由于气候变化导致珊瑚礁生态系统陷入危机,科学家研发了一种可促进珊瑚幼虫附着的生物墨水,以期在局势无法挽回前修复这些水下生态系统。研究证实,该墨水能使珊瑚幼虫附着率提升20倍以上,他们希望这项技术有助于全球珊瑚礁生态重建。
"当人们想到珊瑚礁时,常常只关注其美丽,"加州大学圣地亚哥分校的作者Daniel Wangpraseurt表示。"但我们有时忘记了,珊瑚礁是保护海岸线的最佳天然屏障之一。我们希望通过开发新技术,不仅要恢复生态系统,更要重建能够缓冲海浪、风暴和洪水侵蚀的天然结构。"
过去研究人员主要通过移植苗圃培育的珊瑚来修复珊瑚礁——自20世纪中叶以来,全球珊瑚礁已减少一半。但Wangpraseurt指出,实验室培育的珊瑚基因完全一致,这意味着它们对相同威胁缺乏抵抗力。
"一旦发生海水升温或疾病爆发,整个种群可能被消灭。理想情况是引导珊瑚自然繁殖,这能为种群引入基因多样性并增强其恢复力。"Wangpraseurt解释道。
生物学家近期发现,某种名为壳状珊瑚藻(CCA)的粉红色岩礁藻类,在吸引珊瑚幼虫附着方面起着关键作用。研究表明CCA会向周围水域释放代谢物,珊瑚幼虫则循着这些化学信号移动。受此启发,Wangpraseurt团队与加州大学圣地亚哥分校的第一作者Samapti Kundu合作,开发出含有CCA代谢物的透明墨水材料。这种命名为SNAP-X的墨水能在长达一个月的时间里持续向海水缓慢释放天然化学信号。通过在岩石或其他表面涂覆SNAP-X,研究人员可营造出适宜微环境,促进珊瑚幼虫附着生长。
团队在室外使用天然海水和持续水流模拟海洋环境测试SNAP-X。结果显示:夏威夷主要造礁珊瑚物种团块角孔珊瑚的幼虫,在涂有SNAP-X基质上的附着率高出普通基质20倍;当增加墨水中的代谢物浓度时,珊瑚附着密度显著提升。
鉴于某些珊瑚物种每年在固定时间同步排放配子繁殖,研究人员建议将SNAP-X部署时间与珊瑚产卵周期同步,以支持自然繁殖。针对不同珊瑚物种,科学家还可调整SNAP-X配方,添加特定代谢物和化学信号以促进珊瑚礁发育。
团队目前正致力于扩大SNAP-X的生产规模。由于该墨水不含活性生物材料,他们期望能尽快获准投入实际应用。
"能从材料科学和生物工程等相邻学科汲取灵感令人振奋,"Wangpraseurt强调,"我认为修复和保护环境所需的诸多技术已然存在,我们只需跳出思维定式,从其他研究领域寻找解决方案。"