miała większe zdolności adaptacyjne” – zaznaczył naukowiec.
Kolejną strategią na ochronę raf koralowych jest kriokonserwacja plemników koralowców, czyli ich przechowywanie w ultraniskich temperaturach. Taka metoda umożliwia zachowanie materiału genetycznego, pełniąc rolę genetycznej polisy ubezpieczeniowej, która może być wykorzystana w przyszłości do przywracania i odtwarzania raf koralowych.
-Stworzenie banku gamet i larw koralowców to jedno z największych wyzwań dla naukowców zajmujących się tym tematem. Kriokonserwować plemniki już potrafimy, ale po rozmrożeniu, aby doszło do zapłodnienia potrzebne są jeszcze komórki jajowe. W przypadku larw nie byłoby takiego problemu, ale tutaj musimy jeszcze udoskonalić metodę ich zamrażania – wskazał Radosław Kowalski.
Metoda kriokonserwacji nasienia może być także pomocna w procesie krzyżowania gatunków, przykładowo umożliwiając transport nasienia pobranego od odpornych osobników z akwariów na rafę koralową, gdzie można z jego pomocą tworzyć bardziej odporne osobniki danego gatunku.
„Stan raf koralowych na całym świecie jest krytyczny, te ekosystemy znalazły się na skraju upadku. Badania nad strategiami ochrony raf są więc potrzebne jak nigdy dotąd. Jednak ja zawsze podkreślam, że nawet najbardziej nowatorskie rozwiązania naukowe nie zastąpią naszych codziennych działań, takich jak oszczędzanie energii czy wody, które realnie mogą wpłynąć na ochronę naszej planety” – podsumował Radosław Kowalski.(PAP)
Źródło: Nauka w Polsce, Agnieszka Libudzka
