То, что во многом было игрой, окупилось для выделенной группы биологов - и, возможно, для других ученых, ищущих новый способ сохранения угрожаемых видов.
Используя замороженную сперму для оплодотворения живых яиц, исследователи смогли вырастить коралловый Элкхорн ( Acropora palmata ) из одной географической области, а Элкхорн - из другой области, проложив путь к спасению не только этих исчезающих видов и делая его более устойчивым к изменению климата., но также дает возможность надеяться на восстановление других видов.
«Никто не верил, что мы могли бы сделать это», - говорит Мэри Хэгедорн, старший научный сотрудник Смитсоновского института природоохранной биологии и соавтор статьи, в которой описывается работа, представленная на конференции по рифовым фьючерсам на прошлой неделе во Флориде.
«Это был Геркулес, что мы сделали это. Работа была очень тяжелой на каждом уровне », - говорит она.
Хагедорн и сотни его коллег совместно работали над проектом, который использовал криоконсервированную сперму лося из Флориды, Пуэрто-Рико и Кюрасао на Карибах для оплодотворения живых яиц, собранных из коралла лося, на Кюрасао, для создания личинок, которые затем выращивались в изоляционных резервуарах в питомниках во Флориде. По словам Хагедорна, пока что месячные кораллы (или новобранцы) составляют одну из самых больших популяций, созданных из криоконсервированных материалов, за исключением людей, говорит Хагедорн.
По ее словам, коллеги, изучающие кораллы, презирают идею использования криоконсервации в качестве вспомогательной техники размножения. «Было очень трудно заставить людей понять, насколько важен этот научный процесс не только для поддержания биоразнообразия, но и для оказания помощи в процессах восстановления, особенно там, где мы пытаемся создать более качественные и прочные кораллы для будущего», - говорит Хагедорн.
«Это особенное, что мы сделали этот прорыв в кораллах Элкхорн, потому что они так важны для строительства коралловых рифов и защиты береговой линии по всему Карибскому морю», - говорит соавтор Кристен Мархавер. (SCBI, фото Стефани Гордон) «Возможность криоконсервации сперматозоидов кораллов позволяет нам выращивать кораллы так же, как люди выращивали зерновые культуры на протяжении веков - путем сохранения генетического разнообразия в семенных банках и селекции сильнейших особей из местного населения, чтобы помочь видам в целом добиться большего успеха», - говорится в исследовании. соавтор Кристен Мархейвер в Смитсоновском пресс-релизе.
Исследователи выбрали elkhorn - быстрорастущий крупный ветвящийся коралл с толстыми роговоподобными ветвями - потому что он выступает в качестве важного защитника для островов, сталкивающихся с разрушением в восходящих морях, и из-за его важности в обеспечении среды обитания рыб на всей территории Карибского бассейна. С 2006 года он также включен в список угрожаемых видов Национальной службой морского рыболовства.
Elkhorn снизился более чем на 90 процентов в Карибском бассейне - из-за болезней и потепления воды.
«Особенным является то, что мы сделали этот прорыв в кораллах Элкхорн, потому что они так важны для строительства коралловых рифов и защиты береговой линии по всему Карибскому морю», - говорит Мархавер, научный сотрудник исследовательской станции CARMABI в Кюрасао.
Идея работы заключалась в том, чтобы выяснить, может ли лосьхорн, живущий в теплых водах у берегов Кюрасао, придавать особый вид особенным атрибутам лося в прибрежной Флориде и Пуэрто-Рико, которые сейчас испытывают более теплые температуры.
Вместо того, чтобы переносить лося из Кюрасао в другие места, которые, хотя они и являются одним и тем же видом, потенциально могут вносить новые грибы или бактерии в эти чужеродные воды, они решили скрестить сперму и яйца лося из разных местах.
Но исследователи сначала должны были отобрать и сперму, и яйцеклетку, что потребовало времени и немного удачи. Элкхорны, как и все кораллы, являются гермафродитами и, таким образом, одновременно выпускают и яйца, и сперму.
