Sztuczne glony pomogą ratować ginące rafy koralowe

Czy nam się taka informacja podoba czy nie, klimat się ociepla i będzie to czynił coraz gwałtowniej (fot. Wild Horizons/Universal Images Group via Getty Images)

Uczeni od lat pracują nad ocaleniem Wielkiej Rafy Koralowej, położonej wzdłuż północno-wschodnich wybrzeży Australii. Pomysły są różne – od korali drukowanych w 3D po wyewoluowane w laboratorium glony. Skuteczny środek resuscytacji rafy jest potrzebny „na przedwczoraj”.

Poza koroną istnieje nauka

Laboratoria badawcze, uniwersyteckie, należące do akademii nauk i branżowe, przeżywają podobne trudności co reszta walczącego z pandemią świata....

zobacz więcej

Czy nam się taka informacja podoba, czy nie, klimat się ociepla i będzie to czynił coraz gwałtowniej. To fakt. Dyskutować można – dlaczego tak się dzieje, czyli w jakim zakresie te zmiany wynikają z działalności człowieka. Nie dyskutując zaś z faktami, bo to wręcz nieładnie, trzeba zauważyć, że my się jeszcze nie gotujemy w tym gorącu na miękko, natomiast stworzenia budujące rafy koralowe – i owszem.

A jest to ekosystem dla działania naszej planety równie ważny i równie różnorodny, co puszcza amazońska. Dlatego właśnie już w 1975 r. objęto rafę ochroną jako park morski – Park Morski Wielkiej Rafy Koralowej (ang. Great Barrier Reef Marine Park). Bez mała 40 lat temu Wielka Rafa Koralowa została wpisana na listę światowego dziedzictwa UNESCO.

Gdy aż zanadto ciepłe od co najmniej pięciu lat prądy morskie opływają rafę, koralowce stają się przejrzysto białe. To oznacza początek ich śmierci. Być może niewielu z nas zdaje sobie sprawę, że owe wyglądające jak rośliny koralowce, ukwiały czy anemony to zwierzęta. Dobre 570 mln lat ewolucji starsze od nas.

A to znaczy, że przeżyły już wszystko, np. co najmniej dwa walnięcia pokaźnych meteorów (jedno pod koniec permu – gdzie na zawsze wyginęli krewni dzisiejszych koralowców – koralowce czteropromienne, oraz trylobity i dobre 75 proc. wszystkiego, co żyło, i jedno na koniec mezozoiku, które skończyło świat dinozaurów. Oznacza to, że „dużo mogą, jak trzeba”, ale chyba warunki stały się dla nich bardzo ciężkie, skoro masowo giną, a wraz z nimi tysiące gatunków zamieszkujących rafę zwierząt morskich.

Wielka Rafa Koralowa obumiera. Rekordowe tempo zmian

Wzrost średniej temperatury wody szkodzi Wielkiej Rafie Koralowej. W północnej sekcji rafy zginęło 67 proc. koralowców – podaje Instytut ARC Centre...

zobacz więcej

W wodach Wielkiej Rafy żyje bowiem ok. 600 gatunków koralowców, 1625 gatunków ryb (w tym wiele gatunków koników morskich i wiele gatunków endemicznych – żyjących tylko na tej rafie), 3 tys. gatunków mięczaków, 630 gatunków szkarłupni, sześć gatunków żółwi morskich, 30 gatunków wielorybów i delfinów, 133 gatunków rekinów i mant, 14 gatunków węży morskich oraz jedna z największych populacji diugoni (to taki spory ssak morski, zwany też piersiopławką, cała rodzina ma dziś tylko jednego przedstawiciela, diugonia przybrzeżnego; a i jemu grozi wymarcie wraz z rafą).

Dodatkowo zwierzęta takie jak koralowce nie mogą najczęściej żyć bez swych „zaprzyjaźnionych” glonów. W ścisłej tej symbiozie glony dzięki fotosyntezie dostarczają koralowi cukrów niezbędnych do życia oraz ułatwia akumulację węglanu wapnia, który tworzy „szkielet” koralowca. Koral zaś chroni glony w swym przytulnym wnętrzu, dostarcza im bogaty w azot nawóz ze swych niestrawionych resztkach, oraz dwutlenek węgla niezbędny glonom do produkcji cukrów i życia.

Pseudonauka i oparta o nią polityka może jedynie zaklinać rzeczywistość i mantrować, że nic się nie dzieje. Co może jednak zrobić tu nauka?

W świecie ludzi zajętych dotykającą ich pandemią, jak już opowiadałam tydzień temu, bywa, że nauka jednak zajmuje się i innymi rzeczami niż SARS-CoV-2. I oto na przełomie od marca do maja tego roku pojawiło się kilka interesujących prac badawczych i – nie bójmy się tego słowa – wynalazków, które mogą rafę wspomóc. Jeśli już nie naprawić, to choć spowolnić dalszą gwałtowną degradację.

