Пока невыносимо высокие температуры океана превращают коралловые рифы в Карибском бассейне и за его пределами в настоящие кладбища, команда ученых отчаянно пытается их охладить. До температуры –200 °C.
Альянс по созданию биобанка кораллов (Coral Biobank Alliance), который во многом возглавляет биолог Смитсоновского института сохранения биоразнообразия Мэри Хейджорн, стремится криоконсервировать или иным образом сохранить в неволе около 1000 видов рифообразующих кораллов. Ожидается, что коралловые рифы как экосистема функционально вымрут к 2035 году. Хейджорн надеется заморозить достаточное количество коралловой спермы, личинок и взрослых полипов не только для поддержки текущих природоохранных усилий — например, выведения теплоустойчивых кораллов, — но и для перезапуска рифов в все более вероятном сценарии массового вымирания морских обитателей. Однако на пути этого плана стоят серьезные инженерные препятствия.
Лёд, пожалуй, является главным врагом успешной криоконсервации. «Лёд — это кристалл», — говорит Мэтью Пауэлл-Палм, специалист по термодинамике из Техасского университета A&M. «Вместо этого нам нужно, чтобы вода внутри тканей коралла приняла форму стекла». На молекулярном уровне, объясняет он, стекло похоже на затвердевшую жидкость, в нем отсутствуют острые кристаллы, которые могут разорвать нежные ткани. Чтобы предотвратить образование льда, образцы окунают в способствующий стеклообразованию криопротекторный раствор, а затем быстро охлаждают. Отдельный процесс необходим для симбиотических водорослей коралла. Кроме того, любая методика должна разрабатываться с учетом ограниченных технологических возможностей удаленных полевых станций в таких местах, как Австралия или Индонезия.
Размораживание — это отдельная сложная задача. В первые дни и недели после размораживания кораллы ослаблены и подвержены инфекциям, поэтому команда разрабатывает коктейль из антибиотиков, пробиотиков и антиоксидантов для повышения выживаемости. «Представьте пациента, которому только что провели операцию на открытом сердце», — говорит Хейджорн. «Он не выйдет на улицу на следующий день».
Сложность криоконсервации возрастает с размером, сложностью и содержанием жира в тканях. Сперма относительно проста, отмечает Хейджорн, тогда как яйцеклетки, богатые жиром, жизнеспособны всего несколько часов, что делает их «слишком сложными для сохранения». Для предотвращения вымирания необходимы простые в использовании методы заморозки личинок — незрелой, свободноплавающей формы, которую кораллы принимают на ранних стадиях своего жизненного цикла, — а также фрагментов от зрелых колоний.
Хейджорн и ее коллеги смогли криоконсервировать личинки начиная с 2018 года, но этот процесс был капризным, а для их разморозки требовались сложные лазеры для нагрева со скоростью более 1 000 000 °C в минуту. Теперь команда Хейджорн разработала и протестировала упрощенный метод. Личинок обезвоживают на стальной сетке, погружают в криопротектор и плюхают в жидкий азот. Чтобы разморозить их, сетку помещают в раствор для регидратации комнатной температуры. Если все пройдет успешно, личинки начинают плавать в течение двух часов. «Это огромное достижение», — говорит Хейджорн. «И это означает, что мы можем остановить вымирание видов, причем очень удобным способом».
Прогресс достигнут и в сохранении взрослых кораллов. В августе Пауэлл-Палм, Хейджорн и другие объявили, что криоконсервированные взрослые образцы выживали один-два дня, прежде чем пасть жертвой бактерий. Используемый ими процесс, называемый изохорической витрификацией, задействует небольшую замкнутую камеру, чтобы предотвратить превращение жидкостей в лёд. «Я всегда описываю это как низкие технологии, высокая наука», — говорит Пауэлл-Палм. «Термодинамические процессы, происходящие в камере, чудесным образом сложны… но технологически это невероятно просто».
Если — и Хейджорн подчеркивает это если — изохорическая витрификация будет доведена до совершенства, это кардинально изменит ситуацию. Вместо того чтобы исследователям приходится ждать те немногие ночи в году, когда кораллы нерестятся, чтобы поймать сперму и личинки, этот метод позволит им собирать и криоконсервировать кораллы, когда им удобно. Размороженные фрагменты вырастут в более крупные колонии и однажды тоже начнут нереститься, помогая перезапустить мертвые или находящиеся в упадке рифы.
Самой же неуловимой проблемой может оказаться время. Поскольку кораллы страдают от высоких температур, кислой воды, загрязнения и болезней, они могут стать слишком больными, чтобы выдержать стресс криоконсервации. Кораллы необходимо собирать как можно раньше, пока их здоровье еще в основном сохранено, говорит Хейджорн.
В то же время она планирует программу сохранения, которая может продлиться десятилетия — даже столетия, поскольку океаны могут продолжать нагреваться на протяжении многих поколений, даже при решительных климатических мерах. Хейджорн изучает возможность хранения тканей кораллов и других животных на постоянно охлажденных участках Луны. Если какая-либо катастрофа постигнет земные хранилища кораллов, образцы, спрятанные в лунных лавовых трубках или тенистых кратерах, смогут сохраниться на протяжении веков.
