Det som på mange måter en gamble har betalt for en dedikert gruppe biologer - og muligens for andre forskere som leter etter en ny måte å bevare truede arter på.
Ved å bruke frossen sæd til å befrukte levende egg, klarte forskerne å avle opp elghornskorall ( Acropora palmata ) fra ett geografisk område med elghorn fra et annet område, og banet vei for potensielt å redde ikke bare den truede arten og gjøre den mer motstandsdyktig mot klimaendringer, men også gi en avenue av håp om å gjenopprette andre arter.
"Ingen trodde vi kunne gjøre dette, " sier Mary Hagedorn, senior forsker ved Smithsonian Conservation Biology Institute og medforfatter for et papir som beskrev arbeidet som ble presentert på Reef Futures Conference i Florida forrige uke.
“Det var Herculean at vi fikk gjort dette. Arbeidet var så hardt på hvert enkelt nivå, sier hun.
Hagedorn og hundrevis av kolleger samarbeidet om prosjektet, som brukte kryokonservert elkhornsæd fra Florida, Puerto Rico og Curaçao på Karibien for å gjødsle levende egg samlet fra elkhornskorall på Curaçao for å lage larver som deretter ble oppdrettet i isolasjonstanker på barnehager i Florida. Så langt utgjør de en måned gamle babykorallene (eller rekruttene) en av de største levende populasjonene som er opprettet av kryokonservert materiale - med unntak av mennesker, sier Hagedorn.
Kolleger som studerer koraller hadde foraktet ideen om å bruke kryokonservering som en assistert reproduksjonsteknikk, sier hun. "Det var veldig vanskelig å få folk til å forstå hvor viktig denne vitenskapelige prosessen ikke bare var for å opprettholde biologisk mangfold, men med å hjelpe til med restaureringsprosesser, spesielt der vi prøver å skape bedre og mer robuste koraller for fremtiden, " sier Hagedorn.
"Det er ekstra spesielt at vi gjorde dette gjennombruddet i elkhorn-koraller, fordi de er så viktige for å bygge korallrev og beskytte strandlinjer rundt hele Karibia, " sier medforfatter Kristen Marhaver. (SCBI, foto av Stephani Gordon) "Å være i stand til å kryopreserver koralsæd kan vi dyrke koraller på samme måte som mennesker har dyrket avlinger i århundrer - ved å redde genetisk mangfold i frøbanker og avle de sterkeste individene fra lokale bestander for å hjelpe artene generelt bedre, " sier studiens medleder forfatter Kristen Marhaver i en Smithsonian pressemelding.
Forskerne valgte elghornet - en rasktvoksende stor, forgrenende korall med tykke gevirlignende greiner - fordi den fungerer som en viktig beskytter for øyer som blir utsatt for ødeleggelse fra stigende hav, og på grunn av dens betydning for å tilveiebringe fiskhabitat i hele Karibien. Den har også blitt oppført siden 2006 som en truet art av National Marine Fisheries Service.
Elkhorn har sunket med mer enn 90 prosent i Karibia - på grunn av sykdommer og oppvarmende farvann.
"Det er ekstra spesielt at vi gjorde dette gjennombruddet i elkhorn-koraller, fordi de er så viktige for å bygge korallrev og beskytte strandlinjer rundt hele Karibia, " sier Marhaver, en forsker ved CARMABI Research Station på Curaçao.
Ideen bak arbeidet var å se om elghornet som bodde i det varme vannet utenfor kysten av Curaçao kunne gi noen slags spesielle attributter til elkhorn i kystnære Florida og Puerto Rico, og nå opplever varmere temperaturer.
I stedet for å flytte en elghorn fra Curaçao til de andre stedene - som, selv om de er av samme art, potensielt kan introdusere nye sopp eller bakterier i de ikke-innfødte vannene - bestemte de seg for å krysse sæd og eggene til elghornet fra forskjellige steder.
Men forskerne måtte først fange både sæd og egg - noe som innebar timing, og litt hell. Elkhorns, som alle koraller, er hermafroditter, og frigjør dermed både egg og sæd samtidig.