Australia zbuduje superautostradę dla samochodów elektrycznych

Rząd Australii podjął decyzję o budowie superautostrady dla samochodów elektrycznych. Będzie biegła głównie wzdłuż Wielkiej Rafy Koralowej na...

zobacz więcej

Po pierwsze zatem, z braku naturalnych koralowców, glonom – a po nich np. konikom morskim – trzeba dostarczyć jakieś schronienie. Są nim „sztuczne koralowce”, drukowane w 3D przez uczonych z Uniwersytetu Cambridge i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Owe trójwymiarowe „drukowane” struktury, inspirowane koralami, pozwalają na wzrost gęstych populacji mikroskopijnych glonów.

Wyniki tych badań przedstawiono niedawno na łamach czasopisma „Nature Communications”. Niosą one w sobie obietnicę nowych, inspirowanych biologią materiałów i ich zastosowań w ochronie koralowców. Koralowce bowiem – choć są zwierzętami niezdolnymi przemieścić się z miejsca na miejsce, przytwierdzonymi do podłoża polipami – potrafią w rafie bardzo wydajnie „zbierać i gromadzić oraz równomiernie rozdystrybuować światło słoneczne” – a ono jest niezbędne glonom do życia.

Im lepiej światło przenika strukturę koralowca, tym więcej glonów ma szansę się utrzymać. I tę właśnie zdolność próbują uzyskać w swych polimerach chemicy z Cambridge pod kierunkiem dr Silvii Vignolini.

Najpierw zespół badawczy użył optycznego analogu sonografu, zwanego optyczną tomografią koherencyjną, do skanowania żywych koralowców. Tak powstałe obrazy zamieniono w modele, które pozwoliły drukować struktury w 3D.

Zrobili rośliny GMO, które... nie są GMO

Nowa metoda pozwala na genetyczne zmiany w roślinach, jednak bez wprowadzania do nich obcych genów. Taki organizm – zauważają naukowcy – nie jest...

zobacz więcej

Sztuczna tkanka koralowców i wapienny szkielet tych stworzeń został uzyskany z kombinacji żeli polimerowych i hydrożeli domieszkowanych nanomateriałami celulozowymi, aby naśladować właściwości optyczne żywych koralowców. Celuloza jest obfitym biopolimerem; doskonale rozprasza światło, zatem została wykorzystana do optymalizacji dostarczania światła do fotosyntetycznych alg.

Od zupełnie innej strony – czyli od strony powszechnych w Wielkiej Rafie glonów Cladocopium goreaui – podeszli do problemu ginącej rafy uczeni z University of Melbourne pod kierunkiem Madeleine van Oppen, znanej genetyk badającej koralowce.

Ich zadanie – można je określić wspomaganiem ewolucji – polegało na uzyskaniu w laboratorium glonów dających sobie rady z fotosyntezą w coraz cieplejszej wodzie. W tym celu już cztery lata temu wzięli pojedyncze komórki owych glonów i przez kolejne sto pokoleń stworzyli z nich niezależne klony (potomstwo pojedynczej komórki). W laboratorium – wymuszając na nich wzrost w 31 st. C., zamiast znośnych dla nich normalnie 27 st. C (tak, cztery stopnie więcej może oznaczać śmierć zamiast życia).

Przeżyli tylko przystosowani. Glon wyewoluował w tych laboratoryjnych warunkach szybciej – nawet bez żadnych genetycznych manipulacji – bo był cały czas utrzymywany w trudnej do przeżycia dla swego „dzikiego” przodka wysokiej temperaturze.

Hałas na Bałtyku zagraża zwierzętom. „Z roku na rok coraz gorzej”

W każdym momencie po Bałtyku pływa około 2 tys. statków. Są one źródłem hałasu, który jest szkodliwy dla zwierząt morskich. A z każdym rokiem ten...

zobacz więcej

Teraz – skoro glony już umiały radzić sobie z gorącymi prądami morskimi, należało nakłonić larwy koralowców (to zwierzę ma rozwój ze stadium larwalnym wolno pływającym wielkości główki od szpilki), by, jak to mają w zwyczaju, pojadły trochę glonów i pozwoliły im zamieszkać na stałe w swych koralowych tkankach.

Kontrolą były te same larwy koralowców, ale „skolonizowane” glonami wyrosłymi w 27 st. C. Potem obie grupy koralowców umieszczono w wodzie morskiej o temp. 31 st. C.

Wyniki opisane w najnowszym numerze „Science advances” są z gatunku „obiecujące, ale…” Gdy wymuszamy ewolucję, a to oznacza jakieś przystosowujące glon na szybko do nowych warunków mutacje, to niektóre z nich mogą pomóc żyć w ciepłej wodzie, ale uszkodzić zdolność do symbiozy z koralowcem. I tak się stało w kilku przypadkach.

Znalazły się jednak trzy klony, gdzie melanż koralowiec-glon wyrosły w 31 st. C dał radę i glony zaczęły namnażać się wydajnie w swym parzydełkowcowatym, pięknym, choć maleńkim gospodarzu. Koralowiec zatem, wypełniony życiodajnymi glonami, nie będzie bielał, nie będzie ginął na naszych oczach.

Fakty w sprawie Wielkiej Rafy są takie, jakie są, choćby nie wiem, jak je zaklinać. Nauka zaś szuka sposobów, by fakty nie były ostatecznie zgubne dla nas i naszej planety. Bo to jeden z jej najbogatszych ekosystemów.

źródło:
Zobacz więcej