サンゴは美しく、最高級の宝庫です。石灰から作られた大聖堂のような建物は、質量、大きさ、安定性の点で、私たち人間を含むあらゆる生き物がこれまでに作ったものを超えています。そして今日では、熱帯雨林と並んで、地球上で最も種が豊富な生息地とみなされています。推定によると、そこには50万種から200万種の魚、イガイ、細菌、その他の原生動物や微生物が生息しているといわれています。それには、一時的にそこに没頭するだけの人も含まれません。サンゴだけでも世界中で 5,000 種が知られていますが、おそらくこれがすべてではありません。
サンゴは刺胞動物であり、コロニーとして共同生活を組織しています。彼らのサンゴ礁は天然の防波堤として海岸を浸食から守っています。 「しかし、海岸保護は、無傷のサンゴ礁が提供する多くの生態系サービスの 1 つにすぎません」と、ブレーメンのライプニッツ熱帯海洋研究センターのセバスティアン フェルセ氏は説明します。同様に重要なことは、特に熱帯地域では、魚や他の動物の生息地として、多くの場合、地元住民が購入できる唯一のタンパク質源をそれらが提供しているということです。
そして、それらは重要な超地域経済要素です。世界サンゴ礁会議で何度も強調されたように、それらは医薬品の原料を供給するだけでなく、観光や漁業を通じて世界中で推定5億人以上の人々の生存を確保しています。 2022年ブレーメン。
現在、サンゴ礁の約半数が深刻な危機に瀕していると考えられており、東南アジアの一部地域での現在の分析によると、80％以上が絶滅の危機に瀕していると言われています。米国オハイオ州立大学の生物学者アンドレア・グロットリ氏は会議の冒頭、「最大の脅威は気候変動の影響だ。酸性化に加え、進行する海洋温暖化とそれに伴う海面上昇だ」と述べた。
産業開発の結果として生じる環境汚染は、不注意な観光客や土産物ハンター、そしてサンゴの幹を覆うサンオイルの層と同様に、サンゴ礁にダメージを与えています。ゴミ袋やアルミホイルがサンゴに引っかかり、光合成を妨げてしまいます。海洋に流れ込んだ肥料は植物の生産に燃料を供給し、栄養豊富な水中のサンゴはますます藻類で覆われます。乱獲が続いているため、サンゴをきれいに保つことができる魚の数がますます少なくなっているという事実によって、さらにその傾向が強くなります。現在、サンゴ礁の約 20 パーセントはすでに回復不能に失われており、さらに 30 パーセントは深刻な損傷を受けていると考えられています。
サンゴの白化
サンゴは褐虫藻と呼ばれる植物原生動物と共生して生きています。これらの藻類はサンゴの細胞組織に存在し、色は緑がかった茶色で、サンゴ礁の形成者にその色の多くを与えています。彼らは光合成を行い、サンゴに糖分を供給します。その代わりに、藻類はさまざまな栄養素を受け取ります。水温が上昇すると、このプロセスは大きく中断されます。サンゴにとって暑すぎるとすぐに、サンゴは有毒物質を生成し始める藻類をドアの外に放り出します。サンゴは褐虫藻がなければ糖分を受け取れないため、しばらくすると白化して死んでしまいます。栄養失調で衰弱しているため、病原菌にも簡単に攻撃されます。
サンゴの白化は、短期間では起こる自然な可逆現象です。水温の低下などにより環境ストレスが再び弱まると、サンゴは周囲の水から褐虫藻を組織内に再導入し、回復します。しかし、かつてはサンゴ礁で白化現象が約20年ごとに発生していましたが、現在では数年ごとに多くの場所で白化現象が発生しており、現在多くのサンゴ礁で白化現象が起きているのは2016年以来4回目と同じくらい大規模です。これにより、サンゴはほとんど生き残ることができなくなりました。回復すると、さらにストレスを受けやすくなります。研究者らは現在、新たなサンゴ礁疾患の出現もますます観察している。
アンドレア・グロットーリ氏は、サンゴ礁は海洋のわずか 1% にしか広がっていないにもかかわらず、すべての魚類と海洋無脊椎動物の約 4 分の 1 がこれらの領域を少なくとも一時的に利用していると指摘しています。これにより、脅威の全容が明らかになります。ライプニッツ熱帯海洋研究センターの科学者らの計算によると、海水温が摂氏1.5度上昇するとサンゴ礁地域の70～90パーセントが死滅し、摂氏2度で99パーセント以上が死滅する。