Det er kjent at elkhorn gyter en gang i året i august i Karibia, vanligvis rundt en fullmåne. For å få sædcellene, går dykkere normalt ned til et skjær, og ser etter signalet om at elghornet "stiller", eller holder sæd-eggbuntene. De holder bare disse buntene i omtrent en halv time, så dykkere må raskt kaste et kunstig silkenett over buntene - som ser nesten ut som kviser - og vente på at de skal slippe, sier Hagedorn. Nettet trakter de flytende buntene inn i en oppsamlingsenhet, og forskere kan senere skille ut sæden, en melkefluid, fra eggene.
Begge er bare levedyktige i omtrent fem til syv timer — noe som gjør ideen om å avle et Curaçao-elghorn med en Florida-elhornhorn til et vanskelig forslag. Men i 2007 utviklet Hagedorn og hennes kolleger en teknikk for å fryse sædceller. De startet en sædbank i Puerto Rico i 2008 og en annen kort tid etter i Florida. Den frosne sædcellene ble brukt til å befrukte de levende eggene de samlet på Curaçao.
Innsamlingsprosessen gikk likevel ikke uten problemer på Curaçao. Revene var nær land, noe som gjorde tilgangen lett - dykkere bare vasset inn med utstyret sitt. Men Hagedorn og hennes kolleger var ikke helt sikre når elkhorn på Curaçao gyter. Med fullmåne i slutten av juli og en annen i august, ønsket de ikke å ta noen sjanser. Så i seks uker forberedte forskerne seg på samling, og dykkerne dro til revet - hver natt - til de til slutt ble vitne til et stort gyte over to dager i begynnelsen av september, nesten to uker etter fullmånen i august.
Forskerne brukte fersk sæd fra Curaçao for å befrukte de ferske eggene. De skapte også tre andre pakker med kors. De brukte frossen sæd av elkhorn fra Curaçao, Florida og Puerto Rico hver for å gjødsle eggene til elkhorn fra Curaçao.
Ikke overraskende gjorde den friske sædcellen bedre enn den frosne — en befruktningsgrad på 91 prosent, sammenlignet med 37 til 82 prosent for den frosne Curaçao-sæden, 3 til 19 prosent for den frosne sæd fra Florida og 0 til 24 prosent for den frosne Puerto Rico sperm. Hagedorn sier at det ofte var avhengig av eggkvalitet, som varierte de to nettene. Og den frosne sæden hadde i noen tilfeller ligget på is i 10 år; i dag er kryopreserveringsteknikker bedre, og vil sannsynligvis føre til høyere suksessrate, sier hun.
Og selv om korallene er av samme art, har de noen genetiske distinksjoner, så biologisk inkompatibilitet er også et spørsmål, sier Hagedorn. "Men det fungerte, det var det viktigste, " påpeker hun.
Forskerne hadde håpet å samle og sende 100.000 befruktede larver, men i stedet bare kunne skape 20.000. På en måned var fortsatt 55 prosent av ungdyrene som ble opprettet av frossen sæd, og 81 prosent av de som ble opprettet med frisk sæd, ved de to institusjonene, Mote Marine Laboratory og Florida Aquarium Center for Conservation, der de overvåkes. Det er en enorm suksess, sier Hagedorn.
"Jeg tror at det beste jeg noen gang har gjort, er fire prosent, " sier hun. "Utveksten har nettopp vært fantastisk."
Neste trinn er å vise at de kan modnes. Og håpet er å få fortgang til den modningen - ved å bruke en teknikk utviklet av Mote - for å få dem til å gyte ved tre års alder, i stedet for syv, sier Hagedorn.
Og etter hvert vil hun gjerne finne en måte å få de nye, muligens mer spenstige elghornene i havet. "Når vi prøver å lage bedre verktøy for restaurering, må vi kunne prøve dem i naturen, " sier Hagedorn. "Ellers, hvorfor lage dem?"
Fordi de krysser seg, er det et bevis på at de er samme art — selv om isolerte, geografisk fjerne arter. Til tross for likhetene, er ikke introduksjon i naturen lett å ta, sier Hagedorn. "Vi må være veldig forsiktige med å gjøre det."
Finansiering til dette prosjektet ble gitt av Paul G. Allen Philanthropies, Paul M. Angell Family Foundation og Volgenau-Fitzgerald Family Fund.
