Was sich in vielerlei Hinsicht für eine engagierte Gruppe von Biologen gelohnt hat - und möglicherweise für andere Wissenschaftler, die nach einem neuen Weg suchen, bedrohte Arten zu schützen.
Mithilfe von gefrorenem Sperma zur Befruchtung lebender Eier konnten die Forscher Elchhornkorallen ( Acropora palmata ) aus einem bestimmten geografischen Gebiet mit Elchhorn aus einem anderen Gebiet züchten. Dies ebnete den Weg, um möglicherweise nicht nur diese gefährdeten Arten zu retten und die Widerstandsfähigkeit gegen den Klimawandel zu erhöhen, sondern auch einen Hoffnungsschimmer für die Wiederherstellung anderer Arten.
"Niemand hat geglaubt, dass wir das schaffen", sagt Mary Hagedorn, leitende Wissenschaftlerin am Smithsonian Conservation Biology Institute und Co-Hauptautorin eines Papiers, das die Arbeit beschreibt, die letzte Woche auf der Reef Futures-Konferenz in Florida vorgestellt wurde.
„Es war Herkules, dass wir das geschafft haben. Die Arbeit war auf jeder Ebene so hart “, sagt sie.
Hagedorn und Hunderte von Kollegen arbeiteten an dem Projekt mit, bei dem kryokonserviertes Elchhornsperma aus Florida, Puerto Rico und Curaçao in der Karibik verwendet wurde, um lebende Eier aus Elchhornkorallen in Curaçao zu düngen und Larven zu bilden, die dann in Isolationstanks in Baumschulen in Florida aufgezogen wurden. Bislang bilden die einmonatigen Babykorallen (oder Rekruten) eine der größten lebenden Populationen, die aus kryokonserviertem Material hergestellt wurden - mit Ausnahme von Menschen, sagt Hagedorn.
Kollegen, die Korallen studieren, hätten die Idee, Kryokonservierung als assistierte Reproduktionstechnik einzusetzen, missbilligt. „Es war sehr schwierig, die Menschen zu verstehen, wie wichtig dieser wissenschaftliche Prozess nicht nur für die Erhaltung der biologischen Vielfalt ist, sondern auch für die Unterstützung von Restaurierungsprozessen, insbesondere wenn wir versuchen, bessere und robustere Korallen für die Zukunft zu schaffen“, sagt Hagedorn.
„Es ist etwas Besonderes, dass wir diesen Durchbruch bei Elchhornkorallen geschafft haben, weil sie für den Bau von Korallenriffen und den Schutz der Küsten in der ganzen Karibik so wichtig sind“, sagt Mitautorin Kristen Marhaver. (SCBI, Foto von Stephani Gordon) „Durch die Kryokonservierung von Korallensamen können wir Korallen so züchten, wie der Mensch sie seit Jahrhunderten anbaut - indem wir die genetische Vielfalt in den Samenbanken sichern und die stärksten Individuen aus der lokalen Bevölkerung züchten, um der Art insgesamt zu helfen, besser zu werden“, heißt es in der Studie Co-Lead-Autorin Kristen Marhaver in einer Pressemitteilung von Smithsonian.
Die Forscher entschieden sich für das Elchhorn - eine schnell wachsende große, verzweigte Koralle mit dicken, geweihartigen Zweigen -, weil es ein wesentlicher Schutz für Inseln ist, die vor der Zerstörung durch aufsteigende Meere geschützt sind, und weil es wichtig ist, Fischlebensraum in der gesamten Karibik zu bieten. Es ist seit 2006 auch als bedrohte Art vom National Marine Fisheries Service gelistet.
Elkhorn ist in der Karibik um mehr als 90 Prozent zurückgegangen - aufgrund von Krankheiten und wärmeren Gewässern.
„Es ist etwas Besonderes, dass wir diesen Durchbruch bei Elchhornkorallen geschafft haben, weil sie für den Bau von Korallenriffen und den Schutz der Küsten in der ganzen Karibik so wichtig sind“, sagt Marhaver, Associate Scientist an der CARMABI Research Station auf Curaçao.
Die Idee hinter der Arbeit war zu sehen, ob das Elchhorn, das in den warmen Gewässern vor der Küste von Curaçao lebt, dem Elchhorn an der Küste von Florida und Puerto Rico besondere Eigenschaften verleihen kann, da es jetzt wärmeren Temperaturen ausgesetzt ist.
Anstatt ein Elchhorn von Curaçao an einen anderen Ort zu bringen, der, obwohl es sich um die gleiche Art handelt, möglicherweise neue Pilze oder Bakterien in diese nicht heimischen Gewässer einschleusen könnte, haben sie beschlossen, Sperma und Eier des Elchhorns von verschiedenen Orten zu kreuzen Standorte.
Aber die Forscher mussten zuerst sowohl Sperma als auch Eizellen fangen - was mit Timing und ein bisschen Glück verbunden war. Elchhörner sind wie alle Korallen Hermaphroditen und setzen somit gleichzeitig Eizellen und Spermien frei.
