Per sei settimane durante la scorsa estate, Mary Hagedorn ha atteso sull'isola di Curaçao una notte all'anno che il corallo elkhorn - un grande corallo ramificato che assomiglia alle corna di alce - si genera. Alla fine, mentre l'estate si estendeva fino a settembre, il corallo minacciato dall'ambiente ha rilasciato vaste nuvole di fasci di uova e spermatozoi. Hagedorn aveva quello che stava aspettando: uova di corallo fresche da incrociare con spermatozoi crioconservati di 10 anni.

Hagedorn è professore a contratto presso l'Istituto di biologia marina delle Hawaii e ricercatore presso l'Istituto di biologia della conservazione di Smithsonian. Si è fatta un nome per aver creato il campo della criobiologia dei coralli, la pratica di studiare come le cellule di corallo rispondono a basse temperature ed esplorare se congelare i coralli con azoto liquido potrebbe aiutare a preservare ed espandere le popolazioni di coralli in via di estinzione o minacciate. Hagedorn sta anche aiutando a creare il primo repository di genomi per lo sperma di corallo. Il suo obiettivo a Curaçao era di incrociare lo sperma di 10 anni con uova fresche raccolte dai Caraibi occidentali per determinare se lo sperma di corallo congelato proveniente da un'area dei Caraibi potesse essere scongelato e incrociato con uova di corallo della stessa specie in un'altra area.

La criobiologia era un tempo roba da film futuristici. Oggi, potrebbe essere ciò che salva le barriere coralline del futuro. A ottobre, il gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici delle Nazioni Unite ha pubblicato un rapporto speciale che prevede una perdita del 70-90% delle barriere coralline nel mondo a causa dei cambiamenti climatici. Ciò è significativo, perché le barriere coralline ospitano oltre un quarto di tutta la vita marina ad un certo punto del loro ciclo di vita, comprese molte delle specie ittiche che mangiamo.

Medium ha parlato con Hagedorn e il collega post dottorato Jonathan Daly, che assiste le sue ricerche.

Medio: iniziamo con le basi. Perché la criobiologia dei coralli è importante?

Mary Hagedorn: la criobiologia del corallo può congelare e immagazzinare le [cellule viventi] delle aree di barriera minacciate. Quindi, questo materiale può essere scongelato e utilizzato per rinvigorire le popolazioni danneggiate o ridimensionare gli oceani del futuro.

Il corallo Elkhorn era un tempo abbastanza abbondante in tutti i Caraibi, ma ora è uno dei coralli più minacciati. Come si potrebbe usare la criobiologia per recuperarla?

Hagedorn: il corallo si riproduce solo poche notti all'anno e solo poche ore ogni notte. Pertanto, siamo abbastanza limitati nel tempo disponibile per studiare e comprendere come le cellule di corallo potrebbero rispondere a varie procedure criobiologiche. Uno di questi è chiamato flusso genico assistito, per cui i geni [corallo] di altre aree potrebbero migliorare la sopravvivenza di una popolazione remota della stessa specie. Il flusso genico assistito ha già dimostrato di funzionare in alcune popolazioni di coralli tra il corallo settentrionale e centrale della Grande barriera corallina. Tuttavia, [in quel caso] hanno effettivamente spostato le colonie, quindi hanno incrociato uova fresche e sperma dalle due regioni. Stiamo sviluppando gli strumenti per il flusso genico assistito spostando lo sperma congelato. Ciò è importante perché, poiché le popolazioni si frammentano, potrebbero non generarsi più nelle stesse notti, causando così un maggiore isolamento e perdita di diversità genetica. Questo è già successo per le popolazioni minacciate di elkhorn nelle Florida Keys.

Quindi hai finalmente incrociato le tue uova fresche con il tuo sperma crioconservato di 10 anni a Curaçao?

Hagedorn: È stato un processo molto, molto lungo, perché si trattava di una deposizione delle uova, il che significa che c'erano due lune piene ad agosto. Quando ciò accade, di solito i coralli si generano entrambe le volte. Forse una volta è meglio dell'altra, ma otterrai materiale entrambe le volte. A Curaçao non è successo. In effetti, non si sono generati fino all'ultimo giorno e abbiamo aspettato sei settimane. È stato brutale. Ero la persona a terra, ma ero così dispiaciuto per i miei colleghi che si tuffavano ogni notte per sei settimane.

