A korallzátonyok építése több ezer évig tart, de egy pillanat alatt eltűnik.
kapcsolodo tartalom
- A mélyvízi korallok életre kelnek
- Lehet, hogy a legfrissebb fehérítő esemény véget ért, de a zátonyok még mindig veszélyben vannak
A tettes általában a korallfehérítés, a melegvíz által súlyosbított betegség, amely manapság a zátonyokat fenyegeti a világ minden tájáról. A legrosszabb rögzített fehérítő esemény 2014 és 2016 között a Csendes-óceán déli részén volt, amikor az óceán hőmérsékletének emelkedése, majd a meleg El Niño vizek hirtelen beáramlása következtében traumatizálta a Nagy Barrier-zátonyot. Csak egy szezonban a fehérítés megsemmisítette a hatalmas ökoszisztéma közel egynegyedét, amely egyszer csaknem 150 000 négyzet mérföldet terjesztett át a Korall-tengeren.
"Bármennyire szörnyű volt is, ez a fehérítő esemény ébresztés volt" - mondja Rachel Levin, a molekuláris biológus, aki nemrégiben merész technikát javasolt e kulcs ökoszisztémák megmentésére. Ötlete, amelyet a Frontiers in Microbiology folyóiratban tett közzé, egyszerű: Ahelyett, hogy egészséges szimbólumokat találna a fehérített korall újratelepítésére a természetben, inkább a laboratóriumba tervezze őket. Tekintettel arra, hogy ehhez jelentős mértékben meg kellene változtatni a természetet, a javaslat valószínűleg felveti az ellentmondásos vizeket.
De Levin azzal érvel, hogy ha az idő világszerte elfogy a zátonyokkal, a potenciális érték megéri a kockázatot.
Levin egyetemi hallgatóként tanulmányozta a rák-farmakológiát, de elbűvölte a vízi életet fenyegető veszélyekkel, miközben a tengerészeti tudományos kurzusokon ápolt. Meglepte, hogy az emberi betegségekkel kapcsolatos kutatásokkal ellentétben sokkal kevesebb kutató küzdött az óceánok egészségének helyreállítása érdekében. A diploma megszerzése után Kaliforniából az ausztráliai Sydney-be költözött, hogy Ph.D. a Új-Dél-Wales Egyetem Tengeri Bio-Innovációs Központjában, azzal a reménytel, hogy tapasztalatait korallokra alkalmazza az emberi betegségek kutatásában.
Az orvostudományban a súlyos betegség veszélyét a kutatók gyakran új és ellentmondásos kezelések kipróbálására teszik (vagyis két női egészséges tojás egyesítése egy férfi spermájával, hogy "háromszülős csecsemőt" készítsenek). Ugyanez vonatkozik a környezettudományra - bizonyos mértékben. "Mint egy szörnyű betegség az emberekben, amikor az emberek rájönnek, mennyire borzasztó a helyzet, a kutatók elkezdenek sokkal többet javasolni" - mondja Levin. A környezet megtakarításakor azonban kevesebb támogató hajlandó kockázatos, úttörő technikákat alkalmazni.
A zátonyokról - olyan kritikus tengeri régiókról, amelyek elképesztő mennyiségű diverzitást fednek fel, és megóvják a szárazföldi tömegeket a viharrohaktól, áradásoktól és eróziótól - hogy a habozás végzetes lehet.
A korallfehérítést gyakran a korall halálának tekintik, ami kissé félrevezető. Valójában a szimbiotikus unió lebontása teszi lehetővé a korall virágzását. Maga a korall állat olyan, mint egy épületfejlesztő, aki egy sokemeletes apartman komplexumot állít fel. A fejlesztő mindegyik szobát bérbe adja az egysejtű, fotoszintézisű mikrobáknak, az úgynevezett Symbiodinium-nak.
De ebben az esetben a biztonságos élethelyzetért cserébe a Symbiodinium fotoszintézis segítségével élelmet készít a korall számára. Ezzel szemben a fehérített korall olyan, mint egy elhagyatott épület. Ha nincs bérlő az étkezéshez, a korall végül meghal.
