凍った幼生サンゴと高出力レーザーが死にゆくサンゴ礁を救う

この記事はもともと、沿岸生態系の科学と社会に関するオンライン出版物である Hakai Magazine に掲載されました。同様の記事をもっと読むには、hakaimagazine.com をご覧ください。

アラ・ナリダは顕微鏡に身を乗り出し、フードコーラルの入ったプラスチックのペトリ皿をのぞき込んだ。消しゴムの半分ほどの大きさの、小石が敷き詰められた青白い円盤状のこの動物は驚異的だ。わずか3週間前、このサンゴは米粒よりも小さかった。また、完全に凍っていた。台湾の国立中山大学の大学院生であるナリダがレーザー光線で解凍するまでは。今、彼女はサンゴの触手の真下で、骨格にわずかに窪みがあり、そこから2つ目のサンゴが芽吹き始めているのを見つけた。その小さな空洞は、彼女のフードコーラルが成体に達しつつある証拠であり、以前に凍結されていた幼生でこのようなことを成し遂げた科学者は他にいない。ナリダは微笑んで写真を撮った。

「まるでキャプテン・アメリカが雪に埋もれて何年も経った後も生きているかのようです」と彼女は言う。「とてもクールです！」

科学者たちは20年近くもの間、サンゴの冷凍保存に取り組んできた。長期保存のため、サンゴをマイナス196度という低温で冷凍保存するのだ。その目標は、いつの日か、冷凍保存したサンプルから成長したサンゴを、白化や酸性化に悩まされているサンゴ礁に植えることだ。しかし、進歩は驚くほど遅い。ナリダ氏と同僚が今年初め、冷凍保存した幼生から成体のサンゴを育てることに成功した経緯を詳述した研究を発表したとき、それはこの分野にとって画期的な出来事だった。

サンゴの冷凍保存が難しいのは、凍結と解凍が細胞に大損害を与えるためでもある。科学者が温度を下げると、サンゴの細胞内の水分が氷に変わり、細胞は脱水状態になり萎縮する。再加熱も同様にデリケートで、サンゴの加熱が遅すぎると、溶けた氷が再凍結し、細胞の外膜を突き破る可能性がある。その結果、細胞の内部がギザギザの穴からにじみ出て、水浸しの混乱状態になる。凍ったイチゴが解凍されるにつれてしなびてしわしわになる様子を想像してほしい。

しかし、低温生物学者は試行錯誤を繰り返し、ナリダさんがフードコーラルを成体まで育てるのに役立つ技術を開発した。氷による損傷を防ぐために、ナリダさんはまず不凍液で動物を洗うと話す。不凍液は有毒だが、幼生の細胞に浸透して水を押し出すので、サンゴが次のステップである液体窒素への浸漬を生き延びるのに役立つ。

2018年、研究者らは、初めてサンゴの幼生を凍結と融解に耐えさせることに成功したと報告した。科学者らは、再加熱中にサンゴが均等に温まるよう、不凍液に金ナノ粒子を加えた。しかし、融解した幼生は定着できず、成体まで成長することができなかった。代わりに、死ぬまで泳ぎ続けた。

ナリダさんは2021年にフードサンゴを使った実験を始めたとき、不凍液の配合に金を加え、数種類の不凍液を組み合わせて溶液の毒性を下げた。動物を素早く解凍し、ダメージを最小限に抑えるため、ナリダさんはジュエリーの溶接用に設計された高出力レーザーを使用した。その後、海水で不凍液を慎重に洗い​​流し、サンゴに水分を補給した。最終的に、実験中の幼生のうちなんと11パーセントが解凍を生き延び、定着して成体になった。

ブラジルのリオグランデ・ド・スル連邦大学のサンゴ低温生物学者レアンドロ・ゴドイ氏は、定着後に生き残った幼生の数に感銘を受けている。「これは大きな一歩です」と、野生ではここまで生き延びるサンゴはわずか5％ほどであることを考えると、同氏は言う。

ナリダさんの最も古い解凍サンゴは、ほぼ9か月間生き延び、今も成長を続けている。しかし、やるべきことはまだある。冷凍保存を生き延びた幼生は非常に脆弱で、成長を遅らせる副作用を受ける可能性がある。手術後のICU患者のように、研究室で注意深く世話をする必要がある、と台湾の国立東華大学のサンゴ低温生物学者で、ナリダさんの共同執筆者である林佳欣さんは言う。

ゴドイ氏は、現在の課題は、サンゴの生存率をさらに高め、冷凍保存された幼生からの大規模なサンゴ礁の修復を現実的にすることだ、と説明する。

「まだ改善の余地はあります」とナリダ氏は言う。「しかし、これはすでに成功物語です。」

この記事は最初にHakai Magazineに掲載され、許可を得てここに再掲載されています。