Questo significa che rilascerai queste croci di corallo in aree a bassa abbondanza di coralli elkhorn?

Hagedorn: Potrebbe non essere consentito che accada subito. Ci sono problemi di autorizzazione molto severi. Non conosco la risposta. Il nostro compito è dimostrare la scienza, testare la fecondazione con spermatozoi crioconservati. Quindi, il nostro prossimo passo è parlare con i gestori. Abbiamo un incontro a dicembre per parlare dei nostri risultati e vedere cosa facciamo da lì.

Realisticamente, quanto velocemente possiamo aspettarci di vedere i coralli crioconservati usati nelle pratiche di conservazione della barriera corallina?

Hagedorn: In questo momento, stiamo cercando di far lavorare una miriade di pezzi in movimento per lavorare insieme, ad esempio incastrare lo sperma, spostare queste cellule congelate nella posizione corretta, ottenere i permessi per questo lavoro, ottenere le uova fresche necessarie per questo lavoro - [ il che significa] lunghe settimane in attesa che le popolazioni di coralli si generino - valutando e fertilizzando le uova con lo sperma congelato e scongelato, allevando le larve, inducendo l'insediamento e allevando i coloni. Questo processo richiede anni.

C'è qualche speranza che i coralli si adattino naturalmente ai mari che scaldano?

Jonathan Daly: Possiamo vedere i coralli qui a Kaneohe Bay, nelle Hawaii, per alcune risposte. Nel 1970, Paul Jokiel, presso l'Istituto di biologia marina delle Hawaii, portò in cattività cinque specie e le espose a temperature elevate. Circa l'80% del corallo è morto. Recentemente, questo stesso esperimento è stato ripetuto con gli stessi serbatoi, le stesse specie e gli stessi profili di stress termico, ma più di 40 anni dopo. Sorprendentemente, l'80% del corallo viveva. Chiaramente, dato il tempo sufficiente, il corallo può adattarsi ad alcuni cambiamenti della temperatura dell'oceano. Sono eventi di riscaldamento rapidi e ripetuti che sono più dannosi per le popolazioni di coralli, perché il riscaldamento interrompe la riproduzione. Senza riproduzione, l'adattamento non ha luogo.

Qual è il prossimo?

Hagedorn: Nei prossimi anni ci concentreremo su diverse aree. Uno, sviluppando i metodi di conservazione per piccoli frammenti di corallo in modo da non essere più sempre limitati dalla riproduzione del corallo. In caso di successo, questi "microfilamenti" potrebbero essere congelati durante tutto l'anno, quindi potrebbero essere scongelati e utilizzati per creare rapidamente nuovi coralli. Questi potrebbero essere allevati in cattività o riposti in scogliera una volta disponibili le autorizzazioni appropriate.

Due, sviluppando tecniche di "alto rendimento". Ad oggi, i processi di crioconservazione, come il congelamento degli embrioni, producono solo centinaia di larve congelate e scongelate alla fine della giornata. Per essere una tecnica di restauro di successo, dobbiamo produrre centinaia di migliaia in poche ore. Ciò richiede processi più rapidi e più meccanizzati per il congelamento e lo scongelamento.

Tre, sviluppando banche faunistiche più solide e distribuite in tutto il mondo, e possibilmente nello spazio, in grado di mantenere in sicurezza il materiale corallino per un anno a decine o centinaia di anni.

Coral nello spazio?

Hagedorn: Abbiamo molto da fare prima di essere pronti a conservare il materiale crioconservato in sicurezza nello spazio, ma abbiamo bisogno di un tipo di deposito simile a quello che abbiamo per i semi nelle Svalbard [Global Seed Vault]. Varie posizioni nello spazio possono permetterci di conservare in sicurezza materiale crioconservato a meno 196 gradi Celsius. Dovremmo sviluppare una protezione sufficiente per il biomateriale per proteggerlo dalle radiazioni dannose.