これらのサンゴでは蛍光タンパク質がすべて輝きます。 NOAA Ocean ExplorerのMichael LesserとCharles Mazelによる写真
サンゴ礁でスキューバダイビングやシュノーケリングを行った人は誰でも、これらの水中コミュニティの眩しい色や他の世界的な形を決して忘れないでしょう。 サンゴ礁は、世界で最も多様な野生生物のホットスポットの一部であり、年間4, 000億ドルの観光ドルと、彼らが提供する生態系サービスで価値があります。たとえば、嵐から海岸を緩衝し、人々が食べる魚の生息地を提供します。
しかし、世界中のサンゴ礁が汚染と急速に温暖化する海のおかげで減少していることはよく知られている事実です。 ただし、サンゴ礁がどのように動いているのかを判断し、サンゴ礁を保護する手順を設計するには、サンゴ礁の健康状態を正確に測定する方法が必要です。 研究者は、サンゴがどのように対処しているのかを理解するために、侵襲的で損傷を与える手法に依存する傾向があります。 しかし今、科学者はサンゴの蛍光グローの強度の測定に依存するサンゴの健康状態を判定する新しい方法を発表しました。
はい、輝きます。 サンゴは自然に蛍光タンパク質を生成し、青色の光の下で見ると不気味な緑色を発します。ほとんどすべてのサンゴはこの生理学的現象を示します。
「これは、温度ストレス中のサンゴの蛍光と蛍光タンパク質レベルのダイナミクスを追跡する最初の研究であり、サンゴの蛍光がサンゴのストレスの初期指標として利用できることを示しています」と、カリフォルニア大学海洋生物学者メリッサ・ロスは述べました。 、バークレー（以前はカリフォルニア大学サンディエゴ校のスクリップス海洋研究所）、メールで。 「サンゴの蛍光は野外で非侵襲的に測定できるため、サンゴ礁の管理のための重要なツールになる可能性があります」と彼女は言いました。 Rothと彼女の同僚のDimitri Deheynは今週、 Scientific Reportsで彼らの発見を説明しました。
サンゴが光る程度は、別の生物群である渦鞭毛藻に大きく依存しています。 サンゴは実際にはそれ自身の共生集合体であり、これらの微視的な渦鞭毛藻類はサンゴ礁の成長を促進する栄養をサンゴが獲得するのを助けます。 小さな生物は、サンゴに典型的な茶色がかった色合いを与える役割も果たします。
しかし、渦鞭毛藻類は、温度の上昇、サンゴの白化として知られる現象などのストレス要因により船を放棄する可能性があります。 渦鞭毛藻の助けを借りずにそのまま放置すると、サンゴの自然に白い肌が目立って見えます。 サンゴは渦鞭毛藻の脱出後しばらくは生きることができますが、長く生きることはできません。 藻が戻らない場合、サンゴは死んでしまいます。
これを知って、ロスとデヘインは、サンゴの蛍光がサンゴの現在の状態と渦鞭毛藻類の関係をどのように反映しているかを調査することにしました。 最初のサンゴの多くはサンゴ礁のストレスと白化の兆候を示すことが多いため、彼らは実験で一般的な分岐サンゴであるAcropora yongeiを使用することを選択しました。 彼らは、個々のサンゴを研究室の2つの異なる実験セットアップのいずれかにさらしました。 いくつかの容器では、彼らは冷たい水でサンゴを叩きましたが、他の容器ではお湯でサンゴを使いました。 サンゴの別のグループがコントロールとして機能しました。 それから、彼らはサンゴを温度調節された水でほぼ3週間漬けさせました。
研究者たちは、白化の程度とサンゴの蛍光タンパク質の濃度との間に明確な相関関係があることを発見し、その結果、サンゴの輝きの強さが決まりました。 最初の4〜5日間で、冷サンゴと熱処理サンゴの両方の蛍光タンパク質濃度とグローが低下しました。 しかし、20日間の実験の終わりまでに、寒冷ストレスを受けたサンゴは順応し、通常の蛍光レベルに回復しました。 一方、熱ストレスを受けたサンゴは白化してさらに強く輝き始めました。恐らく、渦鞭毛藻の群集がサンゴの基礎となる蛍光をブロックしなくなったためです。 星が最終的に崩壊する前の超新星のように、サンゴは必然的な終beforeの直前に強烈な輝きの安定した流れを送り出します。
白色光（左パネル）と青色光（右パネル）の下のサンゴの写真は、実験の終わりまでに熱ストレスにさらされたサンゴが最終的に退色し、蛍光グローを増加させる様子を示しています。 科学レポート、メリッサ・ロスによる写真
死後、輝きは止まります。 リーフシステムでは、骨の白いサンゴは、現在死亡している生物の遺跡を覆う緑藻のフィルムによって徐々にマスクされます。
サンゴの白化が始まると、保護活動家や野生生物管理者は、サンゴ礁が衰退し、最終的には死んでしまうため、サンゴ礁を助ける選択肢がほとんどありません。 しかし、事前に問題を見つけた場合、人工構造物や堆積物による陰影付け、水への酸化防止剤の追加、心のこもった渦鞭毛藻類の導入などの戦略でサンゴを助けることを試みることができますが、これらの潜在的な救助方法を検証する科学的研究はほとんど欠けています。
この新しい発見、ロスは、サンゴ礁の崩壊を先取りするために使用することができ、苦しんでいるサンゴの炭鉱の一種のカナリアとして役立つことができると期待しています。 「マネージャーは、分岐サンゴのようにサンゴ礁の最も敏感なサンゴに焦点を当て、ストレスの初期兆候として蛍光の急速な低下を探すことができました」とロスは言いました。 これにより、本格的な漂白が始まる前に、行動を起こすために約1週間の期間が与えられます。 「漂白は心臓発作のようなものです」と彼女は説明した。 「むしろ、高血圧の兆候や動脈の詰まりを検出して、心臓発作に対処し、回避したいと考えています。」
サンゴ礁の健康状態を視覚化する管理者は、シュノーケルマスクに青い懐中電灯と黄色のフィルターを使用して輝きを観察するか、同じ機能を備えたカメラで現象を撮影できます。 たとえば、マネージャーが差し迫った問題を示すサンゴの輝きの最初の低下に気付いた場合、サンゴ礁を試みて救助するためにすぐに行動を取ることができます。
「だからアイデアは、サンゴの蛍光を漂白前のサンゴの健康の初期指標として使用できるということです。実際にサンゴ礁を保護するために行動を起こしたい場合、管理者が何かをする時間を与えることができます。 明らかに、それは大規模では難しいかもしれない」と彼女は説明し、「サンゴ礁が劣化するにつれて、残された少数のものがより積極的に保護されるかもしれない」と付け加えた。
これらの発見が他の種のサンゴにどのように適用されるかについてのさらなる研究が必要である、と著者らは書いている。 彼らはまた、将来の研究が生物学と工学を組み合わせて、サンゴが輝きを変える程度をよりよく捉えて定量化するデジタル画像システムの設計を支援することを望んでいます。
