Кери О'Нил, одетая в темно-синее поло с логотипом аквариума Флориды, обнимает белый холодильник в международном аэропорту Майами. "Coral babieeeeees", - говорит она, прежде чем выпустить короткий смешок. Облегчение. В контейнере 10 пластиковых бутылок, кишащих тысячами крошечных персикового цвета крапинок. По форме напоминающие кукурузные хлопья и не более миллиметра в длину, они являются личинками коралла элкхорн, исчезающего вида, который так же характерен для рифов Флорида-Кис и Карибского бассейна, как белые медведи для Арктики или гигантские секвойи для Сьерра-Невады.
Сохранив личинок при температуре 27 °C в изолированном холодильнике, расположенном в багажнике ее автомобиля, О'Нил отправляется обратно во Флоридский аквариум в Тампе, где она работает старшим коралловым ученым в Центре охраны природы аквариума. Там личинки начинают свою метаморфозу, превращаясь из свободно плавающих пятнышек в осевшие полипы - зачатки тех ветвящихся, похожих на рога форм, которые определяют этот вид. О'Нил и ее коллеги обеспечивают кораллам все необходимое для прочного начала жизни: теплую воду с пологим течением, симбиотические водоросли, которые находят дом внутри клеток коралла, мягкое сияние солнечного света и несколько керамических квадратов, "приправленных водорослями", которые служат посадочными площадками для личинок.
Превращение личинок в полипы стало заключительным этапом проекта по разведению кораллов, который начался на берегах Кюрасао, острова у побережья Венесуэлы, летом 2018 года и в котором участвовали специалисты по охране природы и ученые, каждый из которых специализируется на одном конкретном этапе развития кораллов. От сбора икринок во время массового нереста до криоконсервации спермы, от оплодотворения до выращивания личинок - каждый этап должен был пройти гладко, чтобы проект имел хоть какие-то шансы на успех. "Это похоже на самую напряженную эстафету на Земле", - говорит Кристен Мархавер, коралловед из Карибского фонда исследований и управления биоразнообразием на Кюрасао, которая помогла начать эту эстафету, собрав икринки во время ночного погружения на рифе, находящемся в 45 минутах езды от ее лаборатории. Пока О'Нил забирала своих коралловых "детей" в Майами, вторая команда ученых из Морской лаборатории и аквариума Моте в Сарасоте, штат Флорида, получила своих собственных. Давление на обе лаборатории было огромным. Оплошать сейчас означало бы бросить эстафету перед самым выходом на финишную прямую.
Но, если уж на то пошло, их усилия оказались слишком успешными: сотни личинок поселились в виде полупрозрачных и хрупких сгустков ткани (каждый из которых был одним полипом), а затем начали делиться, размножаясь в прозрачных водах своих неглубоких аквариумов с открытым верхом. Коралл Элкхорн растет в среднем на 5-10 сантиметров в год - бамбуковый темп для кораллов в целом. Чтобы предотвратить их спутывание, О'Нилу пришлось в течение следующего года разрезать, разделять и перемещать колонии в разные аквариумы размером с бассейн. "В итоге у нас почти получился цельный кусок коралла элкхорн размером шесть на четыре фута [1,8 м на 1,2 м], состоящий из 400 различных особей", - говорит она. "Они просто перерастали аквариумы".
