Cartagena -bukten kan vara det sista stället du kan förvänta dig att hitta ett korallrev. Skyskraporna och hotellen i resorttunga Bocagrande omfamnar den närliggande stranden. Kryssningsfartyg och fraktfartyg trafikerar den livliga hamnen. Den livfulla, Den historiska staden i sig är både Colombias ledande turistmål och en av dess stora hamnar.

Vid en punkt, verkligen, denna grunda vik var praktiskt taget täckt av korall. Men det började förändras när spanjorerna anlände 1533. När de upptäckte rikedomarna i det sydamerikanska inlandet, Spanska ingenjörer byggde Canal del Dique, avleda den mäktiga Magdalenafloden för att utföra silver och guld. Töms i viken, kanalen förde med sig två andra saker också, båda skadliga för marina ryggradslösa djur:sötvatten, och ton och ton sediment. I dag, femhundra år senare, nästan all korall är borta. Men där vid buktens mynning, gömd under tio fot vatten så grumligt och fult att du kan blanchera för att sticka armbågen i den, bor en kvadratkilometer rev som är ett av de bästa i hela Karibien.

Varadero-revet har länge varit känt för invånarna i de lokala ösamhällena. Ättlingar till slavar som fick bygga de robusta stenborgen som fortfarande har utsikt över hamnen, de har alltid fiskat revet för sin mat. Men det var först 2013 som Varadero upptäcktes av vetenskapen. Det var då lokala biologer dykte efter ett exempel på ett förstört rev, en som de trodde kunde vara övervuxen med invasiva svampar. Det de hittade istället var en veritabel korallträdgård, med över 30 arter som täcker upp till 80 procent av dess yta.

Mónica Medina fick reda på Varadero ett år senare. En korallmikrobiolog vid Penn State, hon hade åkt till en konferens i Cartagena för att hålla ett föredrag om sitt arbete. När konferensen var över, en kollega insisterade på att ta henne ut till platsen.

"Det som är galet är att du simmar ner och du kan inte se personen bredvid dig, det är så grumligt, " säger Medina. "Det är ett smutsigt lager av färskvatten ovanpå, och då blir det klart och det finns ett fantastiskt rev där nere. "

Under mikroskopet

Medinas första tanke var automatisk:Varför mår det här revet så bra? Koraller, hon visste, beroende som inget annat djur på närvaron av solljus. Mer exakt, de mikroskopiska algerna som lever inom koraller är beroende av solljus för att generera, via fotosyntes, den energi som koraller kräver för att leva och växa. Koraller, därför, mår bäst i kristallklart vatten, tillräckligt grunt för att solljus lätt ska kunna tränga in. Hur kunde ett rev frodas här, svalt på ljus och kvävd av sediment och föroreningar?

Det är en fråga vars svar kan få globala konsekvenser. Med rev runt om i världen som dör som svar på stigande havstemperaturer, motståndskraft har blivit ett nyckelbegrepp bland korallbiologer. Som Medina och andra har visat, vissa korallarter har förmågan att överleva under mindre än optimala förhållanden, medan andra går under. Vad ger dessa hårdare exemplar styrkan att anpassa sig och studsa tillbaka? Att peka ut vad som gör dem olika kan vara avgörande för korallers överlevnad.

Som mikrobiolog, Medina var mest intresserad av Varaderos mikrobiom, det svindlande komplexa samhället som består av alla bakterier, archaea, och svampar som lever i korallerna som utgör revet. Som mänskliga tarmar och offentliga toaletthandtag, varje enskild korall är värd för sitt eget mikroskopiska menageri, formad av var den bor och vilken typ av organismer den har stött på. Koraller som skulle kunna lyckas i denna utmanande miljö, hon resonerade, borde verkligen ha en mycket ovanlig mikrobiom.

Tillbaka 2007, Medina, sedan vid University of California i Merced, var en av de första som använde nästa generations gensekvenseringsteknik för att titta på mikrobiomer i koraller. Det tidiga arbetet kallar hon jämförelsevis grovt:"Vi tog bara bitar av koraller från ett dussintal arter och malde dem och sekvenserade dem, så djupt vi kunde, säger hon. Trots det, "Vi upptäckte en stor mikrobiell mångfald." Efterföljande förbättringar visade att varje del av en korall – dess skelett, den mjuka vävnaden, och det slem som djuret utsöndrar – härbärgerar sin egen separata gemenskap.

Under de senaste åren har Medina arbetat med Rebecca Vega Thurber från Oregon State University för att katalogisera den biologiska mångfalden av korallmikrobiomer runt om i världen, och hon förväntade sig fullt ut att hitta en distinkt signatur hos dem som kunde överleva i Varadero. Frågan var, Varför? Var det helt enkelt för att dessa koraller hade acklimatiserat sig så väl till sin atypiska miljö? Eller var de i själva verket genetiskt olika?

