Klimatförändringarna hotar korallreven runt om i världen. De höga temperaturerna i samband med detta fenomen kan leda till "blekning, " nedbrytningen av symbiosen mellan koraller och algerna som lever i deras celler. Eftersom koraller får näring av dessa fotosyntetiskt aktiva alg "symbioter, "blekning – så kallad eftersom korallvävnaderna blir klara/vita, exponerar det vita skelettet under - resulterar vanligtvis i koralldöd.

Minst en halv miljard människor på jorden förlitar sig direkt på korallrev för sin försörjning. Korallrev tillhandahåller en mängd ekosystemtjänster inte bara till överflöd av marina varelser som lever på korallrev utan också till människor. Till exempel, Rev är plantskolor för otaliga kommersiellt viktiga fiskarter.

Det är därför vi måste aktivt övervaka korallrevens hälsa runt om i världen. Jag är särskilt intresserad av att identifiera rev som är stresskänsliga eller med begränsad motståndskraft. Sådana rev kanske borde prioriteras för bevarande under det olyckliga antagandet att det kanske inte längre är möjligt att rädda alla rev. Sedan igen, kanske borde vi istället fokusera våra ansträngningar på rev med de starkaste korallerna, eftersom dessa kommer att ha en bättre chans att överleva.

Oavsett, vi behöver ett sätt att avgöra om ett rev är friskt eller sjukt.

Reaktionär diagnos

Historiskt sett, hälsobedömning av korallrev har varit en retroaktiv strävan. Vi spänner på våra SCUBA tankar, dyk och registrera antalet koraller som är döende eller döda. Detta skulle vara besläktat med att berätta för någon som precis fått en hjärtattack att de hade högt blodtryck. Helst den personen skulle ha velat ha vetat tidigare så att de kunde ha gjort kost- eller andra livsstilsförändringar för att förhindra hjärtstopp.

Om vi ​​bara diagnostiserar koralldöd, de uppgifter som samlats in under våra undersökningar är till liten nytta för levande koraller. Skulle det inte vara bättre om vi kunde upptäcka försämringar i korallernas hälsa innan de var allvarliga, är tecken på sjukdom i det sena stadiet som blekning uppenbara? Sedan, vi kan varna chefer så att de kan agera för att främja korallresiliens på lokal nivå genom att, till exempel, stänga revet för fiske.

Vi vet inte hur riktigt frisk korall ser ut

Tyvärr, vi har ingen fysiologisk baslinje för koraller. All forskning om korallrev har bedrivits under de senaste 50 till 100 åren. Det är långt efter starten av den industriella revolutionen, den punkt då vår kollektiva mänskliga påverkan på planeten verkligen hoppade på högvarv.

Med andra ord, all data vi för närvarande har är från koraller som redan sannolikt kommer att vara stressade i åtminstone någon grad. Även de mest geografiskt isolerade reven, de i Chagos i Indiska oceanen, bleker nästan varje år.

Även om detta betyder att inga orörda rev finns kvar på jorden, det är fortfarande möjligt att friska finns där ute. Men att veta vad som faktiskt utgör ett friskt rev är knepigt med tanke på bristen på baslinjedata. Om vi ​​inte vet hur man definierar fenotypen av en frisk korall, hur kan vi förväntas dokumentera graden av stress eller sannolikheten för blekning?

Att studera korallhälsa genom molekylärbiologi

Under de senaste 15 åren, Jag har utvecklat en serie molekylära diagnostiska procedurer inriktade på att göra gissningar om korallhälsa. För dig som studerat cellbiologi, du kanske minns att alla cellulära organismer har en mängd proteiner som skyddar, stabilisera och/eller reparera sina celler under stresshändelser, exponering för hög temperatur. Även om vissa "stressproteiner" kan syntetiseras hela tiden (även när cellerna är ostressade), majoriteten bör produceras av cellerna endast när de verkligen är stressade.

