珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群

在全球发生大规模珊瑚白化的背景下,科学家正在建设一个庞大的冷冻珊瑚精子库,以确保这些重要海洋物种未来的安全。
 
珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群
每年特定时间的夜里,在大堡礁沿线海域,产卵的珊瑚会向海水中释放大量卵子和精子。摄影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
撰文:John Pickrell
 
  在满天的月光和星光下,澳大利亚的科学家最近采集了海洋中最珍贵的珍宝:大堡礁的珊瑚精子。
 
  从11月中旬开始,在赫伦岛为期3周的考察中,澳大利亚的研究团队共从31个珊瑚栖息地采集了1710亿颗珊瑚精子,这些珊瑚都是硬珊瑚,共有8个品种。随后科学家将这些精子样本进行急速冷冻,之后再放入位于塔隆加西部平原动物园的全球最大珊瑚精子库。
 
珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群
科学家会采集大量珊瑚精子和卵子,将其清洗干净,之后分离出精子进行冷冻。摄影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  最终,科学家会冷冻大堡礁所有的大约400种珊瑚的精子,史密森尼学会的海洋生物学家Mary Hagedorn介绍道,冷冻珊瑚精子的技术就是他首创的。
 
  这个仍在进行的项目就是一场与时间的赛跑,因为许多重要的造礁珊瑚正在不断减少甚至消亡。2016年和2017年夏天,温暖的海水导致了史无前例的大规模珊瑚死亡,大堡礁北部的大部分珊瑚仍未恢复。
 
  “我们面临的问题是无法培训足够的工作人员,或者说行动的速度不够迅速,”常驻夏威夷的Hagedorn说道。
 
月光下的浪漫
 
  造礁珊瑚是有大量触角的微型海洋动物,它们能够通过在体外建造坚硬的骨骼来保护自己。这些钙基结构就是我们所知道的珊瑚礁。珊瑚礁就像海洋中的雨林,充当着生物多样性的热点,大量海洋动物在这里栖息、寻找食物。
 
珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群
大堡礁南部的赫伦岛附近的珊瑚。摄影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  珊瑚对温度变化非常敏感,随着海水因为人类活动而不断变暖,全球范围内大片的珊瑚都已经死亡,只留下没有生命的白色珊瑚骨骼。如果这些大规模白化事件变得越来越频繁和严重,就像气候模型预测的那样,我们熟知的珊瑚礁可能就会成为历史。
 
  这就是来自塔隆加西部平原动物园和史密森尼生物保育研究所的科学家们建立珊瑚精子冷冻库的原因。在过去的6个珊瑚繁殖季节里,他们已经从多个珊瑚栖息地采集了数以万亿颗珊瑚精子,覆盖的珊瑚种类多达16个。
 
  采集和冷冻珊瑚精子绝非易事。大堡礁的珊瑚会在一年中特定的夜晚大规模繁殖,一个繁殖季仅持续一周多一点时间,通常在11月的满月时期。
 
珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群
赫伦岛附近的珊瑚通常在11月的满月期间产卵。摄影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  “我们提前几个月就预定了航班,因为我们知道珊瑚繁殖发生在特定的时间段,”塔隆加西部平原动物园的繁殖生物学家、珊瑚精子采集项目的领导者之一Rebecca Hobbs说道。
 
  在海洋中采集珊瑚精子几乎是无法做到的事情,因此科学家会先采集珊瑚,之后将其放入装有海水的容器,再把容器置于月亮和星星下面,这样它们能像海洋中的珊瑚一样对环境线索做出反应。到了某种珊瑚该产卵的时候,它们就会释放大量的精子和卵子。
 
珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群
海洋中的珊瑚精子非常难采集,因此科学家会采集活珊瑚,然后将其放在海水容器中,再将海水容器置于夜间的天空下。摄影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  “我们会采集这些珊瑚的精子卵子束,将其清洗干净,再分离出精子,”Hagedorn说道。“接着我们会将精子冷冻,然后解冻进行测试,确保它们能对卵子授精。”
 
 
珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群
一位科学家正在检查来自赫伦岛的冷冻珊瑚精子样本的温度。摄影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  目前,研究者只冷冻精子,这是因为珊瑚卵子体积大得多,难以在不受损坏的条件下冷冻和解冻。不过,Hagedorn的团队正在研究冷冻珊瑚卵子甚至珊瑚幼虫的技术。最近,他们发表于《科学报告》上的研究称,研究团队已经成功的利用冷冻数年的精子使新鲜的卵子受孕,并孕育出健康的珊瑚幼虫。
 
投资未来
 
  从理论上讲,一旦精子被冷藏在-196℃的液氮中,就会处于暂停生命的状态,而且能够持续数百年。
 
珊瑚大面积死亡,精子冷冻或能复兴珊瑚种群
研究者目前只能冷冻珊瑚精子,这是因为体积更大的卵子难以在不受到损坏的情况下冷冻。摄影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  “这个低温贮藏项目的潜在意义在于,它能够帮我们冷冻大量健康珊瑚的精子,以防未来我们失去许多珊瑚物种,”澳大利亚南十字星大学海洋生态学研究中心的主任Peter Harrison说道,今年他一直帮助研究团队在赫伦岛采集珊瑚精子。
 
  Hobbs称,大堡礁南部的珊瑚仍处于相对完整和健康的状态,这也是将珊瑚精子采集工作扩展到这里的原因。在之前的几年里,他们与澳大利亚海洋科学研究所合作,在汤斯维尔附近的大堡礁中部进行采集工作。不过,白化事件已经导致这片海域的大量珊瑚死亡。
 
  “我们已经失去了大量珊瑚物种,只剩下一部分,”Harris说道。全球珊瑚的消失速度要快于其自然补充的速度,这也是为什么建设生物样本库如此重要的原因。
 
  “如果我们的生物样本库中包含那些珊瑚的精子,我们就可以重新繁殖。即便是我们只有3-4个珊瑚个体,其精子依旧含有大量生物多样性。冷冻状态的精子虽然目前只是精子,但未来将会对复兴珊瑚种群产生重大影响,”Hagedorn说道。

(译者:流浪狗)
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