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珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群


2017.12.18
在全球發生大規模珊瑚白化的背景下,科學家正在建設一個龐大的冷凍珊瑚精子庫,以確保這些重要海洋物種未來的安全。
 
珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群
每年特定時間的夜裡,在大堡礁沿線海域,產卵的珊瑚會向海水中釋放大量卵子和精子。攝影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
撰文:John Pickrell
 
  在滿天的月光和星光下,澳大利亞的科學家最近採集了海洋中最珍貴的珍寶:大堡礁的珊瑚精子。
 
  從11月中旬開始,在赫倫島為期3周的考察中,澳大利亞的研究團隊共從31個珊瑚棲息地採集了1710億顆珊瑚精子,這些珊瑚都是硬珊瑚,共有8個品種。隨後科學家將這些精子樣本進行急速冷凍,之後再放入位於塔隆加西部平原動物園的全球最大珊瑚精子庫。
 
珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群
科學家會採集大量珊瑚精子和卵子,將其清洗乾淨,之後分離出精子進行冷凍。攝影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  最終,科學家會冷凍大堡礁所有的大約400種珊瑚的精子,史密森尼學會的海洋生物學家Mary Hagedorn介紹道,冷凍珊瑚精子的技術就是他首創的。
 
  這個仍在進行的項目就是一場與時間的賽跑,因為許多重要的造礁珊瑚正在不斷減少甚至消亡。2016年和2017年夏天,溫暖的海水導致了史無前例的大規模珊瑚死亡,大堡礁北部的大部分珊瑚仍未恢復。
 
  “我們面臨的問題是無法培訓足夠的工作人員,或者說行動的速度不夠迅速,”常駐夏威夷的Hagedorn說道。
 
月光下的浪漫
 
  造礁珊瑚是有大量觸角的微型海洋動物,它們能夠通過在體外建造堅硬的骨骼來保護自己。這些鈣基結構就是我們所知道的珊瑚礁。珊瑚礁就像海洋中的雨林,充當著生物多樣性的熱點,大量海洋動物在這裡棲息、尋找食物。
 
珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群
大堡礁南部的赫倫島附近的珊瑚。攝影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  珊瑚對溫度變化非常敏感,隨着海水因為人類活動而不斷變暖,全球範圍內大片的珊瑚都已經死亡,只留下沒有生命的白色珊瑚骨骼。如果這些大規模白化事件變得越來越頻繁和嚴重,就像氣候模型預測的那樣,我們熟知的珊瑚礁可能就會成為歷史。
 
  這就是來自塔隆加西部平原動物園和史密森尼生物保育研究所的科學家們建立珊瑚精子冷凍庫的原因。在過去的6個珊瑚繁殖季節里,他們已經從多個珊瑚棲息地採集了數以萬億顆珊瑚精子,覆蓋的珊瑚種類多達16個。
 
  採集和冷凍珊瑚精子絕非易事。大堡礁的珊瑚會在一年中特定的夜晚大規模繁殖,一個繁殖季僅持續一周多一點時間,通常在11月的滿月時期。
 
珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群
赫倫島附近的珊瑚通常在11月的滿月期間產卵。攝影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  “我們提前幾個月就預定了航班,因為我們知道珊瑚繁殖發生在特定的時間段,”塔隆加西部平原動物園的繁殖生物學家、珊瑚精子採集項目的領導者之一Rebecca Hobbs說道。
 
  在海洋中採集珊瑚精子幾乎是無法做到的事情,因此科學家會先採集珊瑚,之後將其放入裝有海水的容器,再把容器置於月亮和星星下面,這樣它們能像海洋中的珊瑚一樣對環境線索做出反應。到了某種珊瑚該產卵的時候,它們就會釋放大量的精子和卵子。
 
珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群
海洋中的珊瑚精子非常難採集,因此科學家會採集活珊瑚,然後將其放在海水容器中,再將海水容器置於夜間的天空下。攝影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  “我們會採集這些珊瑚的精子卵子束,將其清洗乾淨,再分離出精子,”Hagedorn說道。“接着我們會將精子冷凍,然後解凍進行測試,確保它們能對卵子授精。”
 
 
珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群
一位科學家正在檢查來自赫倫島的冷凍珊瑚精子樣本的溫度。攝影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  目前,研究者只冷凍精子,這是因為珊瑚卵子體積大得多,難以在不受損壞的條件下冷凍和解凍。不過,Hagedorn的團隊正在研究冷凍珊瑚卵子甚至珊瑚幼蟲的技術。最近,他們發表於《科學報告》上的研究稱,研究團隊已經成功的利用冷凍數年的精子使新鮮的卵子受孕,並孕育出健康的珊瑚幼蟲。
 
投資未來
 
  從理論上講,一旦精子被冷藏在-196℃的液氮中,就會處於暫停生命的狀態,而且能夠持續數百年。
 
珊瑚大面積死亡,精子冷凍或能復興珊瑚種群
研究者目前只能冷凍珊瑚精子,這是因為體積更大的卵子難以在不受到損壞的情況下冷凍。攝影:GARY CRANITCH,QUEENSLAND MUSEUM
 
  “這個低溫貯藏項目的潛在意義在於,它能夠幫我們冷凍大量健康珊瑚的精子,以防未來我們失去許多珊瑚物種,”澳大利亞南十字星大學海洋生態學研究中心的主任Peter Harrison說道,今年他一直幫助研究團隊在赫倫島採集珊瑚精子。
 
  Hobbs稱,大堡礁南部的珊瑚仍處於相對完整和健康的狀態,這也是將珊瑚精子採集工作擴展到這裡的原因。在之前的幾年裡,他們與澳大利亞海洋科學研究所合作,在湯斯維爾附近的大堡礁中部進行採集工作。不過,白化事件已經導致這片海域的大量珊瑚死亡。
 
  “我們已經失去了大量珊瑚物種,只剩下一部分,”Harris說道。全球珊瑚的消失速度要快於其自然補充的速度,這也是為什麼建設生物樣本庫如此重要的原因。
 
  “如果我們的生物樣本庫中包含那些珊瑚的精子,我們就可以重新繁殖。即便是我們只有3-4個珊瑚個體,其精子依舊含有大量生物多樣性。冷凍狀態的精子雖然目前只是精子,但未來將會對復興珊瑚種群產生重大影響,”Hagedorn說道。

(譯者:流浪狗)