Pierwsze na świecie udane tarło koralowców w systemie zamkniętym zimą

[Gość]

Technologia transferu środowiska zmienia zasady gry, przyspieszając badania i ochronę raf koralowych

 

16 lutego 2022 r. Innoqua inc. (siedziba główna: Minato-ku, Tokio, Japonia; dyrektor generalny: Yota Takura), startup zajmujący się transportem środowiskowym, z powodzeniem rozmnożył koralowce (gatunek: Montipora digitata) w zamkniętym systemie akwariowym (Toranomon, Tokio), który sztucznie odtwarza rafę koralową. Odtwarzając ekosystem rafy koralowej w innym sezonie, koralowce, które zwykle pojawiają się tylko raz w roku, zwykle w czerwcu w Japonii, mogły odrodzić się w środku zimy.

Obraz tarła Montipora digitata

 

W wyniku sukcesu tego eksperymentu spodziewamy się, że będziemy w stanie kontrolować czas tarła koralowców. Wraz z postępem tych badań umożliwia naukowcom badanie jaj i larw koralowców o każdej porze roku, podczas gdy nie było to możliwe tylko raz w roku.

Chociaż koralowiec jest centrum bioróżnorodności w oceanach, gdzie żyje 25% życia morskiego, jest zagrożony wyginięciem, oczekuje się, że badania te pogłębią naszą wiedzę na temat ochrony koralowców i poczynią postępy w podstawowych badaniach nad koralowcami jako źródłem innowacji w odkrywaniu leków na przykład. Rafy koralowe są cennymi zasobami naturalnymi dla krajów oceanicznych, takich jak Japonia, ale oczekuje się, że do 2050 r. zostaną utracone w 90%.

Ponadto wierzymy, że te badania doprowadzą do zwiększenia wartości dla japońskich firm. Ostatnio bioróżnorodność przyciąga coraz większą uwagę jako kolejny krok po dekarbonizacji, jak np. grupa zadaniowa ds. ujawnień finansowych związanych z naturą (TNFD). Dzięki tej inicjatywie rośnie potrzeba, by firmy ujawniały swoje oceny wpływu na bioróżnorodność, a także wpływ na klimat (TCFD) . Postęp Japonii w badaniach podstawowych nad rafami koralowymi, które są reprezentatywne dla bioróżnorodności morskiej, umożliwi japońskim firmom zrobienie kolejnego kroku, będąc jednocześnie zaawansowanym na arenie międzynarodowej.

 

Przegląd badań

Innoqua Inc. udało się wyhodować koralowce w długoterminowym i zdrowym stanie w całkowicie sztucznym środowisku przy użyciu unikalnej „Technologii Transferu Środowiska (※).

„W pełni sztuczne środowisko” odnosi się do akwarium (tj. środowiska zamkniętego), w którym używana jest sztuczna woda morska, a parametry, takie jak temperatura wody, światło i składniki odżywcze, są kontrolowane przez nasz system IoT.

Opierając się na naszej „Technologii Transferu Środowiska” i wykorzystując dane o temperaturze wody z raf koralowych na wyspie Sesoko na Okinawie, byliśmy w stanie kontrolować czas tarła koralowców poprzez synchronizację temperatury wody o cztery miesiące do przodu ze środowiskiem naturalnym, i odnieśliśmy sukces do tarła koralowców w lutym, co zwykle obserwuje się w czerwcu w Japonii.

W tym eksperymencie wykorzystaliśmy koralowce, które były hodowane w naszym zarządzanym akwarium przez ponad trzy lata.

※Environment Transfer Technology = Technologia, która kontroluje różne parametry, takie jak jakość wody (stężenie rozpuszczonego ponad 30 pierwiastków śladowych), temperatura wody, przepływ wody, środowisko oświetleniowe i relacje między różnymi organizmami, w tym mikroorganizmami, za pomocą urządzenia IoT do odtworzenia środowisko określonego ekosystemu wodnego w akwarium.

 

COO Shiki Takeuchi, dyrektor generalny Yota Takakura i CAO Naoki Masuda sprawdzają tarło koralowe

 

Tło badań

Koral to zwierzę, które urodziło się około 400 milionów lat temu i żyje głównie w tropikach. Odgrywają również ważną rolę w bioróżnorodności, ponieważ 25% życia morskiego żyje w rafach koralowych, które stanowią zaledwie 0,2% powierzchni oceanu. 

Rafy koralowe odgrywają również ważną rolę we wspieraniu życia społecznego człowieka, zapewniając ochronę brzegów i łowisk, a także materiały budowlane i artykuły gospodarstwa domowego, a w ostatnich latach oczekuje się ich również zastosowania w farmaceutykach.

Koral ma zasadnicze znaczenie dla gospodarki rynkowej i życia społecznego z punktu widzenia zapewnienia bioróżnorodności i ochrony środowiska, a jego roczna wartość ekonomiczna szacuje się na ponad 375 miliardów dolarów (około 43 biliony JPY). (*1)

Jest jednak wysoce prawdopodobne, że 70-90% raf koralowych zniknie w ciągu 20 lat z powodu wzrostu temperatury mórz spowodowanego zmianą klimatu, co czyni z ochrony raf koralowych najwyższy priorytet dla ochrony bioróżnorodności morskiej i generowanej z niej wartości ekonomicznej.