Noha a fehérítés halálos lehet, valójában ez a korall okos evolúciós stratégiája. A Symbiodinium várhatóan fenntartja az alku végét. De amikor a víz túl melegszik, megállítják a fotoszintetizációt. Amikor az étel hiányos, a korall kilakoltatási értesítést küld. „Olyan, mintha rossz bérlő lenne - meg fog szabadulni attól, ami megvan, és megnézheti, hogy megtalálja-e jobbat” - mondja Levin.
De mivel az óceánok tovább melegednek, egyre nehezebb megtalálni a jó bérlőket. Ez azt jelenti, hogy a kilakoltatás kockázatos lehet. A felmelegedő óceánban a korall állat meghalhat, mielőtt jobb bérlőket találna - egy olyan forgatókönyv, amely megsemmisítette a zátony ökoszisztémáit a bolygó körül.
Levin ezt a problémát úgy kívánta megoldani, hogy egy egyértelmű receptet készített egy szuperszimionta felépítésére, amely képes újra fehéríteni a fehérített korallokat és segíteni őket az éghajlatváltozáson alapuló megmaradásban - lényegében a tökéletes bérlők. De kicsit kellett kezdenie. Abban az időben „oly sok lyuk és rés volt, amelyek megakadályozták a továbblépést” - mondja. "Csak annyit akartam mutatni, hogy tudnánk genetikailag megtervezni a [ Symbiodinium ] -ot."
Még az is magas rendnek bizonyul. Az első kihívás az volt, hogy annak ellenére, hogy egysejtű szervezet, a Symbiodiniumnak nehézkes genomja van. Általában a szimbiotikus organizmusok korszerűsítik a genomot, mivel szükségleteik nagy részében a gazdaseregekre támaszkodnak. Míg más fajok körülbelül 2 millió bázispáros genommal rendelkeznek, a Symbiodinium genomja három nagyságrenddel nagyobb.
"Őszinte emberek" - mondja Levin. Valójában a teljes emberi genom csak alig háromszor kevesebb, mint a Symbiodiniumé .
Még azután is, hogy a DNS-szekvenálás fejlõdése lehetõvé tette ezen genomok megfejtését, a tudósok még mindig nem tudták, mi a gének 80 százaléka. "Vissza kellett vonnunk és össze kellett szednünk, hogy melyik gén mit csinál ebben a szervezetben" - mondja Levin. A fitoplankton, a dinoflagellates nevű csoport tagja, a Symbiodinium hihetetlenül változatos. Levin két kulcsfontosságú Symbiodinium törzsre fordította figyelmét, amelyeknek laboratóriumában növekedhetne.
Az első törzs, mint a legtöbb Symbiodinium, érzékeny volt a magas hőmérsékletekre, amelyek korallfehérítést okoztak. Fordítson fel néhány hőfokon a hőszabályzót, és ez a zsír pirítós volt. A másik törzs, amelyet izoláltak a legmelegebb környezetben élő ritka koralloktól, tűzhatta a hőt. Ha kitalálhatja, hogy ez a két törzs hogyan viselkedett géneikkel a fehérítés körülményei között, akkor talán megtalálja az új szuper törzs genetikai kulcsait.
Amikor Levin felállította a meleget, látta, hogy a kemény Symbiodinium fokozódott antioxidánsok és hőgumi fehérjék termelésében, amelyek segítenek helyreállítani a hő okozta sejtkárosodást. Nem meglepő, hogy a normál Symbiodinium nem. Levin ezután arra fordította a figyelmét, hogy kitaláljon egy módszert e kritikus hőtűrő gének további példányainak a gyengébb Symbiodiniumba való beillesztésére, ezáltal létrehozva egy törzset, amely alkalmas a mérsékelt térségben élő korallokkal való együttélésre, de a felmelegedő óceánok túlélésére szolgáló eszközökkel.
Új DNS bejuttatása egy dinoflagellate sejtbe nem könnyű feladat. Miközben kicsi, ezeket a sejteket páncéllemezek, két sejtmembrán és egy sejtfal védik. „Megbirkózhat, ha elég erősen nyomja meg” - mondja Levin. De akkor ismét megölheti a sejteket. Tehát Levin segítséget kért egy valószínűtlen munkatárstól: egy vírustól. Végül is a vírusok úgy fejlődtek, hogy képesek legyenek géneikbe beépíteni a gazdaszervezet genomjába - így élnek és szaporodnak ”- mondja.
