Co bylo mnoha způsoby, se hazard vyplatil za vyhrazenou skupinu biologů - a možná i pro další vědce, kteří hledají nový způsob ochrany ohrožených druhů.
Pomocí zmrazených spermií k oplodnění živých vajec byli vědci schopni chovat elkhornské korály ( Acropora palmata ) z jedné zeměpisné oblasti s elkhorn z jiné oblasti, připravujíc cestu k potenciální záchraně nejen ohrožených druhů a zvyšují odolnost vůči změně klimatu., ale také poskytující cestu naděje k obnovení jiných druhů.
"Nikdo nevěřil, že bychom to mohli udělat, " říká Mary Hagedorn, vedoucí vědecká pracovnice v Smithsonian Conservation Biology Institute a spoluautorka knihy o práci, která byla představena na konferenci Reef Futures na Floridě minulý týden.
"Herkulovi jsme to dokázali." Práce byla na každé úrovni tak náročná, “říká.
Hagedorn a stovky kolegů spolupracovali na projektu, který používal kryokonzervované sperma elkhorn z Floridy, Portorika a Curaçao v Karibiku k oplodnění živých vajec odebraných z elkhorn coral v Curaçao k vytvoření larv, které byly potom chovány v izolačních nádržích ve školkách na Floridě. Zatím jeden měsíc staré dětské korály (nebo rekruti) tvoří jednu z největších živých populací vytvořených z kryokonzervovaného materiálu - s výjimkou lidských bytostí, říká Hagedorn.
Kolegové, kteří studují korály, pohrdali myšlenkou používat kryokonzervaci jako techniku asistované reprodukce. "Bylo velmi obtížné přimět lidi, aby pochopili, jak důležitý byl tento vědecký proces nejen pro zachování biologické rozmanitosti, ale také pro pomoc s procesy obnovy, zejména tam, kde se snažíme do budoucna vytvářet lepší a robustnější korály, " říká Hagedorn.
"Je zvláštní, že jsme dosáhli tohoto průlomu v korálů elkhorn, protože jsou tak důležití pro stavbu korálových útesů a ochranu pobřežních čar po celém Karibiku, " říká spoluautorka Kristen Marhaver. (SCBI, foto Stephani Gordon) "Schopnost kryokonzervovat korálové spermie nám umožňuje pěstovat korály stejným způsobem, jakým lidé po staletí pěstují plodiny - ušetřením genetické rozmanitosti v semenných bankách a chovem nejsilnějších jedinců z místních populací, aby pomohli druhům celkově se zlepšit lépe, " říká studie spolu-vedoucí autor Kristen Marhaver v Smithsonian tiskové zprávě.
Vědci si vybrali elkhorn - rychle rostoucí velkou, větvící se korály se silnými parohovitými větvemi - protože působí jako základní ochránce ostrovů, které čelí ničení z vycházejícího moře, a kvůli své důležitosti při zajišťování rybích stanovišť v Karibiku. Od roku 2006 je Národní agenturou pro námořní rybolov zařazena mezi ohrožené druhy.
Elkhorn v Karibiku poklesl o více než 90 procent - v důsledku nemoci a oteplování.
"Je mimořádně zvláštní, že jsme dosáhli tohoto průlomu v korálů elkhorn, protože jsou tak důležití pro stavbu korálových útesů a ochranu břehů podél Karibiku, " říká Marhaver, docent ve výzkumné stanici CARMABI v Curaçao.
Myšlenkou práce bylo zjistit, zda elkhorn žijící v teplých vodách u pobřeží Curaçao mohl udělit elkhorovi v pobřežní Floridě a Portoriku nějaké zvláštní atributy, které nyní zažívají teplejší teploty.
Namísto přemísťování elkhorn z Curaçao na jiná místa - která, i když jsou stejnými druhy, by mohla potenciálně zavést nové houby nebo bakterie do těchto nepůvodních vod - se rozhodli křížit sperma a vejce elkhorn z různých umístění.
Vědci však nejprve museli zachytit sperma i vejce - což vyžadovalo načasování a trochu štěstí. Elkhorové, stejně jako všechny korály, jsou hermafroditi, a tak uvolňují současně vejce i spermie.