Do tej pory większość badań prowadzono przez sprowadzenie koralowców z powrotem do laboratorium tuż przed tarłem, ale teraz, gdy udało nam się tarło koralowców w sztucznym środowisku, możemy badać cykl życia koralowców niezależnie od pory roku.

Jeśli ten eksperyment posunie się do punktu, w którym koralowce będą mogły być traktowane jako organizm modelowy dla badań prowadzonych przez wiele pokoleń, takich jak mysz czy muszka drosofila, znacznie posunie to naprzód podstawowe badania nad koralowcami i przyczyni się do ochrony koralowców.

Badania raf koralowych są bardzo ważne dla Japonii, ponieważ w Japonii żyje około 450 ponad 800 gatunków koralowców (*3). Japonia jest „krajem morskim”, którego wody terytorialne są 12 razy większe niż jej obszar terytorialny. Dlatego uważamy, że konieczne jest promowanie zarówno „niebieskiego”, jak i „zielonego” w dziedzinie ochrony środowiska. Badania nad rafami koralowymi, które reprezentują „japoński błękit”, będą w przyszłości symbolizować wyjątkowość Japonii na świecie.

 

Akwarium użyte w eksperymencie tarła koralowców

 

Metody badawcze

Korzystając z technologii transferu środowiska, stworzyliśmy sztuczny ekosystem, który pozwala na długotrwałą i zdrową hodowlę koralowców. Rozpoczął kontrolowanie temperatury wody w akwarium, która była utrzymywana na poziomie 24°C, od 2021/8/23 i była zsynchronizowana z grudniową temperaturą wody morskiej na wyspie Sesoko na Okinawie.

Kontynuowała hodowlę i udało się potwierdzić tarło Montipora digitata w dniu 2022/2/16.

 

Przyszłe plany

W przyszłości chcielibyśmy zbudować eksperymentalny obiekt, w którym koralowce będą mogły odradzać się co miesiąc, aby zwiększyć tempo zagnieżdżania się larw koralowców oraz prowadzić badania nad hodowlą koralowców tolerujących wysokie temperatury wody morskiej.

 

Uwagi

Dr Tsuyoshi Watanabe / Wydział Nauk, Wydział Nauk Historii Naturalnej, Uniwersytet Hokkaido / KIKAI Institute for Coral Reef Sciences / Research Institute for Humanity and Nature

 

Istnieją obawy co do tego, co stanie się z ekosystemami raf koralowych, które są platformami pielęgnującymi różnorodność życia morskiego, z powodu globalnego ocieplenia. Z drugiej strony potwierdzono, że larwy koralowe wyhodowane przez rafy koralowe są transportowane przez prądy oceaniczne, a ich obszary dystrybucji rozszerzają się na północ. Badania nad tarłem koralowców postępują, ale wciąż pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi. Jednym z czynników jest to, że w naturalnych środowiskach i dużych akwariach istnieje wiele warunków, które determinują czas tarła. Oczekuje się, że rozwój technologii, która może sztucznie kontrolować czas tarła w małym akwarium, takim jak ten eksperyment, przyczyni się do przyszłego rozwoju badań nad tarłem koralowców i nowych osiągnięć w projektach transplantacji koralowców.

 

Prof. Masato Ueda / Wydział Chemii, Materiałów i Bioinżynierii, Wydział Chemii i Inżynierii Materiałowej, Kansai University

 

W styczniu 2022 r. naukowcom udało się odtworzyć „tarło” w całkowicie zamkniętym systemie (akwarium). Tym razem, na podstawie rocznych danych o temperaturze wody na Okinawie, odtworzyli proces tarła w różnych porach roku. To pokazuje, że możliwe jest wywołanie tarła przez cały rok. Wierzę, że doprowadzi to do opracowania metod rozmnażania koralowców, które wykorzystują zapłodnione jaja jako bazę. Stworzenie tej technologii jest również niezwykle ważne z naukowego punktu widzenia, gdyż pozwoli nam na uzyskanie precyzyjnych danych o historii życia koralowców w systemie całkowicie zamkniętym.

 

A/Prof. Koetsu Kon / Department of Ocean Sciences, Tokyo University of Marine Science and Technology

 

Koralowce rafowe mają twardy szkielet wapienny, który tworzy złożoną trójwymiarową strukturę. Struktury te zapewniają siedliska dla różnych organizmów i wspierają niezwykle zróżnicowane zbiorowiska biologiczne. Jednak globalne ocieplenie i zakwaszenie oceanów znacznie zmniejszają przeżywalność koralowców budujących rafy i istnieją obawy, że mogą one zniknąć. Technologia sztucznego tarła koralowców budujących rafy nie tylko przyczynia się bezpośrednio do ich regeneracji, ale także umożliwia stabilne dostarczanie próbek i oczekuje się, że przyczyni się do badań podstawowych.

