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搶救珊瑚為何要建立精子銀行?
國家地理雜誌 - 2017年12月30日
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 大規模珊瑚白化事件出現後,科學家正在建立大型的冷凍精子庫,確保這些重要的海洋物種能持續存活。

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一位科學家檢查赫倫島珊瑚精子的冷凍樣本溫度。 PHOTOGRAPH BY GARY CRANITCH, QUEENSLAND MUSEUM
珊瑚的精子束難以在開放海域收集,所以科學家收集活珊瑚,並將珊瑚放進裝有海水的開口水箱,在夜間將水箱置於露天環境。 PHOTOGRAPH BY GARY CRANITCH, QUEENSLAND MUSEUM
研究人員目前只冷凍珊瑚的精子,因為較大的卵子很難在不受損的狀況下冷凍。 PHOTOGRAPH BY GARY CRANITCH, QUEENSLAND MUSEUM
科學家收集許多珊瑚的精卵束,清潔後將精子分離出來進行冷凍。 PHOTOGRAPH BY GARY CRANITCH, QUEENSLAND MUSEUM
赫倫島沿岸的珊瑚通常在11月的滿月後產卵。 PHOTOGRAPH BY GARY CRANITCH, QUEENSLAND MUSEUM
大堡礁南部赫倫島沿岸的珊瑚。 PHOTOGRAPH BY GARY CRANITCH, QUEENSLAND MUSEUM
大堡礁的珊瑚在繁殖季時,會在夜間特定時段於水中釋放大量精子和卵子。 PHOTOGRAPH BY GARY CRANITCH, QUEENSLAND MUSEUM






在星月的光輝下,澳洲科學家最近收集了一些海中最珍貴的寶藏:來自大堡礁的大量珊瑚精子。

研究團隊在11月中於赫倫島進行為期三週的考察,收集了1710億顆精子。這些精子來自31個珊瑚群體,共有8種硬珊瑚。研究人員隨後將這些樣本快速冷凍,並存入世界最大的珊瑚精子銀行,該銀行位於澳洲新南威爾斯的塔隆加保育學會的西部平原動物園。


↑↑↑↑↑珊瑚精子銀行片。這間世界最大的珊瑚精子銀行,或許能拯救我們的珊瑚礁。

史密森尼學會的海洋生物學家瑪莉.哈格多(Mary Hagedorn)是最先進行珊瑚精子冷凍技術的人。她說,科學家希望最後能把大堡礁的所有珊瑚物種都保留下來,而這座兩千多公里長的著名珊瑚礁系統,由大約400種珊瑚構成。

目前進行的計畫正在與時間賽跑,在珊瑚族群縮減且喪失遺傳多樣性前,研究人員盡全力從許多重要的造礁珊瑚中收集樣本。在2016與2017年的夏天,暖化海水造成珊瑚大規模死亡,使大堡礁北部區域大多了無生機。

住在夏威夷的哈格多說:「我們的問題是無法訓練足夠人手,或是沒辦法快速行動。」

喜歡在月光下產卵的動物
造礁珊瑚是具有觸手的小型海洋動物群體,牠們會在體外生長硬骨骼來保護自己。這些鈣質結構就是我們所見的珊瑚礁。珊瑚礁如同海洋的熱帶雨林,是生物多樣性極高的區域,種類繁多的海洋動物依靠珊瑚礁來取得食物與庇護。

珊瑚對溫度變化非常敏感,因為人類活動導致海洋暖化,全球已有大量珊瑚礁死亡,只留下了無生氣的白色珊瑚骨骼。如果未來跟氣候模型預測的一樣,這些所謂的「大規模珊瑚白化事件」就會變得更為頻繁、更加嚴重,我們所知的珊瑚礁可能會就此消失。

也因為如此,塔隆加的科學家與史密森尼保育生物學研究所才會著手建立冷凍精子銀行。在六個珊瑚產卵季中,他們從許多獨立的珊瑚群體收集數以兆計的精子,大致保存了16種珊瑚的基因多樣性。

收集並冷凍珊瑚精子並非易事。大堡礁珊瑚會在夜晚的特定時段集體產卵、排精,每年的產卵季只有一週,通常在11月的滿月之後。

麗貝卡.荷布斯(Rebecca Hobbs)是塔隆加的生殖生物學家,也是帶領該次考察的人之一。她說:「我們得在幾個月前就預訂航班,因為我們知道珊瑚會在特定時段內產卵。」


↑↑↑↑↑珊瑚礁的基本知識。珊瑚礁是什麼?珊瑚能生長在世界各地的熱帶海洋水域。但你有多了解珊瑚礁與建造珊瑚礁的小動物:珊瑚蟲呢?本片介紹珊瑚,以及暖化海水為何會威脅珊瑚礁生態系的未來。

在開放海域收集珊瑚的精卵幾乎是不可能的,所以科學家會採收整株珊瑚,放進裝滿海水的開放水箱,並將水箱置於星月之下,讓珊瑚能對這些環境信號做出反應,就如同牠們在珊瑚礁上一樣。特定物種的珊瑚產卵時,會釋放大量精卵束。

「我們收集精卵束,把精子和卵子分離並清潔乾淨。」哈格多說:「接著我們冷凍精子,然後將它們解凍來進行測試,確保它們能夠使卵子受精。」

目前研究人員只冷凍精子,因為珊瑚卵子比精子大得多,難以在毫無損傷的情況下冷凍又解凍。但哈格多的團隊也在研究冷凍珊瑚卵子的技術,也可能把這技術用來冷凍珊瑚幼蟲。另外,他們最近在《科學報告》上發表成果,已經成功用冷凍數年的精子讓新鮮卵子受精,並繁殖出健康的珊瑚幼蟲。

為未來存下精子
理論上,只要將精子儲存在攝氏零下195度的液態氮中,生命現象就會暫時停止,而且這種狀態可以維持數百年。

彼得.哈里森(Peter Harrison)是澳洲南十字星大學海洋生態研究中心的主任,今年幫助研究團隊在赫倫島收集精卵。他說:「冷凍保存計畫的潛在意義,在於它能讓我們冷凍各種健康珊瑚的精子,以免未來珊瑚的遺傳多樣性大幅降低。」

荷布斯說,大堡礁南部的珊瑚比北部更健康也更完整,這也是為什麼他們今年一定要擴大收集規模。他們前幾年與澳洲海洋科學研究所合作,在靠近唐斯維的大堡礁中部收集珊瑚精卵。但珊瑚白化事件已經使這些珊瑚數量嚴重下降。

哈里森說:「遺傳多樣性已經降低很多了,我們只能寄望於剩下來的殘存珊瑚族群。」他又說,世界各地的珊瑚礁失去珊瑚的速度,都比恢復的速度更快,所以生物銀行才會如此重要。

「如果我們的生物銀行裡有某種珊瑚的精子,那我們就能回到牠們的棲地,幫助牠們的族群重建多樣性。」哈格多說:「即使我們只有三、四株珊瑚個體,我們收集的精子也蘊藏了極高的多樣性。雖然冷凍精子現在只是精子而已,但它們對恢復珊瑚族群有巨大影響。」

撰文:John Pickrell

編譯:涂瑋瑛



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