Молодая колония элкхорновых кораллов возрастом около шести месяцев получает начало своего развития в лаборатории Флоридского аквариума в Тампе, штат Флорида. Яйца колонии были получены из кораллов на Кюрасао, а сперматозоиды - из кораллов в других местах Карибского бассейна - популяций кораллов, которые при обычных обстоятельствах не смешивались бы в природе. Фото Кристен МархаверРяды кораллов в аквариумах О'Нила - это окно в прежний мир. Когда-то на рифах Флорида-Кис доминировал коралл элкхорн. Посетив эти острова, которые изгибаются к югу от Флориды, как кончик клюва хищной птицы, биолог, защитник природы и писательница - прежде всего, автор "Безмолвной весны", а также нескольких книг об океане - Рейчел Карсон заглянула на мелководье с помощью "водяного стакана", инструмента, похожего на ведро со стеклянным дном. Через этот простой портал она увидела огромные заросли "каменных деревьев", лес кораллов. Сегодня, после десятилетий болезней, развития прибрежной зоны и обесцвечивания, более 95 процентов кораллов элкхорн в штате погибло. И эта популяция не просто сократилась в количестве, как вырубленный лес, но и обеднела изнутри. Некоторые рифы в Киз происходят от одной особи, которая размножается путем фрагментации - от родительского коралла отламываются кусочки и образуют новую колонию. Такой способ размножения позволяет кораллам распространяться, но без генетического смешения, которое происходит при половом контакте, эти клоны более восприимчивы к таким нарушениям, как болезни. Личинки кораллов, выращенные О'Нилом во Флоридском аквариуме, отличаются от них; они являются продуктом спермы и яйцеклетки, перетасовки генов и роста генетически уникальных групп кораллов. Их реинтродукция может дать толчок генетическому разнообразию кораллов - быстрое перемешивание генофонда - и спасти разрушенную экосистему. Их реинтродукция также может стать причиной ее гибели.
В генетическом коде кораллов из аквариума Флориды скрыта карта нетипичного происхождения: яйца, собранные на Кюрасао, были оплодотворены спермой из Карибского бассейна, включая Флориду. Хотя это один и тот же вид (Acropora palmata), эти популяции кораллов никогда бы не размножились в дикой природе. Расстояние между ними составляет сотни километров и содержит островную блокаду Больших Антильских островов - невозможное путешествие для любого сперматозоида. Кораллы, размещенные в аквариуме Флориды, являются продуктом человеческих рук, последним дополнением к недавней и часто спорной тенденции в области охраны природы, известной как "вспомогательный поток генов", перенос существующего генетического разнообразия в новые места.
Коралл Элкхорн нерестится только раз в год, когда наступает полнолуние, но определить точное время и дату нереста довольно сложно. Ученые на Кюрасао провели более 40 ночей, прежде чем коралл Элкхорн, за которым они наблюдали, наконец выпустил икру. Фото любезно предоставлено Национальным зоопарком СмитсонаНи одна рука не предложила больше помощи этим кораллам, чем руки Мэри Хагедорн, старшего научного сотрудника Смитсоновского института биологии охраны природы, которая работает в Гавайском университете в Маноа. Хагедорн прилетела на Карибы, чтобы руководить этим проектом от начала до конца. Именно ее исследования сделали эту работу возможной. С 2004 года она разработала методы криоконсервации, которые позволяют замораживать сперму кораллов и, что не менее важно, сохранять их фертильность после оттаивания. Хотя криоконсервация уже несколько десятилетий используется для ЭКО у людей и других млекопитающих, только в последние несколько лет другие специалисты по сохранению кораллов взяли на вооружение методы Хагедорн для спермы кораллов. По словам Тома Мура, менеджера по восстановлению кораллов в Национальном управлении океанических и атмосферных исследований во время работы над проектом, а сейчас работающего в частном секторе, в то время, когда эти методики наиболее необходимы, работа Хагедорна превратилась в прочную науку. "Я думаю, что в течение следующих нескольких лет мы начнем видеть гораздо больше подобных работ".
Не имея возможности заморозить сперму, специалисты по сохранению кораллов были вынуждены работать в течение нескольких часов, когда эти половые клетки остаются жизнеспособными. По словам Мура, во Флориде ученые из Нижних Ключей ехали на север, чтобы встретиться с коллегами из Верхних Ключей, и обменивались образцами спермы на обочине дороги, оплодотворяя яйца там и тогда, пока сперма не перестала плавать. Однако благодаря возможности замораживать сперму с помощью жидкого азота образцы можно перевозить на большие расстояния - например, из Флориды на Кюрасао. Затем, когда яйца будут собраны с рифа, сперматозоиды можно разморозить и использовать в концентрации, обеспечивающей наибольшую вероятность оплодотворения. Работа Хагедорна открывает новые возможности, которые всего несколько лет назад практически игнорировались.