 

Pan Shoichiro Iwata / Force Marketing and Management Co., Ltd. CEO

 

Badania Innoqua nad środowiskiem morskim z wykorzystaniem IoT rozwiązują problemy współistnienia natury i człowieka, a my zdecydowaliśmy się wesprzeć firmę, ponieważ wierzymy, że jest to bardzo ambitny startup do rozwiązywania problemów społecznych, co jest filozofią naszej firmy. Ponieważ poszukiwania nowego sposobu współistnienia środowiska i gospodarki trwają, a ramy takie jak TNFD przyciągają uwagę, ważne jest, że takie pierwsze na świecie osiągnięcie narodziło się nie w laboratorium, ale w firmie typu start-up.

Przede wszystkim miłość Innoqu a do koralowców przyczyniła się do rozwoju technologii tworzenia tajemnic życia w Tokio, gdzie transportowane jest środowisko.

Jestem przekonany, że kierunkiem, w którym powinniśmy dążyć, jest wspieranie przez całe społeczeństwo wysoce ambitnych startupów w perspektywie długoterminowej, tak aby środowisko i gospodarka były w równowadze, eksploatacja przyrody przekształciła się w symbiozę, a ludzkość może osiągnąć niezbędne, trwałe bogactwo.

 

Dr Yukihiro Maru / Leave a Nest Co., Ltd. CEO

 

Obserwuję badania, które trwają w laboratorium Toranomon od kwietnia 2019 r. Uważam, że tarło koralowców, które było możliwe dzięki technologii transferu środowiska, jest wynikiem tych wysiłków. Technologia transferu środowiska opracowywana przez Innoqua nie jest najnowocześniejszą technologią, ale „głęboką technologią”, która jest zbiorem technologii do rozwiązywania problemów. Uważam, że widzieliśmy fragment możliwości zmiany świata poprzez rozwój tej technologii. Z pasji jednej osoby rodzi się biznes, który może zmienić świat. Mam nadzieję, że wszyscy zmienicie świat.

 

Komentarze Innoqua

Yota Takakura / Innoqua Inc. CEO

 

W 2019 roku, zaraz po założeniu Innoqua, po raz pierwszy zobaczyłem tarło koralowców na Okinawie.

„Chcę to wszystkim pokazać” był prostym pomysłem, który skłonił mnie do podjęcia tego wyzwania.

W pierwszym roku udało nam się wyhodować jaja, ale w drugim mieliśmy szereg niepowodzeń, które spowodowały, że koralowiec rodzicielski stał się niezdrowy.

Bardzo się cieszę, że udało nam się wreszcie po raz trzeci odnieść sukces.

Tym razem jeszcze jedną niespodzianką było pojawienie się nieoczekiwanego koralowca.

W rzeczywistości koral, który się pojawił, był tym, który kupiłem, gdy byłem na studiach magisterskich i postanowiłem ponownie zaangażować się w koralowce.

Nie radziłem sobie zbyt dobrze z hodowaniem koralowców i wiele razy narażałem życie koralowców na niebezpieczeństwo, ale poznałem Naokiego, CAO (Głównego Oficera Akwarium ), iz jego pomocą udało mi się wyhodować koralowce do dużych rozmiarów.

 

Dobrze pamiętam czasy, kiedy codziennie usuwałam Anteaeolidiella takanosimensis, wroga koralowca pospolitego.

Osobiście jestem głęboko poruszony faktem, że zrodził się koral, do którego jestem tak przywiązany.

To była naprawdę największa nagroda, jaką można uzyskać za przedsięwzięcie, które dotyczy żywych stworzeń.

Oczywiście te badania to dopiero pierwszy krok w ratowaniu koralowców.

Uważam jednak, że jest to duży krok dla startupu zajmującego się transferem środowiska.

Nie przestaniemy iść tą drogą po sukcesie tarła, ale wykorzystamy to osiągnięcie dla dobra koralowców, oceanów, a ostatecznie ludzkości.

Będziemy nadal robić wszystko, co w naszej mocy, aby przyczynić się do Ziemi dzięki „Japan Blue”.

Jeszcze raz chciałbym podziękować wszystkim, którzy do tej pory byli zaangażowani i wspierali naszą firmę.

Nie bylibyśmy w stanie tego zrobić bez Waszego wsparcia.

Dziękujemy za nieustające wsparcie Innoqua!

 

Źródło

1: IUCN (Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody) Rafy Koralowe https://www.iucn.org/theme/marine-and-polar/get-involved/coral-reefs?fbclid=IwAR2x9LnMAHTRNr2BGmlO364w2ePrkgA_sovBts_cziM8Sz8D

2: Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) Globalne ocieplenie o 1,5°C (2018), s. 8. B.4.2　https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/06/SR15_Full_Report_High_Res.pdf

3: Ministerstwo Środowiska. Rafy koralowe w Japonii 1-1 Koralowce budujące rafy w Japonii https://www.env.go.jp/nature/biodic/coralreefs/reference/mokuji.html