Es ist bekannt, dass Elchhorn im August einmal im Jahr in der Karibik laicht, normalerweise bei Vollmond. Um das Sperma zu erhalten, steigen Taucher normalerweise zu einem Riff hinunter und suchen nach dem Signal, dass das Elchhorn „setzt“ oder die Spermien-Eibündel hält. Sie halten diese Bündel nur etwa eine halbe Stunde lang, so dass Taucher schnell ein Kunstseidennetz über die Bündel werfen müssen - die fast wie Akne aussehen - und darauf warten, dass sie freigesetzt werden, sagt Hagedorn. Das Netz füllt die schwimmenden Bündel zu einer Sammelvorrichtung, und Wissenschaftler können später das Sperma, eine milchige Flüssigkeit, von den Eiern trennen.
Beide sind nur fünf bis sieben Stunden haltbar - was die Idee, ein Curaçao-Elchhorn mit einem Florida-Elchhorn zu züchten, zu einem heiklen Unterfangen macht. 2007 entwickelten Hagedorn und ihre Kollegen eine Technik zum Einfrieren von Spermien. Sie gründeten 2008 eine Samenbank in Puerto Rico und eine andere kurz danach in Florida. Dieses gefrorene Sperma wurde verwendet, um die in Curaçao gesammelten lebenden Eier zu befruchten.
Trotzdem verlief der Sammelprozess auf Curaçao nicht reibungslos. Die Riffe befanden sich in Küstennähe, was den Zugang erleichterte - Taucher wateten nur mit ihrer Ausrüstung ein. Aber Hagedorn und ihre Kollegen waren sich nicht ganz sicher, wann Elchhorn auf Curaçao laichen sollte. Mit einem Vollmond Ende Juli und einem weiteren im August wollten sie kein Risiko eingehen. Sechs Wochen lang bereiteten sich die Wissenschaftler auf die Sammlung vor, und die Taucher gingen - jede Nacht - zum Riff, bis sie schließlich an zwei Tagen Anfang September, fast zwei Wochen nach dem Vollmond im August, Zeuge einer großen Brut wurden.
Die Forscher verwendeten frisches Sperma aus Curaçao, um diese frischen Eier zu befruchten. Sie stellten auch drei andere Stapel Kreuze her. Sie verwendeten gefrorenes Elchhorn-Sperma aus Curaçao, Florida und Puerto Rico, um die Elchhorn-Eier aus Curaçao zu düngen.
Es überrascht nicht, dass das frische Sperma besser als das gefrorene war - eine Befruchtungsrate von 91 Prozent, verglichen mit 37 bis 82 Prozent für das gefrorene Curaçao-Sperma, 3 bis 19 Prozent für das gefrorene Florida-Sperma und 0 bis 24 Prozent für das gefrorene Puerto Rico Sperma. Hagedorn sagt, es hänge oft von der Qualität der Eier ab, die sich über die zwei Nächte unterschied. Und das gefrorene Sperma war in einigen Fällen 10 Jahre auf Eis gewesen; Heute sind Kryokonservierungstechniken besser und würden wahrscheinlich zu höheren Erfolgsraten führen, sagt sie.
Und obwohl es sich bei den Korallen um die gleiche Art handelt, weisen sie einige genetische Unterschiede auf, so dass laut Hagedorn auch die biologische Unverträglichkeit ein Problem darstellt. "Aber es hat funktioniert, das war die Hauptsache", betont sie.
Die Forscher hatten gehofft, 100.000 befruchtete Larven zu sammeln und zu versenden, konnten aber stattdessen nur 20.000 erschaffen. Nach einem Monat lebten 55 Prozent der aus gefrorenem Sperma hergestellten Jungtiere und 81 Prozent der aus frischem Sperma hergestellten Jungtiere in den beiden Einrichtungen Mote Marine Laboratory und Florida Aquarium Center for Conservation, wo sie überwacht werden. Das ist ein großer Erfolg, sagt Hagedorn.
"Ich denke, das Beste, was ich je gemacht habe, sind vier Prozent", sagt sie. "Das Wachstum war einfach phänomenal."
Der nächste Schritt ist zu zeigen, dass sie reifen können. Und die Hoffnung ist, diese Reifung zu beschleunigen - mit einer von Mote entwickelten Technik -, um sie im Alter von drei statt sieben Jahren zum Laichen zu bringen, sagt Hagedorn.
Und irgendwann möchte sie einen Weg finden, um die neuen, möglicherweise widerstandsfähigeren Elchhörner in den Ozean zu befördern. „Wenn wir versuchen, bessere Werkzeuge für die Restaurierung zu entwickeln, müssen wir sie in der Natur ausprobieren können“, sagt Hagedorn. "Ansonsten, warum sie erstellen?"
Da sie sich kreuzen, ist es ein Beweis, dass es sich um die gleiche Art handelt - obwohl sie isoliert und geografisch weit entfernt sind. Trotz der Ähnlichkeiten ist die Einführung in die Wildnis nicht leichtfertig zu nehmen, sagt Hagedorn. "Wir müssen sehr vorsichtig sein, wie wir das tun."
Die Finanzierung für dieses Projekt wurde von Paul G. Allen Philanthropies, der Paul M. Angell Family Foundation und dem Volgenau-Fitzgerald Family Fund bereitgestellt.
