サンゴの未来とX線が教えてくれること

この夏、メディアで大きく取り上げられました。気候危機の影響で、海洋も現在、二酸化炭素の吸収という臨界点を超えています。₂ 海洋の酸性化が進んでいます。

特定のカタツムリの殻には、すでに損傷の最初の兆候が見られます。しかし、サンゴ礁の骨格構造も酸性条件が高まると劣化します。サンゴがすでに海洋熱波と海洋汚染に悩まされており、世界中で白化が進み、最終的にはサンゴ礁全体が死に至っていることを考えると、これは特に憂慮すべきことである。しかし、海洋の酸性化はサンゴ礁の構造に正確にどのような影響を与えるのでしょうか?

イスラエルのハイファ大学の海洋生物学者であるタリ・マス教授は、イシサンゴの専門家です。彼女は、シャリテ・ベルリンの X 線画像専門家であるポール・ザスランスキー教授とともに、BESSY II で、さまざまな pH 条件下で飼育された赤ちゃんサンゴの骨格形成を調査しました。

研究は雑誌に掲載されます 先端科学。

アントニア・レトガー氏はオンラインで2人の専門家と最近の研究結果とサンゴ礁の将来について語った。

どのような種類のサンゴを調べましたか?

質量: これらは、紅海産の石サンゴ Stylophora pistillata のコロニーから採取したサンゴの幼生です。 2020年4月の産卵の夜に水深数メートルで自分たちで採取しました。彼らは、イスラエルのエイラート湾にある大学間海洋科学研究所の隣のサンゴ礁からやって来ます。

これらの幼虫を環境シミュレーターの水族館システムで数週間成長させ、さまざまな pH 条件にさらしました。一部のタンクには通常の海水が入っていましたが、他のタンクは世界中で気候保護対策が講じられていないと仮定して、今世紀末に予測された酸性度をシミュレートした条件を再現しました。

RCP8.5として知られるこのシナリオは、大幅な酸性化と4度以上の地球気温上昇を伴い、地球規模で大きな混乱を引き起こすと予想されている。この状況において、サンゴは私たちに潜在的な暗い未来への窓を与えてくれています。

このような複雑な骨格構造はどのようにして成長するのでしょうか?

質量: 個々のサンゴ動物は、ミネラル炭酸カルシウムを分泌することによって構造を作成します。サンゴの生存は、人生の初期段階での丈夫な骨格の形成に依存し、成体になるまで持続します。

Zaslansky: 骨格は 2 つの異なるコンポーネントで構成されています。RAD として知られる石灰化中心と、TD として知られる繊維状構造です。 RAD は粒状の炭酸カルシウムで構成されていますが、TD は主にアラゴナイトの密に詰まった細長い結晶で構成されています。奇妙なことに、多くの進歩にもかかわらず、骨格の成長プロセスについては依然として不明な点が多くあります。たとえば、RAD が最初に形成され、次に TD が付着して外側に成長すると広く考えられています。

なぜこれらの詳細が重要なのでしょうか?

マス: サンゴの石灰化に関する詳細な知識は、サンゴの生物鉱物化に関する基本的な理解にとって重要ですが、将来を予測し、介入する方法を見つけるためにも重要です。科学的に厳密な知識があれば、現場でテストできる保護戦略を考案できるかもしれません。同時に、このような広範で進化的に重要な複雑な骨格構造が自然界でどのようにして生じるのかを探ることは、単純に興味深いことです。これは新素材開発のインスピレーションとなるかもしれません。

骨格の形成をどのように調べることができますか?

ザスランスキー氏: BESSY II の BAMline では、サンゴの鉱物相がいつどこで形成されたかを 3 次元で直接視覚化する方法を見つけました。コントラスト強調および吸収断層撮影イメージングと、大規模なデータの慎重な AI 支援分析により、サンプルを詳細に定量化しました。

結果は全く予想外のものでした。それらが本物であることを確認するために、高解像度シンクロトロン X 線 μCT、走査型電子顕微鏡 (SEM)、X 線回折 (XRD)、蛍光 X 線 (XRF) マッピングなどのさまざまな方法を組み合わせて、発見を検証しました。これにより、さまざまな鉱物相を区別して、その組成を解読し、その三次元成長ダイナミクスを理解できるようになりました。結果を正しく解釈するために、モンテカルロ シミュレーションも使用しました。