Científicos están congelando profundamente los corales para repoblar el océano

Los arrecifes de coral son unos de los ecosistemas más antiguos y diversos de la Tierra, y también entre los más valiosos. Nutren el 25% de toda la vida marina, protegen las costas de las tormentas y añaden miles de millones de dólares al año a la economía global a través de su influencia en la pesca, nuevos fármacos, turismo y recreación.

Hoy en día, los arrecifes de coral del mundo están degradándose a ritmos sin precedentes debido a la contaminación, la pesca excesiva y las prácticas destructivas de la silvicultura y la minería en tierra. El cambio climático impulsado por las actividades humanas está calentando y acidificando el océano, produciendo una crisis de arrecifes que podría causar la extinción de la mayoría de los corales en unas pocas generaciones.

Mary Hagedorn, una bióloga marina del Zoológico Nacional Smithsonian y del Instituto de Biología de la Conservación, ha estado trabajando durante 17 años con colegas para crear un programa científico global llamado la Iniciativa de Recuperación de Arrecifes que tiene como objetivo ayudar a salvar los arrecifes de coral utilizando la ciencia de la criopreservación.

Este enfoque novedoso implica almacenar y enfriar espermatozoides y larvas de coral, o células germinales, a temperaturas muy bajas y mantenerlos en biorepositorios gubernamentales.

Estos repositorios son una protección importante contra la extinción de los corales. Gestionados de manera efectiva, pueden ayudar a contrarrestar las amenazas a los arrecifes terrestres a escala global. Estos activos congelados pueden ser utilizados hoy, dentro de 10 años o incluso 100 años para ayudar a repoblar los océanos y restaurar los arrecifes vivos.

La criopreservación es un proceso para congelar material biológico mientras se mantiene su viabilidad. Implica la introducción de sustancias similares al azúcar, llamadas crioprotectores, en las células para ayudar a prevenir la formación de hielo letal durante la fase de congelación. Si se hace correctamente, las células permanecen congeladas y vivas en nitrógeno líquido, sin cambios, durante muchos años.

Las técnicas de criopreservación de corales dependen en gran medida de la congelación de espermatozoides y larvas. Desde 2007, Mary Hagedorn ha capacitado a muchos colegas en criopreservación de corales y ha trabajado con ellos para preservar con éxito el esperma de coral. Hoy en día, tenemos esperma de más de 50 especies de corales preservado en biorepositorios en todo el mundo.

Hemos utilizado este esperma criopreservado para producir nuevos corales en el Caribe a través de un proceso de cría selectiva llamado flujo génico asistido. El objetivo era utilizar el esperma criopreservado e hibridar corales que no necesariamente se habrían encontrado entre sí, una especie de emparejamiento a larga distancia.

La diversidad genética se mantiene combinando tantos padres diferentes como sea posible para producir nuevas crías sexualmente producidas. Dado que los corales están cementados al lecho marino, cuando disminuyen los números de población en su área, se pueden introducir nuevos individuos a través de la criopreservación. La esperanza es que estas nuevas combinaciones genéticas puedan tener una adaptación que ayude a los corales a sobrevivir a los cambios en los océanos futuros.

Estudios de flujo génico asistido produjeron 600 nuevos individuos genéticamente variados del amenazado coral de cuerno de alce Acropora palmata. A principios de 2024, solo quedaban alrededor de 150 individuos de cuerno de alce en estado salvaje en la población de Florida. Si se les da la oportunidad, estos corales criados selectivamente en cautiverio podrían aumentar significativamente el pool genético del cuerno de alce salvaje.

Preservar células espermáticas y larvas es una protección importante contra la pérdida de biodiversidad y extinciones de especies. Pero solo podemos recolectar este material durante los fugaces eventos de desove cuando los corales liberan óvulos y espermatozoides en el agua.

Estos episodios ocurren solo durante unos pocos días al año, una pequeña ventana de tiempo que plantea desafíos logísticos para los investigadores y conservacionistas, y limita la velocidad a la que podemos preservar con éxito especies de corales.

Para complicar aún más las cosas, los océanos cada vez más cálidos y las olas de calor marinas cada vez más frecuentes pueden estresar biológicamente a los corales. Esto puede hacer que su material reproductivo sea demasiado débil para resistir los rigores de ser criopreservado y descongelado.

Aumentando el rescate

Para recolectar material coralino más rápido, estamos desarrollando un proceso de criopreservación para fragmentos de coral enteros, utilizando un método llamado vitrificación isocórica. Esta técnica todavía está en desarrollo. Sin embargo, si tiene éxito, preservará fragmentos de coral enteros sin provocar la formación de hielo en sus tejidos, produciendo así fragmentos viables después de descongelarse que prosperen y puedan ser colocados de nuevo en el arrecife.

Para hacer esto, deshidratamos el fragmento exponiéndolo a un cóctel viscoso de crioprotectores. Luego lo colocamos en un pequeño cilindro de aluminio e inmersamos el cilindro en nitrógeno líquido, que tiene una temperatura de menos 320 grados Fahrenheit (menos 196 grados Celsius).

Este proceso congela el contenido del cilindro tan rápido que el crioprotector forma un vidrio claro en lugar de permitir que se desarrollen cristales de hielo. Cuando queremos descongelar los fragmentos, los colocamos en un baño de agua tibia durante unos minutos, luego los rehidratamos en agua de mar.

Usando este método, podemos recolectar y criopreservar fragmentos de coral durante todo el año, ya que no tenemos que esperar y observar los fugaces eventos de desove. Este en