В течение многих лет Хагедорн финансировалась самостоятельно, но в декабре 2011 года ее исследования были почти полностью прекращены. Ее сбережения закончились, а спонсоры, похоже, не видели потенциала ее работы. "Я была в месяце от того, чтобы закрыть свою лабораторию", - говорит она. Затем ей неожиданно позвонили из Фонда Родденберри, филантропической организации, созданной в память о Джине Родденберри, авторе "Звездного пути". Поскольку работа Хагедорн соответствовала критериям смелой и уникальной науки, фонд хотел финансировать ее исследования в течение пяти лет. С тех пор ее работа разрослась до замороженных личинок, замороженных коралловых симбиотических водорослей и замороженных фрагментов кораллов, и ее взяли на вооружение лаборатории по всему миру. Чтобы помочь распространению своих методов криоконсервации, Хагедорн проводит семинары и свободно делится своими методами; инструкции по созданию ее оборудования можно скачать, а затем изготовить с помощью 3D-принтера.
Как и ЭКО у людей, оплодотворение кораллов не является совершенной наукой. В исследовании, опубликованном в 2017 году, Хагедорн и ее коллеги показали, что процент оплодотворения от замороженной спермы кораллов значительно ниже, чем от свежей: примерно 50 процентов против более 90 процентов. И эти данные были получены на основе кораллов, которые жили как соседи на одном рифе. Исследователи хотели увеличить генетическое разнообразие в будущем (путем содействия потоку генов), но до сих пор было неизвестно, смогут ли популяции, изолированные в течение тысяч лет, произвести жизнеспособное потомство, особенно после того, как их сперма была заморожена. Идея скрестить кораллы элкхорн из Флорида-Кис с кораллами из Кюрасао была самым экстремальным испытанием методов Хагедорна. По словам О'Нила, это был "выстрел в луну" для сохранения кораллов. "Мы хотели сделать что-то такое, чего еще никогда не было".
Мархавер считала, что шансы на успех составляют от пяти до десяти процентов. То, что сотни здоровых кораллов сейчас сидят в аквариумах, едва ли приходило ей в голову. Специалисты по охране природы более чувствительны к вибрациям угрозы, вымирания и потерь. Успех лунного проекта - это незнакомая территория. Теперь, когда невозможное стало возможным, следующим препятствием станет переход из лаборатории в океан - прыжок, который не всем по душе.
Как и в медицинской практике, первое правило восстановления больных экосистем - primum non nocere, "сначала не навреди". Лиза Грегг, координатор программ и политики Комиссии по охране рыб и диких животных Флориды (FWC), организации, которая решает судьбу кораллов Флорида-Курасао, обеспокоена тем, что они не подходят для местных условий Флорида-Кис - места, которое Карсон назвал местом с "ярко выраженной и своеобразной [собственной] атмосферой". Эти острова образовались в результате осадконакопления, в то время как острова Кюрасао и восточной части Карибского бассейна основаны на вулканической деятельности. Кроме того, у Флорида-Кис есть своя уникальная комбинация проблем - от инфекционных заболеваний до развития побережья, и от ураганов до обесцвечивания кораллов. "У нас здесь много проблем", - говорит О'Нил. "И вполне вероятно, что кораллы, которые все еще живы во Флориде после всего, что с ними произошло, вероятно, являются теми, которые лучше всего подходят для жизни во Флориде и дают потомство, способное выжить во Флориде". Если бы гены Кюрасао были привнесены, они могли бы привести к снижению темпов размножения, сокращению продолжительности жизни или снижению устойчивости к местным заболеваниям. Незаметная поначалу, такая "депрессия выведения потомства" может медленно ослаблять популяцию, поколение за поколением. Внедрение генов, не имевших подобного опыта, может стать храповиком на пути к вымиранию.
Однако риск возникновения подобной депрессии при выведении потомства очень низок, что, по мнению многих специалистов по охране природы, является прогнозом конца света для рифов Флориды. "Я не настолько обеспокоена тем, что существует огромный риск того, что [гены Кюрасао] нанесут серьезный ущерб родной флоридской популяции", - говорит Илиана Баумс, руководитель отдела сохранения и восстановления морской среды в Университете Ольденбурга (Германия), которая изучает эльхорновые кораллы с 1998 года. "Но это основано на моих знаниях литературы по другим видам, моделировании и так далее. У меня нет прямых доказательств этого". Прямые доказательства потребовали бы реинтродукции, что является загвоздкой 22 природоохранной программы; то, что является спорным и потенциально опасным, также является путем к пониманию.
