Naša istraživačka grupa je uzgajala korale koji su sposobni da bolje prežive morske toplotne talase. Naš rad, koji je sada objavljen u Nature Communications, pokazuje da je moguće poboljšati toleranciju na toplotu korala čak i unutar jedne generacije.
Ovo smo uradili koristeći selektivni uzgoj: tehniku koju su ljudi koristili hiljadama godina za proizvodnju životinja i biljaka sa poželjnim karakteristikama. Selektivni uzgoj je način na koji su ljudi pretvorili pse nalik vuku u svete Bernarde, čivave i sve između.
Sada se selektivni uzgoj smatra sredstvom za očuvanje prirode, posebno za koralne grebene. Laboratorija Coralassist (čiji smo deo) i Međunarodni centar za koralne grebene Palau su posebno radili na preživljavanju koralnih toplotnih talasa. Naši najnoviji rezultati su kulminacija sedmogodišnjeg rada.
Morski toplotni talasi izazivaju masovno beljenje korala i smrtnost, a period 2023-2024 proglašen je za četvrti globalni događaj masovnog beljenja. Metode potpomognute evolucije — poput selektivnog uzgoja — imaju za cilj da podstaknu prirodnu adaptaciju kako bi se kupilo vreme za korale pod klimatskim promenama.
Ipak, poboljšanje tolerancije na toplotu naših selektivno uzgojenih korala bilo je skromno u poređenju sa intenzitetom morskih toplotnih talasa koji se očekuju u budućnosti. Iako je selektivni uzgoj izvodljiv, verovatno nije panaceja. I dalje ćemo morati da se pozabavimo uzrokom masovnog beljenja korala smanjenjem emisije gasova staklene bašte kako bismo ublažili zagrevanje i dali vreme da programi potpomognute evolucije stupe na snagu.
Prvi korak je bio da se utvrdi toplotna tolerancija mnogih potencijalnih roditeljskih korala na grebenu. Zatim smo izabrali određene jedinke da uzgajaju dve odvojene porodice potomaka, odabrane za visoku ili nisku toleranciju na toplotu. Odgajali smo ovo potomstvo tri do četiri godine dok nisu dostigli reproduktivnu zrelost, a zatim testirali njihovu toleranciju na toplotu.
Sproveli smo selektivna ispitivanja uzgoja za dve različite osobine, ili toleranciju na kratku, intenzivnu izloženost toploti (temperature 3,5°C iznad normalne tokom deset dana) ili manje intenzivnu, ali dugotrajnu izloženost tipičniju za prirodne morske toplotne talase (2,5°C iznad proseka za mesec dana). Ovo nam je omogućilo da procenimo naslednost svake osobine, odgovor na selektivni uzgoj i da li obe osobine imaju zajedničku genetsku osnovu.
Odabir roditelja za toleranciju na visoku, a ne na nisku toplotu povećao je toleranciju njihovog odraslog potomstva za obe testirane osobine.
Naslednost je bila otprilike 0,2 do 0,3 na skali od 0 do 1, što znači da je oko četvrtine varijabilnosti u toplotnoj toleranciji potomaka posledica gena prenetih od njihovih roditelja. Drugim rečima, ove osobine imaju značajnu genetsku osnovu na kojoj može delovati prirodna i veštačka selekcija.
Mi merimo kumulativni toplotni stres i toleranciju u smislu nedelja zagrevanja stepena (°C-nedelje), što odražava i koliko toplo postaje i koliko dugo. S obzirom na varijabilnost osobina koja je identifikovana u ovim konkretnim koralima, tolerancija na toplotu bi u teoriji mogla biti poboljšana za oko 1°C nedelju dana u jednoj generaciji.
Međutim, čak i ovaj nivo poboljšanja možda neće biti dovoljan da bi se održao korak sa sve intenzivnijim toplotnim talasima. U zavisnosti od klimatskih efekata, očekuje se da će intenzitet toplotnih talasa porasti u narednim decenijama za oko 3°C-nedelje po deceniji, brže od poboljšanja postignutog u našoj studiji.
Zanimljivo je da korali selektivno uzgajani za visoku nego nisku toleranciju kratkog stresa nisu bili ništa bolji u preživljavanju dugog izlaganja toplotnom stresu. Pošto nije otkrivena genetska korelacija, moguće je da ove osobine pokreću nezavisni skupovi gena, a korali koji su dobri u preživljavanju kratkog i oštrog toplotnog stresa nisu nužno najbolji u preživljavanju dugoročnih morskih toplotnih talasa.
Ovo bi imalo važne implikacije, jer bi ovakav rad imao koristi od jeftinih i brzih testova koji mogu efikasno identifikovati kolonije otporne na toplotu za uzgoj. Međutim, ako ovi testovi ne mogu da predvide koje će kolonije korala preživeti toplotne talase koji traju mesec dana, to predstavlja ozbiljan izazov.
Pošto je moguće selektivno uzgajati korale za povećanu toleranciju na toplotu, sledeći korak je sprovođenje velikih ispitivanja u divljini. Ovo će verovatno zahtevati postavljanje značajnog broja selektivno uzgojenih korala, možda direktnim zasejavanjem larvi korala na grebenima, ili sadnjom korala uzgajanih u objektu za akvakulturu.
Da bi ovo funkcionisalo, rasađeni korali moraju sami postati reproduktivni i doprineti genskom fondu divlje populacije. Biće izazovno raditi ovo u veoma velikim razmerama, ali možda neće biti potrebno da se dopuni pokrivanje korala velikih površina.
Umesto toga, može biti dovoljno da se stvori mreža manjeg broja strateški lociranih čvorišta za proizvodnju larvi, koja sadrže selektivno uzgajane korale velike gustine kako bi se maksimizirao uspeh oplodnje. Ova čvorišta bi služila za zasejavanje drugih grebena i mogla bi obezbediti dalje matičnjake za ciljane akcije.
Još uvek je potrebno mnogo više istraživanja i razvoja, a mnoga kritična pitanja ostaju bez odgovora. Koliko korala treba da se zasadi da bi se postigao željeni efekat? Možemo li osigurati da nema kompromisa koji bi mogli ugroziti stanovništvo (dosadašnji dokazi sugeriraju da to nije veliki rizik)? Kako možemo izbeći razblaživanje odabranih osobina kada se jednom dodaju divljini? Kako možemo maksimizirati odgovore na selekciju?
S obzirom na tempo zagrevanja okeana, uskoro će se morati desiti optimizacija i implementacija potpomognute evolucije da bi imali šansu za uspeh, čak i ako samo u malim razmerama. Pre svega, opstanak koralnih grebena i dalje zavisi od hitnih klimatskih akcija.
