Новые биочернила SNAP-X помогут восстановить коралловые рифы

На фоне глобального кризиса коралловых рифов, вызванного изменением климата, ученые разработали инновационные биочернила, способные стимулировать оседание личинок кораллов и помочь восстановить эти подводные экосистемы. Исследование, опубликованное в журнале Cell Press Trends in Biotechnology, демонстрирует, что новые чернила могут увеличить оседание кораллов более чем в 20 раз, что дает надежду на восстановление рифов по всему миру.

Дэниел Вангпрасерт из Калифорнийского университета в Сан-Диего говорит, что, когда люди думают о коралловом рифе, они часто представляют его красоту. Он добавляет, что иногда забывается, что коралловые рифы являются одними из лучших структур для защиты побережий. Ученые надеются разработать технологии для восстановления не только экосистемы, но и природных структур, которые будут защищать береговые линии от волн, штормов и наводнений.

В прошлом попытки восстановить коралловые рифы, площадь которых сократилась вдвое с середины XX века, в основном сводились к высадке выращенных в питомниках кораллов. Однако Вангпрасерт поясняет, что такие выращенные в лаборатории кораллы генетически идентичны, а значит, уязвимы к одним и тем же угрозам.

Вангпрасерт говорит, что при потеплении или вспышке болезни может погибнуть вся популяция. Поэтому идеальным решением является естественное привлечение кораллов, которое вносит генетическое разнообразие и повышает их устойчивость.

Недавно биологи обнаружили, что определенные каменистые розовые водоросли, известные как корковые кораллиновые водоросли (CCA), играют ключевую роль в привлечении личинок кораллов и стимулировании их оседания на рифе. Оказалось, что CCA выделяют метаболиты в окружающую воду, и личинки кораллов следуют этим химическим сигналам. Вдохновленные этим открытием, Вангпрасерт и его команда, включая первого автора Самапти Кунду из Калифорнийского университета в Сан-Диего, разработали прозрачный чернильный материал, насыщенный метаболитами, полученными из CCA. Получившие название SNAP-X, эти чернила медленно высвобождают природные химические сигналы в морскую воду в течение месяца. Нанося SNAP-X на камни или другие поверхности, исследователи могут создать привлекательную микросреду, способствующую оседанию и росту личинок кораллов.

Команда протестировала SNAP-X на открытом воздухе, используя природную морскую воду и непрерывный поток воды для имитации океанской среды. Они обнаружили, что личинки Montipora capitata, основного рифообразующего коралла на Гавайях, в 20 раз чаще оседали на субстратах, обработанных SNAP-X. Плотность оседания увеличивалась при повышении концентрации метаболитов в SNAP-X.

Учитывая, что некоторые виды кораллов размножаются, выпуская яйцеклетки и сперму в одно и то же время каждый год, исследователи рекомендуют синхронизировать применение SNAP-X с циклом нереста кораллов для поддержки естественного пополнения популяции. В зависимости от вида коралла, ученые также могут корректировать состав SNAP-X, включая различные метаболиты и химические сигналы, способствующие развитию коралловых рифов.

В настоящее время команда работает над методами масштабирования производства SNAP-X. Поскольку чернила не содержат живых материалов, они надеются, что их применение в реальных условиях будет одобрено в ближайшее время.

Вангпрасерт говорит, что очень увлекательно учиться у смежных дисциплин, таких как материаловедение и биоинженерия. Он добавляет, что многие технологии для восстановления и защиты окружающей среды уже существуют, просто необходимо выйти за рамки привычного и обратиться к другим областям знаний.