Nobel-díjas technológia segítheti a korallok túlélését a melegedő óceánokban

Újabb írás született, egy másik ifjú nagykövetünk, Hajas Annamária tollából. A Game on! Ne hagyd, hogy a klímaváltozás véget vessen a játéknak elnevezésű projektünk olyan lelkes fiatalokat gyűjtött össze, akik szívügyüknek tartják a világ sorsát és készek felvenni a harcot a klímaváltozás ellen.

A genetikát forradalmasító CRISPR / Cas9 génszerkesztő rendszer segíthet a tudósoknak megérteni és esetleg megváltoztatni a korallok válaszát az éghajlatváltozás okozta környezeti stresszre. Az amerikai Carnegie Tudományos Intézet Embriológiai Osztályának kutatói esélyt látnak a forradalmi technológia felhasználására a korallzátonyok törékeny ökoszisztémáinak megőrzésére irányuló erőfeszítésekben.

A korallok olyan tengeri állatok, melyek kálciumot kiválasztva egy terjedelmes szilárd vázat hoznak létre. Tulajdonképpen ez alkotja a korallzátonyok alapját. Ennek a kialakulásához elengedhetetlen a korallok és a sejtjeikben élő egysejtű algák együttműködése, amit szimbiózisnak nevezünk. Ugyanis ezek az algák a fotoszintézis során a Napból származó energia felhasználásával szerves anyagot készítenek, és ezeknek az általuk termelt tápanyagoknak egy részét bérleti díjként megosztják korall gazdáikkal.

A korallzátonyok ökológiai, gazdasági és esztétikai értéke számottevő. Élőviláguk rendkívül gazdag, megannyi halfaj és más tengeri élőlény számára nyújtanak életteret. Fontos szerepet játszanak a turizmus révén számos közösség életében. Azonban az emberi tevékenység megterheli a korallzátonyokat. A növekvő oldott CO2 koncentráció következtében az óceánokban történő savasodás, valamint a felmelegedés és a szennyezések mind-mind negatívan befolyásolják a korallok és algák közötti szimbiózist.

Különösen az óceán hőmérsékletének növekedése okozhatja a korallok algáinak elvesztését. A környezeti stressz hatására megszakad ez a különleges kapcsolat az algák és korall gazdáik között és az algák elhagyják a korallok szöveteit. Ezt a jelenséget korallfehéredésnek hívják, mert a korall az alga festékanyagainak hiányában kísértetiesen fehér megjelenésű. Az algák fotoszintézise által biztosított tápanyagok nélkül pedig a korall egyszerűen éhen hal. A hátramaradt korallok váza idővel erodálódik, ami a korallzátonyok szerkezetének meg gyengüléséhez vezet.

A CRISPR / Cas rendszer a prokarióta egysejtűek védekezési módja a vírusok ellen; valójában egyfajta immunrendszer. A rendszer laboratóriumban is felhasználható: a Cas9 enzim és a megfelelő RNS-szakasz sejtbe vitelével, az enzim meghatározott helyen vágja el a sejt DNS-ét, amivel lehetővé válik a gének minden korábbinál pontosabb módosítása.

2018-ban a Cleves vezette csapat bemutatta a CRISPR / Cas9 génszerkesztő első használatát a korallokon. A CRISPR-t gének azonosítására is alkalmazzák, ennek köszönhetően a kutatócsoport azonosította azt a gént, amely a hősokkfehérjét kódololja. Ez a gén felelős a korall hőstresszre adott reakciójának szabályozásáért. Először a kutatócsoport tengerirózsákat vizsgált.  A tengeri rózsák a korallok közeli rokonai, hasonlóan szimbiotikus kapcsolataik vannak fotoszintetizáló algákkal, de gyorsabban nőnek és könnyebben tanulmányozhatóak, éppen ezért megfelelő modell rendszerei a korall-biológia laboratóriumi tanulmányozásának. Mindezt kihasználva azonosították az Aitapsia tengeri rózsa nemzetségben ugyanezt a fehérjét.

Ennek a felfedezésnek a felhasználásával egy másik, Cleves által vezetett, kutatócsoport a CRISPR / Cas9 segítségével különböző mutációkat generált abba a génbe, amely a hősokkfehérjét kódolja az Acropora millepora korall fajban. Mindezzel gátolták a gén működését, így a hősokkfehérje hiányában a víz hőmérsékletének emelkedésével  a korall hamar elpusztult. Ezzel bizonyosságot nyert ennek a fehérjének fontossága a korallokban, ugyanis segítségével javulnak a túlélési esélyeik a melegedő környezetben.

“A korallok hőtűrésének genetikai befolyásoltsága kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük a korallok természetes reakcióját a klímaváltozás hatásaira. Ez a tudás segít egyensúlyozni az újszerű kezelési eszközök előnyei, lehetőségei és kockázatai között.” – nyilatkozta Line Bay, az Ausztrál Tengerkutató Intézet a korallállomány helyreállítását célzó programjának a vezetője.

Cleves hozzátette: “Ezúttal egy hőtűrést befolyásoló génre összpontosítottunk, de még sok olyan mechanizmus létezik, amelyeket feltárhatunk annak érdekében, hogy valóban megértsük a korallok biológiáját és ezeket az ismereteket e fontos közösség megmentésében alkalmazzuk.”

Tekintettel a korallzátonyokat fenyegető jelenlegi és jövőbeli veszélyekre, előfordulhat hogy a jövőben olyan genetikailag “továbbfejlesztett” korallokat hoznak létre a génmódosítás segítségével, amelyek toleránsabbak a magas hőmérsékletre vagy a tengervíz savasabb kémhatására, és ezeket telepítik a korallzátonyokba.

Azonban fontos, hogy ez a módszer csak a klímaváltozás okozta károk egyik tünetének a helyi kezelésére alkalmas. Nem valódi megoldás, de a korallok és ezzel a korallzátonyok ökoszisztémáinak, a túlélését is segítheti. Ennek ellenére továbbra is törekednünk kell a valódi probléma megoldására, hogy megállítsuk az óceánok felmelegedését, csökkentsük a szennyezés mértékét és a túlhalászatot.

Források:

Carnegie Institution for Science. (2020, December 21). CRISPR helps researchers uncover how corals adjust to warming oceans. ScienceDaily. Retrieved January 2, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201221134146.htm
Carnegie Institution for Science: https://carnegiescience.edu/

Szóljon hozzá