Коралл Элкхорн когда-то был одним из самых плодовитых видов кораллов в Карибском бассейне и Флорида-Кис. Выращивание его в лаборатории могло бы способствовать увеличению численности вида, но поскольку новые колонии получены из яиц и спермы, которые не смешиваются в обычных условиях, их выпуск в дикую природу задерживается. Фото любезно предоставлено Национальным зоопарком СмитсонаГрегг с самого начала работы над этим проектом был откровенен с О'Нилом, Мархавером, Хагедорном и их коллегами. "Они сразу поняли... что не смогут пересадить [кораллы]. Это никогда не подвергалось сомнению". По ее словам, FWC придерживается политики "ближайшего соседа", когда речь идет о сохранении коралловых рифов Флориды. "Что касается Acropora palmata, я считаю, что ближайшим соседом будет Куба или Белиз. Но другими приемлемыми районами, откуда можно привозить кораллы, могут быть Мексика или Багамские острова. Если кораллы привозят из Кюрасао, то это намного дальше от Флориды".
После почти 20 лет исследований и почти полного закрытия своей лаборатории Хагедорн устала ждать. Она с пониманием относится к подходу FWC, но также считает, что эта большая популяция выращенных в неволе кораллов должна быть введена - "ограниченно и под наблюдением" - учитывая критический статус A. palmata. "Во Флориде сейчас так мало кораллов, что это просто шутка", - говорит она. Помимо отслеживания стремительного сокращения их численности, ученые пытались найти доказательства того, что в этом районе поселились новые, половозрелые элкхорновые кораллы, но регулярно возвращались с пустыми руками. Поскольку этот вид массово выбрасывает сперму и яйца раз в год, отсутствие естественного пополнения - тревожный признак того, что такие массовые нересты проходят неудачно. Более теплые воды, загрязнение, густой покров водорослей и редкость зрелых кораллов - все это в совокупности препятствует заселению кораллов новыми детенышами. Как бы то ни было, успешное половое размножение - оплодотворение яйцеклетки и сперматозоида для создания плавающей личинки - находится на таком низком уровне, что больше не поддерживает эту популяцию. "Каждый год мы, похоже, теряем все больше [кораллов], не создавая новых, потому что половое размножение не работает", - говорит Баумс. "Никто из нас не мог представить, что популяции этих кораллов вымрут так быстро. Я не думаю, что кто-то из нас мог представить себе это даже 10 лет назад... Я думаю, что мы находимся на той стадии, когда нам нужно попробовать что-то новое".
По словам О'Нил, даже несмотря на столь стремительный спад, еще есть время попробовать менее экстремальную версию вспомогательного потока генов. Теперь, когда эксперимент Флорида-Курасао увенчался успехом, ее команда может рассмотреть возможность скрещивания кораллов из Мексики, Багамских островов или Кубы - всего в двух шагах от Флориды. Эти популяции могут смешиваться естественным образом: хотя сперматозоиды не могут пережить это путешествие, планктонные личинки могут перемещаться по течению от Багамских островов до Флориды, поэтому они считаются частью одной субпопуляции. Грегг говорит, что она поддержит любой проект по восстановлению элкхорна, который соответствует политике FWC "ближайших соседей". До тех пор подобная помощь в передаче генов будет ограничена лабораториями и аквариумами.
В декабре 2021 года О'Нил попрощалась с кораллами, которые она вырастила от личинок персикового цвета до новобранцев элкхорна размером с ладонь. С окончанием проекта их перевезли из Флоридского аквариума в Морскую лабораторию и аквариум Mote, где они присоединились к остальным кораллам, выращенным в рамках этого исследования. Некоторые из них подвергаются воздействию более теплых температур, чтобы узнать, смогут ли они лучше выжить в более теплых водах, прогнозируемых в будущем. Другие будут перевезены в музеи и аквариумы по всей территории США. Остальные терпеливо сидят и продолжают делиться, расти, полип за полипом. Возможно, они никогда не попадут в дикую природу, но само их существование открывает широкую перспективу для сохранения кораллов. Если такие разрозненные популяции можно скрещивать и выращивать по сотне особей, то почти все возможно. Следующие коралловые малыши, которых О'Нил заберет из аэропорта, просто проделают меньший путь в своем холодильнике.