Med den logiken, även om vi saknar baslinjedata, vi borde kunna utveckla ett diagnostiskt system för koraller baserat på koncentrationer av stressindikerande gener och proteiner som jag tillsammans kommer att kalla "molekylära biomarkörer". Koraller, trots allt, består av celler med mycket liknande genom som vårt (åtminstone när det gäller värdarna).

Min idé, sedan, skulle gå till världens mest "orörda" (tungan fast implanterad i kinden) ekosystem, prov på koraller, och analysera koncentrationerna av ett antal gen- och proteinnivå molekylära biomarkörer involverade i cellulära stressrespons. Detta skulle tjäna till att generera "nuvarande baslinjedata" för revkoraller mot vilka vi skulle kunna jämföra framtida förändringar som ett resultat av klimatförändringar och andra mänskliga aktiviteter.

Från 2013 till 2016 tog jag prov på koraller från de mest avlägsna delarna av Indo-Stillahavsområdet som postdoktor vid Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation (LOF). Som en del av LOF:s "Global Reef Expedition" (GRE), små smulor av vävnad (dvs. "biopsier") togs bort från var och en av tusentals korallkolonier (med fokus på släktet Pocillopora), allt från Franska Polynesiens Australöar till Chagos skärgård (Brittiska territoriet i Indiska oceanen), och hundratals webbplatser däremellan. Vi fokuserade på rev som inte tidigare hade undersökts eller utforskats, som tenderade att vara de som var längst bort från mänskliga befolkningar.

Är koraller i ett konstant tillstånd av stress?

Efter att ha utfört en mängd olika molekylära diagnostiska procedurer, Jag fann att varje korall jag tog prover verkade kännetecknas av otroligt höga koncentrationer av alla stressbiomarkörer som riktades mot (i både korallvärden och endosymbiotiska alg-"kompartment").

Detta var fallet i avlägsna atoller på Austral- och Cooköarna, liksom Fiji, Tonga, Nya Kaledonien, Salomonöarna, Palau och Chagos.

Den enklaste förklaringen till observationen att varje korall jag tog prov visade de cellulära kännetecknen för en stressrespons är att korallerna verkligen var stressade. Dock, vissa har hävdat att koraller är olika och, till skillnad från andra cellorganismer, kan vara "stressad" hela tiden för att förutse miljöförändringar.

Detta är sant i vissa ekosystem, som uppväxande korallrev i södra Taiwan, där havsvattenkvaliteten ändras snabbt på en regelbunden basis. Med det sagt, vi hittade få rev som stötte på så extrema miljöer på vår pan-globala forskningsexpedition.

Stressad eller bara "pessimistisk"?

De flesta stressade celler eller organismer slutar växa och reproducera sig eftersom så mycket energi avleds för att återställa celljämvikten, även känd som homeostas. Detta var inte fallet för dessa "stressade" koraller, inte heller visade majoriteten några tecken på vävnadsnekros eller sjukdom. Vidare, även om några fortsatte med att bleka vid senare tillfällen, inte alla gjorde det.

Med andra ord, det faktum att korallceller och inre algceller ständigt utnyttjade sina stressresponser betydde inte nödvändigtvis att korallens "holobionter" (en sammanslagning av värd+symbiont) så småningom skulle sönderfalla.

Kanske mobiliseringen av reservenergiförråd, som fetter, har låtit dessa koraller bestå hittills, trots att man är stressad. Detta skulle i bästa fall vara en kortsiktig överlevnadsstrategi, fastän. Kanske bytte de från att förlita sig på fotosyntes till att helt enkelt äta mer plankton, liksom många andra marina djur som saknar algsymbiioner.

Eller kanske, som nämnts ovan, koraller är bara konstiga; snarare än det tillfälliga "fight or flight"-svaret som används av andra djur, de förblir "fysiologiskt pessimistiska", förberedd på det värsta hela tiden. Endast returresor till dessa platser kommer att avgöra om denna märkbara stressiga livsstil tillåter kontinuerlig korallöverlevnad under de kommande decennierna.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.