耐熱性藻類
これらの熱の影響に対抗するために、メルボルン大学のマデリン・ファン・オッペン率いる研究チームは、過熱時に拒絶反応を引き起こす有害物質を生成する藻類の習性を打ち破るアプローチを追求している。実験では、まず微細藻類を宿主のサンゴから取り出し、何世代にもわたる藻類の上昇する水温に4年間さらしました。培養された藻類は再びサンゴの幼生と接触しました。限定的ではあったものの、成功はあった。通常、（亜）熱帯のサンゴ礁でサンゴの白化が始まる温度が摂氏3度上昇しても、藻類とサンゴの共生は維持された。将来、硬化した共生生物によってサンゴ礁を実際によりよく保護できるかどうかは、自然条件下でまだ証明されていない。藻類の耐熱性が永続的であるかどうかがまだ解明されていないのと同様である。
コンスタンツ大学の水生系における遺伝的適応の専門家であるクリスチャン・ヴォルストラ氏は、自然界にすでに存在するアプローチを特定し、そこからサンゴの耐熱性を高める方法を導き出すことを提唱している。目的は、人々が自分自身を助けることです。
そのような戦略の 1 つは、特に熱に強いサンゴを特定し、その堅牢な特性をコードする遺伝子を追跡することです。海岸近くの一部のサンゴ礁はこれに最適です。彼らは時間帯によって激しく変動する水温にさらされており、そこに生息するサンゴはそれに応じて回復力があります。期待されているのは、これらの種または株で機能することが証明された突然変異を見つけることです。
もう一つの方法は、サンゴの幼生に特定の環境刺激を繰り返し与え、条件付けを通じて徐々に抵抗力を付けることで、サンゴの幼生をより過酷な環境条件に適応させることです。 Voolstra のような専門家は、これを「環境強化」と呼んでいます。
他の研究アプローチでは、自由に泳ぐサンゴの幼生は通常、発達の初期段階ではまだ藻類としっかりと結びついておらず、共生は後になって初めて起こるという事実を利用しています。したがって、若いサンゴの幼生には、特定の有益な種類の藻類を与えることができます。実際、初期の実験では、強力な藻類種との制御された共生が持続することが示されています。
有用微生物
サンゴは藻類だけでなく、まだ知られていないさまざまな微生物と共生しています。これらの小さな共生生物は、代謝をサポートしたり病気を防いだりすることで、海の設計者を強化します。さらに、生物全体が強いほど、暑さにも強くなります。
米国オレゴン州立大学の科学者ベガ・サーバー氏とグレース・クリンゲス氏は、サンゴの表面と内部の両方に生息する微生物の遺伝学の研究を行っている。彼らは現在、世界中のサンゴ礁から数万のサンプルを収集し、そこに生息する数十万の微生物を特定しました。研究者らは、小さな住人は宿主よりもはるかに早く変化に反応できることを発見した。そこで彼らは、自分たちでそうする前に、サンゴ礁の繊細な構造物を保護するために、サンゴでその一部を標的にすることができればと考えている。
最初の結果は 2022 年に発表されました。研究者らは、ハワイ海域に自生するサンゴ種サンゴ種サンゴ種サンゴサンゴ「ハマナス・コンプレッサ」の標本の一部を、熱や高栄養摂取などのさまざまな環境ストレス要因にしばらくさらした。次に、彼らはサンゴとともに生息する微生物のゲノムを解読しました。 「使用されたストレス因子に応じて、サンゴの微生物叢は特徴的な変化を示しました」とサーバー氏は言う。
次のステップは、さまざまな自然環境のすべてのサンゴ種のマイクロバイオームのライブラリを作成することです。現在 40,000 を超えるサンプルが採取されており、評価にはしばらく時間がかかります。
健康を促進するカクテル
