繁殖のためのサンゴの冷凍保存が生存の鍵となる

生物学

フロリダとプエルトリコのサンゴから採取した瞬間冷凍した精子を、何百マイルも離れたキュラソー島のサンゴの卵に受精させました。このカリブ海横断型のカップリングで育った幼生のサンゴは、自然界では子孫を残すことができないほど離れた場所にあるサンゴのコロニーの繁殖能力を証明しています。また、凍結保存された材料から育てられた野生生物としては最大の個体数となりました。

この研究は、ハワイ大学マノア校海洋地球科学技術学部(SOEST)のMary Hagedorn氏をはじめとする国際的な研究チームによるもので、米国科学アカデミー紀要に掲載されました。

この技術は、絶滅の危機に瀕しているサンゴに遺伝的変異を導入し、気候変動への適応を促進する可能性があることから、保全ツールとして利用できる可能性があります。

スミソニアン保護生物学研究所とハワイ大学マノア校の海洋生物学研究所の研究生物学者であるHagedorn氏は、次のように述べています。「凍結保存により、数百マイル離れた場所から親子関係のあるサンゴを繁殖させることができます。」彼女はこの研究の筆頭著者であり、UHの彼女の研究室でサンゴの精子を凍結保存する技術を開発しました。

アシストされた遺伝子の流れ

エルクホーン・コーラルの断片。

凍結保存された精子から育てられた、絶滅危惧種であるカリブ海のエルクホーン・コーラルの断片。©Chris Page

ペンシルベニア州立大学の生物学教授であり、研究チームのリーダーの一人であるIliana Baums氏は、「サンゴはサンゴ礁の生態系に欠かせない基礎種です。サンゴ礁は、驚異的な種の多様性のための生息地を提供し、海岸線を保護し、漁業にとって経済的にも重要な役割を果たしています。介入しなければ、気候変動によってサンゴが失われ続け、悲惨な結果を招く可能性があります。」と述べています。

遺伝的多様性は、種の適応のための燃料です。遺伝的多様性の主な要因の一つは有性生殖で、精子が卵子と受精することで新しい遺伝子の組み合わせが生まれます。しかし、野生のカリブ海のサンゴが有性生殖を行うことは、現在ではほとんどありません。さらに、サンゴは無脊椎動物であるため、遺伝子の流れによって新たな遺伝子の多様性を得ることができません。これは、離れた場所に生息する個体群が集まり、それぞれの遺伝子を持ち寄って遺伝子の多様性を高めるという進化の力です。

「サンゴの遺伝的多様性を高めるためには、物理的に離れた場所にいるサンゴを野生の状態で集める “アシスト・ジーン・フロー “を利用することができますが、これは論理的に非常に困難です。」とBaums氏は述べています。

凍結保存

絶滅危惧種であるエルクホーンコーラルAcropora palmataの幼生コロニー

絶滅危惧種であるエルクホーンコーラルAcropora palmataの幼生コロニー。©Kristen Marhaver

ほとんどのサンゴは、満月の日に卵と精子の束を海水中に放出して繁殖します。研究者たちは、フロリダとプエルトリコのサンゴから卵と精子の束を採取し、卵と精子を分離した後、液体窒素による凍結保存技術を用いて精子細胞を急速に凍結させました。

「これらのサンゴは1年に1度しか卵と精子を作らないため、フロリダとプエルトリコで採取した冷凍精子を事前に凍結保存し、キュラソー島での産卵イベントに使用するまで1年以上保存する必要がありました。」とBaums氏は語る。

精子の一部は、米国農務省国立動物生殖計画の遺伝子バンクで最長10年間凍結保存されました。凍結された精子はキュラソー島に輸送されて解凍され、現地で採取した新鮮な卵との受精に使用されました。受精した卵は幼虫に成長し、フロリダ州のモート海洋研究所とフロリダ水族館に運ばれ、成虫に成長させられました。

この研究は、UH Mānoaの目標であるExcellence in Researchの一例です。Advancing the Research and Creative Work Enterprise (PDF)」と「Building a Sustainable and Resilient Campus Environment (持続可能で回復力のあるキャンパス環境の構築)」の目標に沿ったものです。これは、2020年12月に更新された2015-25戦略計画(PDF)で特定された4つの目標のうちの2つです。

Published by University of Hawaii at Manoa, Journal:Proceedings of the National Academy of Sciences, DOI: 10.1073/pnas.2110559118

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