Известно, что в августе на Карибах нерестится эльхорн один раз в год, обычно около полнолуния. Чтобы получить сперму, дайверы обычно спускаются к рифу и ищут сигнал о том, что лосьхорн «садится» или держит связки сперматозоидов. По словам Хагедорна, они держат эти связки только около получаса, поэтому дайверы должны быстро накинуть на пачки сетку из искусственного шелка, которая выглядит почти как прыщи, и ждать, пока они освободятся. Сеть направляет плавающие пучки в устройство для сбора, и ученые могут позже отделить сперму, молочную жидкость, от яиц.
Оба жизнеспособны только в течение приблизительно пяти - семи часов - что делает идею разведения лося Кюрасао с лося Флориды хитрым предложением. Но в 2007 году Хагедорн и ее коллеги разработали методику замораживания спермы. Они создали банк спермы в Пуэрто-Рико в 2008 году и еще один вскоре после этого во Флориде. Эта замороженная сперма использовалась для оплодотворения живых яиц, собранных на Кюрасао.
Тем не менее, процесс сбора не прошел гладко на Кюрасао. Рифы были рядом с берегом, что облегчало доступ - дайверы просто вбегали со своим снаряжением. Но Хагедорн и ее коллеги не были полностью уверены, когда на Кюрасао появляется лосось. С полной луной в конце июля и еще в августе они не хотели рисковать. Итак, в течение шести недель ученые готовились к сбору, и дайверы отправлялись на риф - каждую ночь - пока, наконец, они не стали свидетелями большого нереста в течение двух дней в начале сентября, почти через две недели после августовского полнолуния.
Исследователи использовали свежую сперму из Кюрасао для оплодотворения этих свежих яиц. Они также создали три другие партии крестов. Они использовали замороженную сперму лося из Кюрасао, Флориды и Пуэрто-Рико, чтобы оплодотворить яйца эльхорна из Кюрасао.
Неудивительно, что свежая сперма оказалась лучше, чем замороженная - показатель оплодотворения 91 процент, по сравнению с 37-82 процентами для замороженной спермы Кюрасао, от 3 до 19 процентов для замороженной спермы Флориды и от 0 до 24 процентов для замороженной Пуэрто-Рико сперма. Хагедорн говорит, что это часто зависело от качества яиц, которое варьировалось в течение двух ночей. И замороженная сперма в некоторых случаях была на льду в течение 10 лет; сегодня методы криоконсервации лучше и, вероятно, приведут к более высоким показателям успеха, говорит она.
И хотя кораллы одного и того же вида, у них есть некоторые генетические различия, поэтому биологическая несовместимость также является проблемой, говорит Хагедорн. «Но это сработало, это было главное», - отмечает она.
Исследователи надеялись собрать и отправить 100 000 оплодотворенных личинок, но вместо этого смогли создать только 20 000. В один месяц 55 процентов молодых особей, созданных из замороженной спермы, и 81 процент тех, кто получал свежую сперму, были еще живы в двух учреждениях, в Морской лаборатории Моте и во Флоридском аквариумном центре по сохранению, где они находятся под наблюдением. Это огромный успех, говорит Хагедорн.
«Я думаю, что лучшее, что я когда-либо делал, - это четыре процента», - говорит она. «Рост был просто феноменальным».
Следующий шаг - показать, что они могут взрослеть. И надежда состоит в том, чтобы ускорить это созревание - используя технику, разработанную Моте, - чтобы они нерестились в три года, а не в семь, говорит Хагедорн.
И, в конце концов, она хотела бы найти способ доставить новых, возможно, более устойчивых лосей в океан. «Поскольку мы пытаемся создать лучшие инструменты для восстановления, мы должны иметь возможность испытать их в условиях дикой природы», - говорит Хагедорн. «Иначе зачем их создавать?»
Поскольку они скрещиваются, это доказательство того, что они являются одним и тем же видом - хотя и изолированным, географически удаленным видом. Несмотря на сходство, вступление в дикую природу не следует воспринимать легкомысленно, говорит Хагедорн. «Мы должны быть очень осторожны в том, как мы это делаем».
Финансирование этого проекта обеспечивали Филантропия Пола Г. Аллена, Фонд семьи Пола М. Энджела и Фонд семьи Волгенау-Фицджеральда.