En kapplöpning mot tiden

Att närma sig svaret har inneburit att tävla mot tiden. Ironiskt, Varaderos upptäckt sammanfaller med en period av stor jäsning i Colombia, utlöst av undertecknandet av ett historiskt fredsavtal efter mer än ett halvt sekels blodig konflikt. Med ökad säkerhet och en ny anda av optimism, investerarnas förtroende ökar, och de ekonomiska utvecklingsstyrkorna som länge har undertryckts har släppts loss. Den resulterande snabba tillväxten hotar något som den långa skuggan av våld hade lyckats skydda:Colombias fantastiska biologiska mångfald.

Cartagenabukten, särskilt, genomgår en boom inom sjöfart och lyxturism. Trafikvågen har skapat planer på muddring för att bredda dess farleder, och den nuvarande planen för den förbättringen skivor genom hjärtat av Varadero. Revet som överlevde obemärkt så länge riskerar plötsligt att förstöras.

Under hela 2014 och 2015, Medina och Penn State kollegor Roberto Iglesias Prieto och postdoktor Joe Pollock arbetade med ett team av colombianska och amerikanska biologer för att kartlägga och kartlägga revet, beskriver dess struktur och sammansättning och katalogiserar livssorterna de hittade där. Men det skulle krävas en mycket grundligare undersökning om man skulle kunna dra mer omfattande lärdomar av Varadero.

Lokalt motstånd mot regeringens utvecklingsplan hade ännu inte fått mycket dragkraft, så Medina ansökte snabbt till National Science Foundation om ett så kallat RAPID-anslag, reserverad för brådskande åtgärder inför en annalkande katastrof. När begäran avslogs, hon tog sitt fall till journalisten Lizzie Wade, som skrev om Varadero för tidskriften Vetenskap .

"Den historien hjälpte oss att få NSF:s uppmärksamhet, "Medina säger." Det fick också de lokala nyheterna att märka, vilket har hjälpt våra colombianska kollegor att hålla fortet och vara mer högljudd. "Strax efter att berättelsen dök upp, Medina och Iglesias Prieto omarbetade sitt förslag, och denna gång delades nödbidraget ut.

Moln och sol

När de återvände till Colombia och började gräva djupare, Medina och Iglesias Prieto upptäckte att Varaderos historia är mer komplicerad än de först trodde. Att förklara, Iglesias Prieto producerar ett par flygfoton av revet, den ena tagen i december 2014 och den andra i januari 2015. På det tidigare fotot, vattenytan är ogenomtränglig, ett grumligt moln. På sekunden, den är nästan genomskinlig – tillräckligt tydlig för att visa konturerna av ett rev.

"Första gången jag var där, förhållandena var så här, " han säger, pekar på den ogenomskinliga versionen. "Men det vi lär oss är att de optiska egenskaperna hos vattnet här förändras väldigt snabbt." Varadero, med andra ord, är inte alltid höljt i grumlighet — ibland är vattnet ovanför det klart. Allt beror på volymen av sedimentplymen som strömmar från kanalen, och den rådande cirkulationen i viken.

"Vi vet ännu inte hur mycket av tiden det är en, och hur mycket den andra, "Säger Iglesias Prieto." Det vi vet är att övergången i båda riktningarna kan ske på några minuter. "

Han och hans elever har placerat sensorer i viken för att spela in dessa skift, och arbetar med experter på havscirkulation på datormodeller för att förutsäga dem. Sålänge, det finns rika bevis att hämta från själva korallen.

Koraller växer genom att avsätta kalciumkarbonat för att bygga nytt skelett. Denna förkalkning beror mycket på energin som produceras av korallens symbiotiska alger. Under molnig himmel, fotosyntesen avtar, och så även förkalkning. Omvänt, där solljuset tränger in, tillväxten går snabbare. Det har varit känt sedan kärnvapenprovningen vid Bikini-atollen under andra världskriget att en röntgen av ett korallskelett kommer att avslöja band av årlig tillväxt, som trädringar, motsvarande varaktigheten och intensiteten av säsongsbetonat solljus som djuret har absorberat. Men samma skelett, Iglesias Prieto säger, kan också registrera förändringar i ljus som inträffar på mycket kortare tidsskalor — kanske till och med de som är relaterade till sedimentmolnen.

Medan han fortsätter att undersöka skelettfysiologin, han och Medina har också testat hennes hypotes om Varaderos mikrobiom, jämföra bakterieprov tagna där med prover från tre närliggande rev, var och en lite längre ut i havet och därför mindre utsatta för sediment och föroreningar. Det de har hittat bekräftar hennes misstanke:Varadero-proverna skiljer sig mycket från de som tagits bara några kilometer bort.

