サンゴ礁は、おそらく海の種の4分の1の生息地である緑豊かな生息地であり、驚くべき速さで消滅しています。 国連は、海水温が予測どおりに上昇した場合、ユネスコの世界遺産に登録されている29のサンゴ礁のいずれも、2100年までに機能的な生態系を収容しないと予測しています。 。
金粒子と急速解凍レーザーを搭載した不凍液を使用して、ハワイに本拠を置くチームは、初めてサンゴの幼虫を極低温で凍結し、正常に解凍しました。 この突破口により、サンゴ種のバイオバンキングが可能になり、世界中のサンゴ礁の多様性を消失させることができます。 また、極低温は、死んだサンゴ礁や死にかけているサンゴ礁に再び生息する準備ができているサンゴの幼生の凍結ストックを維持することにより、復元努力を支援するかもしれません。
「私たちは幼虫を凍結し、それらを戻すことができ、生きています」と、スミソニアン保護生物学研究所（SCBI）のサンゴ生物学者であるメアリー・ハーゲドルンは言います。 次のステップは、サンゴがサンゴ礁で生き生きと機能することを保証し、膨大な数のサンゴで動作するようにプロセスを拡大することであると彼女は述べています。
GFPからの蛍光を示す3日目の幼虫の共焦点画像（左）および凍結保護剤で幼虫を取り囲むDyLightコーティングされた金ナノロッド粒子の分布（右）。 （スミソニアン保護生物学研究所） Hagedornは、最近、 Scientific Reportsで発表された共同研究を発表し、キノコのサンゴ（ Fungia scutaria ）の幼虫が正常に急速に凍結して復活し、正常に発達して最大12時間泳ぐことを詳述しました。 科学者たちは、世界の壊滅したサンゴ礁がそのような成功した第2幕を楽しむことができれば興奮します。
サンゴ礁とそれらがホストする驚くべき生物多様性は、急速に変化する気候からの包囲の下にあります。 陸の泥棒の人間にとってさえ広範囲に及ぶ結果には、食糧供給の減少と人口の多い海岸の破壊的な侵食が含まれます。 そして、サンゴ礁の大規模な死は単なる予測の問題ではなく、すでに現実となっています。 2014-17年の大規模なサンゴの白化現象は、世界のサンゴ礁の75％を圧迫し、有名なグレートバリアリーフのサンゴの約30％を殺しました。 そのようなエピソードは非常に頻繁になっているため、最近の国立気候評価では、サンゴの白化は2040年までにハワイ諸島とアメリカ領サモアで毎年行われることになると示唆しています。
サンゴは変化する環境に適応できますが、場所によってはペースが速すぎます。 それらを着氷させて蘇生させる可能性は、時間を買うのに役立つかもしれません。
ファロイジン染色：発育中のF. scutaria幼虫のWholemountファロイジン蛍光顕微鏡画像は、アクチンで染色されています。 （スミソニアン保護生物学研究所） サンゴの凍結は比較的簡単であることが判明した、とHagedornは言います。 幼虫は、氷の結晶を形成することなく均一に凍結できるように特別に構成された一種の凍結防止剤「不凍液」で処理された後、液体窒素に簡単に浸されました。
「氷の結晶は本当に私たちの宿敵です」と彼女は言います。 「凍結プロセス中に形成される小さな核が存在する可能性があり、それらを雪片と考えることができます。 直感に反して、氷結晶の問題は、凍結標本の加温中に実際に最悪の状態になります。
「水を想像してみてください。ゆっくりと凍結し、いくつかの結晶が急速に凍って氷の破片に比較的急速に成長する点を想像してください。」生物学。 「それは特定の温度範囲内で起こり、冷却しているときだけでなく、暖めているときにもその範囲を通過します。」
ほとんどの細胞死は温暖化の過程で起こりますが、科学者はサンゴの幼虫を素早く解凍することで氷の結晶の形成を防ぐことができます。 速度を上げるために、チームは、Hagedornがゼブラフィッシュの胚を1から2の固体金粒子とレーザー光でパンチする技術を使用しました。