Levin elkülönített egy olyan vírust, amely megfertőzte a Symbiodiniumot, és molekulárisan megváltoztatta azt, hogy már nem pusztítja el a sejteket. Ehelyett úgy tervezte, hogy ez jóindulatú bejuttató rendszer legyen azoknak a hőtűrő géneknek. Levin állításában azt állítja, hogy a vírus hasznos teherje a CRISPR, az áttöréses génszerkesztési módszer, amely a baktériumok által használt természetes folyamaton alapszik, felhasználhatja ezeket az extra géneket a Symbiodinium genomjának egy olyan területére, amelybe ezek beilleszthetők és beilleszthetők. kifejezve.
Ez elég egyértelműnek hangzik. De az élő ökoszisztémával való összekeverés soha nem egyszerű, mondja Dustin Kemp, a birminghami Alabama Egyetem biológiai professzora, aki az éghajlatváltozás korallzátonyok ökológiai hatásait vizsgálja. "Nagyon támogatom ezeket a megőrzési és genetikai segítségnyújtási megoldásokat" - mondja Kemp. De „A zátonyok újjáépítése, amelyek évezredek óta kialakulnak, nagyon félelmetes feladat lesz.”
Figyelembe véve a Symbiodinium törzsek megdöbbentõ sokféleségét, amelyek csak egy korallfajban élnek, még ha robusztus genetikai módosítási rendszer is létezett, Kemp azon töprengett, vajon lehet-e valaha elegendõ különféle szuper- Symbiodiniumot tervezni e sokféleség helyreállításához. „Ha levág egy régi növekvő erdőt, majd kimegy, és ültet néhány fenyőt, akkor valóban megmentheti vagy újjáépítette az erdőt?” - kérdezi Kemp, aki nem vett részt a vizsgálatban.
Kemp azonban egyetért azzal, hogy a zátonyok riasztó ütemben haldoklik, túl gyorsan ahhoz, hogy a Symbiodinium természetes evolúciója lépést tudjon tartani. "Ha a korallok gyorsan fejlődnének a felmelegedő vizek kezelésére, azt gondolnád, hogy már láthattánk volna" - mondja.
Thomas Mock, az Egyesült Királyság Kelet-Anglia Egyetemének tengeri mikrobiológusa és a fitoplankton genetikai módosítása úttörője, rámutat arra is, hogy a dinoflagellate biológia továbbra is nagy rejtélyekben rejlik. "Számomra ez összezavarja" - mondja. „De általában így kezdődik. A provokatív érvelés mindig jó - nagyon nehéz, de kezdjük el valahol és nézzük meg, mit lehet elérni. ”A közelmúltban a CSIRO, az ausztrál kormány tudományos osztálya bejelentette, hogy finanszírozza a laboratóriumokat a korall-szimbólumok genetikai módosításainak kutatására.
Az emberi egészséggel kapcsolatban - például az emberek megóvása olyan pusztító betegségektől, mint a malária vagy a Zika - a tudósok hajlandóak drasztikusabb technikákat kipróbálni, például szabadon engedni a szúnyogokat, amelyek genetikailag be vannak programozva a halálos gének továbbadására. A korallok megmentéséhez szükséges genetikai módosítások - állítja Levin - nem lennének szinte extrémek. Hozzáteszi, hogy sokkal jobban ellenőrzött laboratóriumi tesztelésre van szükség, mielőtt a géntechnológiával módosított Symbiodiniumot kibocsáthatnák a környezetbe az elhaló korallzátonyok újratelepítésére.
"Amikor" géntechnológiával "beszélünk, akkor ezeket a fajokat nem változtatjuk meg jelentősen" - mondja. „Nem hihetetlenül mutáns dolgokat csinálunk. Csak annyit próbálunk adni, hogy adjunk egy extra másolatot egy génről, amelyre már szükségük van, hogy segítsen nekik ... nem próbálunk őrült tudósok lenni. "