米国サラソタにあるモート海洋研究所の海洋生物学者エリン・ミュラー氏も微生物を研究しています。彼女は、いくつかのサンゴの病気に対して遺伝的により優れた保護力を備えたサンゴを特定しました。耐性は主に、リケッチア属の細菌によって通常引き起こされる感染症などに影響を与えます。これらの微生物は、健康な組織よりも病気のサンゴからのサンプルで約 50 倍多く検出される可能性があります。研究者らは現在 2 つのアプローチを採用しました。まず、明らかに健康を増進する微生物をストレスに強いサンゴから影響を受けやすいサンゴに移しました。一方で、特に熱に強いコロニーから来たさまざまな細菌の混合物からなる「プロバイオティクスカクテル」を病気のサンゴに投与した。どちらの方法も成功しました。
このアプローチは現在、ターゲットを絞ったサンゴの再定住についてもテストされています。これにより、微生物が徐々に発達し、劣悪な環境でも生き残る可能性が高まります。この方法を使えば、傷ついたサンゴ礁を再生できるかもしれない。今後 15 年間で、100 万個を優に超えるこのような実験室で育てられたサンゴが外海に持ち込まれることになり、これはこれまでで最も大規模な修復プロジェクトの 1 つです。特に熱ストレスを受けた海域での初期テストでは、放流後少なくとも 1 か月が経過してもサンゴは依然として良好な健康状態を維持しているが、対照標本には明らかな白化の兆候が見られることが示されました。
身体自身のファン
ブレーメンのマックス・プランク海洋微生物研究所のソーレン・アーメルカンプ氏と、ブレーマーハーフェンのアルフレッド・ウェゲナー研究所（AWI）のセザール・パシェール氏とモーリッツ・ホルタッペルス氏が率いる国際チームは、イシサンゴが小さな繊毛を使って環境の現状に影響を与えていることを発見した。有害な酸素濃度から身を守る方法。
「出発点は、熱ストレス時にサンゴ礁のすべてのサンゴが白化の犠牲になるわけではないという私たちの観察でした」とセザール・パシェレス氏は説明します。 「すぐに漂白されるものもあれば、まったく漂白されないものもあります。私たちはなぜなのか疑問に思いました。」
それを解明するために、研究者らはハードコーラルのハマサンゴとその緑色の共生生物との複雑な共存を詳しく調べた。水中生物群集の問題の 1 つは、藻類の光合成中に大量の酸素が放出されることです。これはほとんどの動植物にとって不可欠ですが、多すぎると、特に温水では危険です。濃度が高すぎると、藻類の光合成装置は二酸化炭素の代わりにより多くの酸素を処理します。これにより、生成されるエネルギーが減少するだけでなく、細胞に損傷を与える可能性のある酸素ラジカルも生成されます。 「日光が多すぎると、サンゴは過剰な酸素を除去するという問題を抱えます」とパシェレス氏は説明します。 「水の動きが少なく、温度が高いと、いわゆる酸化ストレスが促進され、これがサンゴの白化の主な原因と考えられています。」
科学者たちは酸素の痕跡を追跡し、その生成物質が調査対象のサンゴ内に決して均一に分布していないことを発見した。一部の地域では、他の地域よりも藻類の密度がはるかに高くなります。 「私たちは、これらの光合成ホットスポットの上で水中の酸素濃度が最も高くなるだろうと予想していました」とソーレン・アーメルカンプ氏は言う。 「驚いたことに、まったく逆のことが真実でした。」
これにより、サンゴとその環境の間の物質の交換が予想とはまったく異なる方法で行われることが明らかになりました。これまで、放出された物質は単に濃度の高い領域から濃度の低い領域へ拡散によって移動すると考えられていました。しかし、その場合、酸素が最も多く生産される場所で、最も多くの酸素が見つかるはずです。別のパターンは、サンゴ内に何らかの能動輸送が存在する場合にのみ発生し得ます。そして研究者らは現在、サンゴがどのようにしてこれを行っているのかを理解しています。
「コツは、サンゴの表面の繊毛が協調して鼓動することで小さな渦を生み出すことです」とソーレン・アーメルカンプ氏は説明する。このようにして、サンゴは流れに影響を与え、藻類の多いエリアは特別に換気されます。酸素の少ない水は、藻類の密度が最も高いパッチの隣で渦巻きます。そこでは酸素がたっぷりと含まれており、上昇する渦によって酸素はさらに海へと放出されます。