ハリウッドのレーザーはエイリアンを気化させるのに十分に熱いかもしれませんが、研究室のバージョンはまだ助けなしで小さな胚を解凍するのに十分な熱を迅速かつ均等に伝達できませんでした。 そこで科学者たちは、不凍液全体に分散したナノ金粒子を導入しました。ナノ粒子はレーザーからの光を吸収し、それを熱に変えて、サンゴの凍結を成功させました。 「1秒以内に解凍します」とデーリーは言います。
サンゴの幼虫を凍結保存するジョナサン・デーリー。 （ゲイリー・クラニッチ/グレートバリアリーフ財団） 生存可能なサンゴを凍結すると、サンゴの遺伝学の全範囲を保存することにより、将来の生物多様性を維持する可能性があります。 「100年後にこの素材をどのように使用できるかはわかりませんが、サンゴ礁の多様性がまだ非常に急速に失われている今、これを行うことは非常に重要です」とHagedorn氏は言います。 グレートバリアリーフで収集された14種のサンゴの精子と胚は、オーストラリアのタロンガウエスタンプレーンズ動物園ですでに凍結されており、他の10種はコロラド州フォートコリンズ内陸部のUSDAの国立動物生殖質プログラムで凍結されています。
これらの保存された精子は生きた卵とペアリングする必要がありますが、オーストラリア海洋研究所とメルボルン大学のマドレーヌ・ファン・オッペンは、この成果により、できれば解凍される可能性のある完全な生物を凍結する能力を示すことでゲームが変わると言います生きて成長します。
「現在の遺伝的多様性を維持することは非常に重要です。将来的には、作物種用に開発されたシードバンクのようにそれを使用できるようになります」とヴァンオッペンは続けます。 「人々は戻って、干ばつや熱に対してより耐性があるかもしれない作物のストックを作ることができます。 したがって、サンゴに対してグローバルシードボールトに似たようなことができれば、それは将来的に非常に強力になるでしょう。」
残念ながら、その未来はまだここにはありません。 キノコのサンゴは幼虫が小さく、扱いやすいため凍結されました。 現在、チームは、不凍液組成物からレーザー設定まですべてを微調整して、より大きなサンゴ礁のサンゴを同様に保存できるようにすることに挑戦しています。 「スケーラブルになると思います」とHagedorn氏は言います。
アダルトマッシュルームサンゴ（F. scutaria）。 （スミソニアン保護生物学研究所） もう1つの課題は、操作のサイズを大幅に拡大して、サンゴ礁の復元に使用できるようにすることです。
「サンゴをサンゴ礁に住まわせるために、これらの数百ものものを凍結してから数十万個にする必要があります」とハーゲドルンは言います。 このような数の幼虫を極低温で保存できる場合、サンゴの繁殖率が過大になる可能性が高まります。 サンゴの産卵は、条件が完全な場合にのみ、年に一度、数日間だけ発生します。
「サンゴの産卵イベントに限定されないため、リーフを復元する必要があるときにいつでも冷凍庫から取り出すことができる冷凍幼虫のストックリポジトリを構築できれば、それは年中いつでも実行できます。 もちろん、それは絶対に素晴らしいことです」とヴァンオッペンは言います。 「熱耐性がより高いサンゴ資源を開発するために進行中の作業のいくつかとそれを組み合わせることができれば、特にそうでしょう。」
一度凍結したサンゴの再導入は、そもそもサンゴ礁が死ぬ原因となった状態が依然として続く場所ではあまり成功しないかもしれません。 しかし、サンゴの環境が改善された場合、または人間が将来の状況に対してより回復力のあるサンゴを作成できる場合、解凍してサーブする極低温のサンゴの集団が利用できるようになる可能性が高くなります。