Je známo, že elkhorn se v Karibiku potápí jednou ročně, obvykle kolem úplňku. Chcete-li získat sperma, potápěči obvykle sestoupí na útes a hledají signál, že elkhorn „usazuje“ nebo drží svazky spermií a vajíček. Drží tyto svazky jen asi půl hodiny, takže potápěči musí rychle zahodit umělou hedvábnou síť přes svazky - které vypadají téměř jako akné - a čekat, až se uvolní, říká Hagedorn. Síť převádí plovoucí svazky do sběrného zařízení a vědci mohou později oddělit sperma, mléčnou tekutinu, od vajec.
Obě jsou životaschopné pouze po dobu pěti až sedmi hodin - což z nápadu chovat elkhorn Curaçao s elkhornem na Floridě komplikuje. Ale v roce 2007 Hagedorn a její kolegové vyvinuli techniku zmrazení spermatu. Založili banku spermií v Portoriku v roce 2008 a další krátce poté na Floridě. Zmrazené spermie bylo použito k oplodnění živých vajec, která shromáždili v Curaçao.
Proces sběru v Curaçao přesto nešel hladce. Útesy byly blízko pobřeží, což usnadnilo přístup - potápěči se právě brodili svým výstrojem. Ale Hagedorn a její kolegové si nebyli zcela jisti, když se elkhorn v Curaçao vynořil. S úplňkem na konci července a dalším v srpnu nechtěli riskovat. Takže po dobu šesti týdnů se vědci připravovali ke sběru a potápěči šli na útes - každou noc - až nakonec, na začátku září, téměř dva týdny po srpnovém úplňku, byli svědky velkého rozmnožování během dvou dnů.
Vědci použili čerstvé sperma z Curaçao k oplodnění těchto čerstvých vajec. Také vytvořili další tři kříže. K oplodnění vajec elkhorna z Curaçao použili zmrazené sperma elkhorna z Curaçao, Floridy a Portorika.
Není divu, že čerstvé spermie bylo lepší než zmrazené - 91 procentní oplodnění, ve srovnání s 37 až 82 procenty pro zmrazené sperma Curaçao, 3 až 19 procent pro zmrazené sperma Florida a 0 až 24 procent pro zmrazené Portoriko spermie. Hagedorn říká, že to často záleželo na kvalitě vajíček, které se během dvou nocí lišily. A zmrazené spermie byly v některých případech na ledě 10 let; dnes jsou kryokonzervační techniky lepší a pravděpodobně povedou k vyšší úspěšnosti, říká.
A ačkoli korály jsou stejnými druhy, mají určité genetické rozdíly, takže biologická nekompatibilita je také problémem, říká Hagedorn. "Ale fungovalo to, to byla hlavní věc, " zdůrazňuje.
Vědci doufali, že shromáždí a pošlou 100 000 oplodněných larev, ale místo toho dokázali vytvořit pouze 20 000. V jednom měsíci bylo 55 procent mladistvých vytvořených ze zmrazených spermií a 81 procent těch, které byly vytvořeny z čerstvých spermií, stále naživu ve dvou institucích, Mote Marine Laboratory a Florida Aquarium Center for Conservation, kde jsou sledovány. To je obrovský úspěch, říká Hagedorn.
"Myslím, že to nejlepší, co jsem kdy udělal, jsou čtyři procenta, " říká. "Růst byl prostě fenomenální."
Dalším krokem je ukázat, že mohou zrát. A naděje je, že urychlí toto zrání - pomocí techniky vyvinuté Mote - aby se dostali do tří let, místo sedmi, říká Hagedorn.
A nakonec by chtěla najít způsob, jak dostat nové, možná odolnější elkhorny do oceánu. "Když se snažíme vytvářet lepší nástroje pro restaurování, musíme být schopni je vyzkoušet ve volné přírodě, " říká Hagedorn. "Jinak, proč je vytvořit?"
Protože se křížili, je to důkaz, že se jedná o stejný druh - byť izolovaný, geograficky vzdálený druh. Navzdory podobnostem nelze úvod do přírody brát na lehkou váhu, říká Hagedorn. "V tom, jak to děláme, musíme být velmi opatrní."
Financování tohoto projektu poskytli Paul G. Allen Philanthropies, Rodinná nadace Paula M. Angella a Rodinný fond Volgenau-Fitzgerald.