研究者らは、コンピューターモデルを使用してこのメカニズムをシミュレーションしました。藻類の近くの渦を通して、ハードコーラルは臨界酸素濃度の領域を半分に減らすことができます。 「これは、これまで考えられていたように、彼らが海洋環境の影響を受けていないことを意味します」とモーリッツ・ホルタッペルス氏は要約する。しかし、この洗練された換気システムは、明らかにすべてのサンゴで同じように十分に発達しているわけではありません。これは、なぜ一部の人が他の人より早く色褪せたり、より激しく色褪せたりするのかを説明できる可能性があります。
サンゴは動くことができる
ルール大学ボーフム進化生態学・動物生物多様性学部長のファビアン・ゲッサー氏率いるチームは、温度、二酸化炭素含有量、塩分濃度を変化させたイシサンゴの反応を分析した。 「私たちはサンゴにストレステストを実施し、極端な環境条件を指定しました」とファビアン・ゲッサー氏は手順を説明する。科学者たちは、サンゴがこの人工的な気候変動に対抗できることを発見しました。 「温度が許容レベルを超えて摂氏4度上昇すると、個々のポリプがサンゴのコロニーから離れ、いわば沈没船から離れました」とゲッサー氏は説明する。
さらに驚くべきことは、これらのポリープは他の場所でも成長を続けることができたということです。たとえ少数の個体が分離プロセスを経て生き残り、他の場所で繁栄し続けたとしても、それは非常に良いニュースです。このメカニズムが標的を絞った方法で使用される可能性があります。この移転の選択肢は、サンゴの個体群とその遺伝的多様性の保存、ひいてはサンゴ礁の存続に計り知れない影響を及ぼすだろうとゲッサー氏は言う。彼はこのプロセスを分子レベルで観察し、ポリープが分離されるときに何が起こるか、除去プロセス中にどの遺伝子が機能するかを分析しました。結果: 「とりわけ、人間の免疫反応を担う遺伝子のスイッチがオンになります。」
楽観主義は正当化される
最近、紅海のアカバ湾のサンゴが他の場所のサンゴよりも大幅に高い温度上昇に耐えているという報告によって、希望が生まれました。 「最高気温の27度をはるかに上回っています」とイスラエルのエイラートにある大学共同海洋科学研究所のマオズ・ファイン氏は言う。水族館の比較実験では、アカバのサンゴは、以前に知られていた最大値より最大6℃高い温度上昇の影響を受けないことが示されている。
「私たちは約 20 種類のサンゴを調べました。これらは一貫して熱応力に対する高い耐性を示しました」とファイン氏は説明します。彼らは、原因となる遺伝子配列を見つけて利用することで、世界的なサンゴの絶滅を阻止するための効果的な手段を見つけることができるかもしれない。
そして、もう一つ有望な実験がある。グレートバリアリーフのヘロン島近くで、オーストラリアのリズモアにあるサザンクロス大学の海洋生物学者ピーター・ハリソン率いる研究チームが、健康なサンゴの繁殖に取り組んでいる。何百万もの幼生が、収集されたサンゴの卵とサンゴの精子から実験室で飼育され、特に脆弱なゾーン、つまりおそらく自力で再生することができなくなるゾーンに放たれました。 8か月後、科学者たちは、サンゴ礁の行き止まりに定着した100本の若いサンゴの棒を発見した。
現在、多くの研究者がグレート バリア リーフで、約 3,000 の個々のサンゴ礁からなるオーストラリアの全長 2,300 キロメートルのランドマークを守るために取り組んでいます。研究プロジェクトには、サンゴそのものに直接焦点を当てていないものも含まれます。体長0.5メートルにもなる希少な巨大カタツムリであるコンクホーンカタツムリを、より大量に繁殖させる試みが行われている。なぜなら、彼らのメニューには、サンゴを食べる恐ろしいヒトデが含まれており、それはしばしば大量発生するからです。
そして最後になりましたが、サンゴ礁の保護について真剣に考える理由がもう 1 つあります。今年は、熱帯のサンゴ礁由来の有効成分を含む20番目の医薬品が市場に登場する予定だ。多くの有望な物質、特にがん治療用の物質が現在承認プロセスを経ています。これがおそらくこの記事の最大のニュースです。