Analys pågår, men Medina anser att det är osannolikt att korallerna i sig är genetiskt distinkta. "De två reven är så nära varandra, det finns ingen barriär för att förhindra genflöde mellan dem, " förklarar hon. "Jag misstänker att dessa koraller måste ha blandats i det förflutna, men när de väl var bosatta i dessa olika miljöer, kraven på dem var olika. En miljö är näringsrik, den andra näringsfattiga; en har mycket stora oscillationer i ljustillgänglighet, den andra har alltid samma ljus. Jag tror att allt detta utspelar sig i mikrobiomet."

För att avgöra hur stabila skillnaderna kan vara, Medina och Iglesias Prieto transplanterade sedan små prover av koraller från var och en av de fyra revplatserna till alla de andra. Även om det är tidigt att säga om mikrobiomen som finns i dessa prover förändras för att matcha deras nya miljöer, forskarna har redan märkt att transplantationer från Rosario och Baru överlever bättre på Varadero än Varadero -proverna gör på dessa "renare" rev.

"Det förvånade oss, " säger Medina. "Men vad vi har sett är att när cirkulationen är rätt, det är faktiskt mycket rent vatten - och bra ljus - över revet. När det inte är det, det smutsiga vattnet innehåller alla möjliga små djur som de kan äta på. Det ser ut som att de har det bästa av två världar."

Komma hem

Nya rapporter om ett brasilianskt rev som frodas under tunga sediment vid Amazonas mynning tyder på att Varadero kanske inte är så ovanligt som Medina och andra ursprungligen trodde. Det kan finnas korallrev som lurar någon annanstans på osannolika platser där ingen har tänkt leta efter dem. Men till Medina, det gör bara den här viktigare. "Med tanke på det faktum att fler och fler platser kan utsättas för denna typ av förorening, att förstå revrespons är kritiskt, speciellt det av ett rev som har stått emot så många år av misshandel, " hon säger.

Hon är också intresserad av den mänskliga befolkningen som har varit beroende av Varadero - den handfull fattiga fiskesamhällen, avskuren från fastlandet, som har funnits här i århundraden. Kan de, som själva revet, överleva den kommande utvecklingsvågen?

"Tills helt nyligen, dessa människor har ignorerats fullständigt, "Säger Medina. "Nu flyttar resortkedjorna in. Godkännanden har getts för 16 småbåtshamnar." Hon fruktar att med ringa äganderätt och ingen politisk röst, dessa samhällen kommer att gå förlorade i striden. "Om revet förstörs, de kommer inte ha någonting, "oroar hon sig.

Medina har anlitat Penn State-antropologen Carter Hunt, en expert på turismens sociala och miljömässiga konsekvenser, att dokumentera livet i dessa bosättningar i detta ögonblick av hotande förändringar, och att hjälpa till att utforska de inbördes sambanden:hur störningar orsakade av människor kan påverka ett naturligt system och hur de mänskliga samhällen som förlitar sig på det systemet påverkas i sin tur.

Med Hunts hjälp, och två andra Penn State samhällsvetare, Leland Glenna och Larry Gorenflo, Medina och Iglesias Prieto hoppas kunna undersöka dessa kopplade effekter i realtid, kombinerar de historiska och genetiska bevis som registrerats i själva korallen med dammiga arkivdokument som beskriver buktens miljöhistoria, och överlagra det med dagens etnografi.

För Medina, dock, Varadero är mer än en fallstudie. Hon är född och uppvuxen i Colombia, lämnade till forskarskolan i USA 1992. "Jag har alltid velat åka tillbaka när jag avslutat min doktorsexamen, " hon säger, "men det var en särskilt dålig tid." Bortföranden och mord var vanliga - även hennes egen farfar kidnappades, men senare släppt. Under åren sedan, en chans att forska i Colombia "var något jag alltid längtat efter, " säger Medina. Att Varadero borde följa med, vid denna vändpunkt, "verkar som en dröm. Det är det perfekta projektet, en chans att göra det jag gör, och att ge det en ny innebörd. För jag kan hjälpa dessa samhällen. Redan, Jag tror att vi har hjälpt dem att hitta sin röst." Även om utsikterna för Varadero fortfarande är mycket tveksamma, "Jag är mer hoppfull än jag var när vi började, " hon säger.

Till Medina, för att vara tydlig, detta projekt är kritiskt enbart från en vetenskaplig synpunkt. "Men det är också ett sätt för mig att bidra, "säger hon." Till fredsprocessen, och i allmänhet. Det tar mig hem."