در مناطقی مانند فلوریدا کیز، هاوایی و دیواره بزرگ مرجانی استرالیا، صخره‌های مرجانی دچار نشانه‌هایی نگران‌کننده از استرس شده‌اند. ساختارهای زنده و درخشان کف دریا که زمانی با رنگ‌های زنده خودنمایی می‌کردند، اکنون اغلب به شکل سایه‌هایی رنگ‌پریده و بی‌جان دیده می‌شوند.
پدیده سفیدشدگی مرجان‌ها چیست؟
رنگ‌های سبز، زرد و آبی درخشان مرجان‌ها به شدت کاهش یافته‌اند و آنچه باقی مانده بیشتر شبیه ویرانه‌هایی زیر آب است تا یک زیست‌بوم زنده. این پدیده که با نام «سفیدشدگی مرجان‌ها» شناخته می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که گرمایش اقیانوس ناشی از تغییرات اقلیمی باعث اخلال در رابطه حساس بین مرجان و جلبک‌های هم‌زیست آن‌ها می‌شود.
مرجان‌ها گرچه هنوز زنده هستند، اما سفیدشدگی آن‌ها را در برابر بیماری‌ها، گرسنگی و در نهایت مرگ آسیب‌پذیر می‌کند.
کشف امیدبخش از دانشگاه ایالتی میشیگان
میراث گرماپذیری از نسلی به نسل دیگر
پژوهشی جدید از دانشگاه ایالتی میشیگان، با همکاری دانشگاه دوک و مؤسسه زیست‌شناسی دریایی هاوایی (HIMB)، امیدی تازه به حفاظت از صخره‌های مرجانی داده است. این تحقیق نشان داده است که برخی مرجان‌ها می‌توانند توانایی تحمل گرما را به نسل‌های بعدی خود منتقل کنند.
نقش حیاتی صخره‌های مرجانی
صخره‌های مرجانی زیستگاه تقریباً یک‌چهارم از تمام گونه‌های دریایی هستند. آن‌ها همچنین از سواحل محافظت کرده و منبع معیشت میلیون‌ها انسان در سراسر جهان‌اند. تا پیش از این، تصور می‌شد که مقاومت در برابر گرما فقط ویژگی خاص یک نسل باشد، اما اکنون مشخص شده که این ویژگی قابل ارث‌بری است.
«آزمایشگاه انعطاف‌پذیری مرجان‌ها در هاوایی روش‌های فوق‌العاده‌ای برای پرورش مرجان‌ها در فصل تخم‌ریزی تابستانی طبیعی توسعه داده است.» — راب کوئین، نویسنده همکار
رابطه مرجان‌ها با جلبک‌ها: بنیان اکوسیستم
اتحاد حیاتی بین مرجان و جلبک
جلبک‌ها در ازای دریافت سرپناه و مواد مغذی، با استفاده از فتوسنتز قند تولید می‌کنند که تا ۹۵ درصد انرژی مورد نیاز مرجان را تأمین می‌کند. اما زمانی که دمای آب بیش از حد بالا می‌رود، این رابطه از هم می‌پاشد.
مرجان سفید شده، جلبک‌هایش را از دست می‌دهد، رنگ خود را از دست می‌دهد و منبع انرژی‌اش از بین می‌رود. این آغاز مسیر دشواری برای بقا است.
«مرجان‌ها مثل درختان در جنگل‌های کهنسال هستند؛ آن‌ها اکوسیستم‌هایی به نام صخره‌های مرجانی را بر پایه پیوند انرژی بین جانور و جلبک می‌سازند.» — کراوفورد دروری، نویسنده همکار
از آزمایشگاه تا اقیانوس: همکاری چندجانبه علمی
نقش کلیدی دانشگاه ایالتی میشیگان
گرچه MSU از نظر جغرافیایی دور از صخره‌های مرجانی است، اما ابزارهای تحلیلی منحصربه‌فردی دارد. نمونه‌هایی از رویدادهای تخم‌ریزی در هاوایی به این دانشگاه فرستاده می‌شوند تا با استفاده از روشی به نام متابولومیکس مورد بررسی قرار گیرند.
این تکنیک به دانشمندان امکان می‌دهد تا به‌صورت لحظه‌ای آنچه درون سلول‌های مرجان در حال رخ دادن است را ببینند و اثرات زیست‌مولکولی مقاومت به گرما را شناسایی کنند.
