サンゴ礁は重要な自然の生態系であるが、気候変動をはじめとするさまざまな要因によって危機にさらされている。
海洋生物学者は、修復プロジェクトにおいてサンゴの繁殖を支援している。
成功した繁殖の仕組みを理解することは、サンゴ礁の存続の鍵となるかもしれない。
サンゴ礁には、全海洋生物種の4分の1が生息しており、しかし気候変動、乱獲、汚染によって、これらの生態系は数十年のうちに絶滅へと追いやられる可能性がある。
海洋生物学者たちは、劣化したサンゴ礁を修復するため、野生のサンゴを採取して断片に切り分ける取り組みを競うように進めてきた。この方法では断片が速く成長し、苗床で育てて最終的にサンゴ礁へ移植できる小さなサンゴが、短期間に数百個も得られる。
しかし、断片がすべて一つの共通の親から得られた同一のクローンである場合、そこから育つコロニーは集団の残りのものと遺伝的に同一になる可能性が高い。これは重要な問題である。遺伝的に決まる多様な形質を持つことは、サンゴ礁を病気や急速に変化する環境から守る助けになるからだ。
では、科学者たちがサンゴの修復プロジェクトに有性生殖を取り入れることができたらどうだろうか。野生では、世界の熱帯サンゴ礁の大部分を構成する造礁サンゴの種が、繁殖のために精子と卵を水柱へ放出する。サンゴはしばしば、潮の満ち引きが特に大きくなる満月の時期に、こうした一斉産卵を同期させる。強い潮流によって卵が遠くまで広く拡散され、離れたコロニーの精子によって受精することが保証される。
有性生殖によって生まれた子は、異なる親に由来する独自の遺伝子の組み合わせを持ち、これによりサンゴの個体群の遺伝的多様性が保たれる。有性生殖によって生み出されたサンゴで修復されたサンゴ礁は、より回復力が高くなる可能性がある。ただし、この過程を管理することは科学者にとって容易ではなかった。しかしメキシコでの一つのプロジェクトに取り組む中で、私は何が可能かを目の当たりにし、自らその方法を学んだ。
研究室でのサンゴの有性生殖
サンゴ礁は非常に巨大で、宇宙から見ることもできる。しかし、その産卵を観察することは驚くほど難しい。サンゴが産卵するのは年に数晩だけであり、正確な日時は、科学者がまだ完全には理解しきれていない環境要因によって決まる。
気候変動によって、既知の産卵パターンを持つサンゴ礁でも、その時期がずれつつあり、これらの産卵の機会は減り、予測しにくくなっている。このため、異なるコロニー同士が産卵を同期させることが難しくなり、野生での受精の成功率が低下している。
メキシコ国立自治大学のCORALIUM研究所は、カリブ海全域のネットワークの一員であり、サンゴの産卵を専門とする専門家が集まっている。ここの科学者たちは、研究室で受精させるために、複数のカリブ海のサンゴ礁から精子と卵を採取している。
チームは、サンゴが産卵すると考えられる時期を知らせる満月を待つ。サンゴの精子と卵は、浮かぶ網やプラスチック容器を使って採取され、ダイバーはサンゴ礁を傷つけないよう細心の注意を払う。採取された数百万個の精子と卵は、研究室へ急いで運ばれ、一晩中洗浄され監視されながら、人工受精によって自由に泳ぐ幼生としての生命を始める。これらの幼生は水質、水温、病原体に非常に敏感であるため、絶え間ない世話が必要である。
やがて幼生は硬い表面に定着し、ポリプへと変化する。ポリプはサンゴの群体を構成する最初の構成単位である。海では、こうした表面は多くの場合、死んだサンゴの骨格である。研究室では、それらは播種ユニットと呼ばれる。これは、自然保護団体SECOREの科学者が設計した立体的な形状で、海流に乗って漂い、その後サンゴ礁に定着しうるサンゴの破片に似せたものである。
この方法で生み出された若いサンゴは、それぞれ独自の遺伝子の組み合わせを持ち、次の世代のサンゴへと引き継がれていく。その結果生まれる個体群はより強い遺伝子プールを持ち、新たな病気やその他の脅威に耐える助けとなる。この長期的な戦略はまた、修復されたサンゴ礁において有性生殖が継続できることを保証するものであり、同一のクローンで構成された個体群ではそれは不可能であっただろう。
カリブ海のサンゴ礁の再生
カリブ海は、1970年代半ば以降、サンゴの被覆面積の最大80%を失った可能性がある。残っているコロニーは現在比較的孤立しており、互いに交配する機会が減っている。しかし、研究室の管理された環境では、80%を超える受精率が一般的であり、幼生の生存率も高い。つまり、わずか数週間の飼育の後に、数千匹の若いサンゴが、サンゴ礁へ戻す準備が整うまで育てられる。
しかし、夜遅くのダイビングを専門家が行い、産卵を採取するための特殊な資材を使い、受精が注意深く管理された研究室を用いるとなると、この作業は小規模な修復プロジェクトにとってしばしば高額すぎる。そのため、ここの科学者たちは研究室での産卵のための低コストな方法を開発し、カリブ海全域のチームに、その方法を実施するための訓練を行っている。
私は2016年にその講座を受講し、その1年後には、CORALIUM研究所から南へ1時間、カンクン近くのアクマルで、新しい産卵地点を設置することになった。ここではサンゴの産卵がこれまで一度も観察されたことがなかったが、私は地元のダイビングセンターのボランティアに、その兆候を見分ける方法を訓練した。連続5晩目のナイトダイビングで、私たちはエルクホーンサンゴ（Elkorn corals）の複数のコロニーが一斉に産卵するのを目撃した。
私たちはホテルの一室を仮設の研究室として設置し、滅菌済みのプラスチック製幼生用水槽とろ過した海水を用いて、修復用の現場へ送るための数千個のサンゴの赤ちゃんを生産した。2018年には、わずかな予算で海岸沿いにサンゴの産卵研究室を建設した。木の下に配置されたブロック造りの建物には蚊帳の壁があり、涼しい海風によって水槽を一定の28～29°Cに保つことができる。
研究室は、その年の月食に間に合うようにどうにか稼働を始めた。これほど多くのコロニーで大規模な一斉産卵が起きるとは予想していなかったため、研究室の開所式は、異なる地点や親のコロニーから集められた色分けされた採取カップで混乱をきわめた。
サンゴの産卵地点を運営することは、これまでのキャリアで最もやりがいのある経験だった。それは研究が本来あるべき姿のすべてだ。最先端で、動的で、困難に挑むものである。海洋科学者になったときに、私が志したのはまさにこれだ。
