Как замороженные молодые кораллы и мощные лазеры могут спасти умирающие рифы

Криоконсервированные личинки кораллов впервые достигли взрослого состояния.

Арах Нарида наклоняется над микроскопом, чтобы заглянуть в пластиковую чашку Петри, где находится коралл-горгонария (hood coral). Это существо — голубовато-белый зернистый диск размером примерно с половину ластика на карандаше — настоящее чудо. Всего три недели назад этот коралл был меньше рисового зерна. И к тому же заморожен до твёрдого состояния. По крайней мере, так было, пока Нарида, аспирантка Национального университета Сунь Ятсена на Тайване, не разморозила его с помощью лазерного импульса. Теперь, прямо под щупальцами коралла, она замечает небольшое углубление в скелете, где начинает формироваться почка второго коралла. Эта маленькая впадинка — свидетельство того, что её горгонария достигает взрослой стадии, а никому из учёных до сих пор не удавалось вырастить взрослый коралл из предварительно замороженной личинки. Нарида улыбается и делает снимок.

— Это как если бы вы увидели Капитана Америку, закопанного в снегу, и спустя много лет он оказался жив, — говорит она. — Это же просто круто!

Почти 20 лет учёные криоконсервируют кораллы — замораживают их при температурах до -196 °C для долгосрочного хранения. Цель состоит в том, чтобы однажды высаживать кораллы, выращенные из криоконсервированных образцов, на рифы, страдающие от обесцвечивания и закисления океана. Однако прогресс шёл мучительно медленно. Когда Нарида и её коллеги опубликовали в этом году исследование, в котором подробно описали, как им удалось вырастить взрослые кораллы из замороженных личинок, это стало важной вехой в этой области.

Криоконсервация кораллов сложна, в частности, потому, что замораживание и оттаивание разрушительно действуют на клетки. При понижении температуры вода в клетках коралла превращается в лёд, из-за чего они обезвоживаются и сжимаются. Нагрев тоже требует осторожности: если коралл нагревается слишком медленно, тающий лёд может замерзнуть повторно и разорвать клеточные мембраны. В результате получается влажная кашица — внутреннее содержимое клеток вытекает через рваные отверстия. Представьте себе замороженную клубнику, которая при оттаивании становится вялой и сморщенной.

Однако методом проб и ошибок криобиологи разработали технологии, которые помогли Нариде вырастить свою горгонарию до взрослого состояния. Чтобы предотвратить повреждение льдом, Нарида сначала промывает животных в антифризе, говорит она. Антифриз может быть токсичным, но он проникает в клетки личинок и вытесняет из них воду, помогая кораллу пережить следующий этап — погружение в жидкий азот.

В 2018 году исследователи сообщили, что им впервые удалось заставить личинку коралла пережить замораживание и оттаивание. Учёные добавили в антифриз наночастицы золота, чтобы помочь кораллам прогреваться равномерно во время разогрева. Однако оттаявшие личинки не смогли осесть и развиться во взрослые особи. Вместо этого они продолжали плавать, пока не погибали.

Когда Нарида начала свои эксперименты с горгонариями в 2021 году, она включила золото в состав своего антифриза и объединила несколько различных химических компонентов, чтобы снизить токсичность раствора. Чтобы разморозить животных быстро и минимизировать повреждения, Нарида использовала мощный лазер, предназначенный для сварки ювелирных изделий. Затем она тщательно смыла антифриз морской водой, заново увлажняя кораллы. В итоге целых 11 процентов личинок в эксперименте пережили разморозку, затем осели и развились во взрослые особи.

Леандро Годой, криобиолог по кораллам из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул в Бразилии, впечатлён тем, сколько личинок выжило после оседания. — Это огромный шаг вперёд, — говорит он, учитывая, что в дикой природе до этой стадии доходит только около пяти процентов кораллов.

Самый старый из оттаянных кораллов Нариды живёт уже почти девять месяцев и продолжает расти. Но работы у неё ещё много. Личинки, пережившие криоконсервацию, исключительно хрупки и могут испытывать побочные эффекты, замедляющие их развитие. Они нуждаются в тщательном уходе в лаборатории, как пациенты в реанимации после операции, говорит Чиа-Хсин Линь, криобиолог по кораллам из Национального университета Дун Хуа на Тайване и соавтор Нариды по исследованию.

Теперь задача, объясняет Годой, — ещё больше повысить выживаемость кораллов, чтобы сделать крупномасштабное восстановление рифов из криоконсервированных личинок практически осуществимым.

— Нам ещё нужно совершенствоваться, — говорит Нарида. — Но это уже история успеха.

Brent M. Foster  “How frozen baby corals and high-powered lasers could help dying reefs”

Перевод статьи «How frozen baby corals and high-powered lasers could help dying reefs» автора Brent M. Foster, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: Личинки кораллов рода Acropora (горгонарий или личинки ветвистых кораллов) способны пережить погружение в жидкий азот и последующую разморозку с помощью лазера, но учёные пока работают над тем, чтобы повысить процент выживаемости кораллов после этой криоконсервации. Источник: Getty