نتایج امیدوارکننده
محققان اسپرم، تخمک، جنین، لاروها و جلبک‌ها را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که مقاومت به گرما هم از خود مرجان و هم از جلبک هم‌زیست آن منشأ می‌گیرد و این مقاومت با موفقیت به نسل بعد منتقل می‌شود.
«HIMB و MSU یک همکاری شگفت‌انگیز ایجاد کرده‌اند. خوشحالم که بخشی از آن هستم.» — تای روچ، استاد مهمان در دانشگاه دوک
تخم‌های مرجان، حامل جلبک هم‌زیست
ویژگی خاص مرجان برنجی
مرجان برنجی (Rice coral) گونه‌ای است که در اشکال مختلف وجود دارد، از شاخه‌های کوچک گرفته تا صفحات لایه‌لایه. اما ویژگی مشترک آن‌ها وجود برآمدگی‌هایی شبیه دانه برنج است که دلیل نام‌گذاری آن بوده و توانایی منحصر به‌فردشان در انتقال تحمل گرما به نسل بعد است.
بر خلاف بسیاری از مرجان‌ها که جلبک‌ها را از آب اطراف جذب می‌کنند، مرجان برنجی تخم‌هایش را از ابتدا با جلبک‌ها همراه می‌کند.
این همراهی زودهنگام، مزیت بزرگی در مقابله با گرمایش اقیانوس‌ها به نوزاد مرجان‌ها می‌دهد.
تحلیل شیمیایی نوزادان مرجانی
بررسی مولکول‌های مرتبط با تحمل گرما
تیم کوئین با استفاده از ابزارهای پیشرفته MSU، شیمی هر نمونه را تجزیه و تحلیل کرد. هدف آن‌ها یافتن مولکول‌هایی همچون لیپیدهای خاص بود که به مقاومت در برابر گرما ارتباط دارند و بررسی اینکه آیا این مولکول‌ها در نسل‌های مختلف تکرار می‌شوند یا خیر.
حتی در مراحل ابتدایی حیات مانند جنین و لارو نیز ردپای شیمیایی مقاومت به گرما مشاهده شد.
«مرجان‌ها معمولاً بر اساس چرخه ماه تخم‌ریزی می‌کنند؛ این یعنی شب‌های دیرهنگام و ماه‌ها کار برای پرورش لارو و نوزادان مرجانی.» — دروری
شب آرام تخم‌ریزی و امیدهای آینده
تجربه‌ای فراموش‌نشدنی
یکی از این شب‌های طولانی تأثیر زیادی بر دانشجوی تحصیلات تکمیلی MSU، سارا وندایپن‌بوس گذاشت:
«تجربه‌ای زیبا و آرام بود. زمان‌بندی دقیق است و کل فرآیند فقط ۲۰ تا ۳۰ دقیقه طول می‌کشد.»
در این فرآیند، بسته‌های تخم و اسپرم به آرامی به سطح آب می‌آیند و شانس لقاح را افزایش می‌دهند.
«باقی‌ماندن تحمل گرما در تمام مراحل رشد مرجان از جمله تخم، جنین، لارو و جوان، واقعاً شگفت‌انگیز است.» — راب کوئین
مسیر مقاوم‌سازی صخره‌ها در برابر آینده
از علم تا اقدام
نتایج این تحقیق تنها بینش علمی ارائه نمی‌دهند، بلکه راهی برای اقدام نیز پیش‌رو می‌گذارند. درک نحوه انتقال ویژگی‌های مقاومت به گرما، ابزار مؤثرتری برای احیای صخره‌ها به دانشمندان می‌دهد و مشخص می‌کند کدام گونه‌های مرجان برای پرورش در آینده مناسب‌ترند.
«تحقیقات متابولومیکی ما در MSU می‌تواند به پروژه‌های احیای صخره، مانند خلیج Kāneʻohe کمک کند و مرجان‌هایی را شناسایی کند که در برابر سفیدشدگی مقاوم هستند.» — کوئین
اقیانوس‌ها در حال تغییرند، اما با تحقیقاتی مانند این، شاید ما نیز برای آینده آماده‌تر باشیم.
این مطالعه به‌طور کامل در مجله Nature Communications منتشر شده است.
