Koraalgenetica kan de Golf van Mexico redden, hoewel het een paar honderd jaar kan duren.

De Golf, in het noorden begrensd door Alabama, Florida, Louisiana, Mississippi en Texas, werd zwaar beschadigd door het ongeval met de Deepwater Horizon in 2010, waarbij 11 arbeiders op een booreiland omkwamen en het grootste olielek in de geschiedenis op zee was.

De lekkage had een catastrofale impact op de uitgestrekte, onderling verbonden ecosystemen. Het schaadde natuurlijke hulpbronnen zo divers als vis en schaaldieren, productieve wetlandhabitats, zandstranden, vogels, bedreigde en bedreigde zeeschildpadden, beschermde zeezoogdieren en diepwaterkoraalgemeenschappen.

Diepwaterkoralen - die dieper leven dan 50 voet - zijn ongewervelde zeedieren, een groep dieren zonder ruggengraat. Hun takachtige structuren dienen als de basis van veel ecosystemen in de Golf, habitats bieden voor diverse en overvloedige visgemeenschappen om te gedijen en zich voort te planten. Zorgen voor het herstel en de duurzaamheid van de diepwaterkoralen van de Golf is de sleutel tot het herstel en de duurzaamheid van de Golf.

Echter, er is weinig bekend over hoe de Golf ruimtelijk discreet is, eilandachtige koraalgemeenschappen zijn met elkaar verbonden. Het begrijpen van de relatie tussen de gemeenschappen is belangrijk voor het bepalen van hun reproductiepatronen en, uiteindelijk, voor het bereiken van hun volledige regeneratie.

Dat is waar koraalgenetica binnenkomt, volgens Santiago Herrera, Gastdocent aan de afdeling Biologische Wetenschappen van Lehigh University. Herrera is een biologische oceanograaf met expertise in moleculaire ecologie, evolutie en genomica van ongewervelde dieren, met een focus op diepwaterkoralen.

Hij en zijn collega's hebben een subsidie ​​van $ 1,3 miljoen ontvangen van het National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) RESTORE Act Science Program, een op wetenschap gebaseerd federaal agentschap, om cruciale hiaten aan te pakken in het begrip van de processen die connectiviteitspatronen van populaties vormen in habitatvormende diepwaterkoralen die tussen 150 en 7 leven, 500 voet diep in de Golf van Mexico, waaronder soorten die rechtstreeks zijn getroffen door de olieramp met de Deepwater Horizon.

Naast Herrera - die als leider zal dienen - zijn de hoofdonderzoekers Andrea Quattrini van Harvey Mudd College; Annalisa Bracco van Georgia Institute of Technology en Peter Etnoyer van de National Centers for Coastal Ocean Science, een groep binnen NOAA.

Het team zal samenwerken met Erik Cordes van Temple University, evenals managers bij de Flower Garden Banks National Marine Sanctuary, een federaal aangewezen en beschermd onderwatergebied - de enige in zijn soort in de Golf. Het heiligdom heeft een uitbreiding van de grenzen van de huidige beschermde gebieden voorgesteld om extra koraallocaties te omvatten. Het werk van het team is bedoeld om te helpen bij het nemen van beslissingen over welke locaties bijzonder belangrijk zijn om aan te wijzen als beschermde mariene gebieden en om hun management te informeren.

De subsidie ​​zal drie expedities naar de Golf financieren voor veldbemonstering en gegevensverzameling met behulp van op afstand bediende voertuigen. De eerste expeditie begint volgende week op woensdag, 19 juli. Het team zal proberen de diversiteit en genetische structuur van belangrijke koraalpopulaties te bepalen. Ze zullen ook de richting en snelheid van genetische uitwisseling tussen koraalpopulaties identificeren om vast te stellen welke de bron zijn van de meest succesvolle larven - de "zaden" van het koraal die uiteindelijk nieuwe kolonies vormen.

Met behulp van een state-of-the-art populatie genomische analyse-aanpak genaamd Restriction-site Associated DNA Sequencing (RADseq) - ontwikkeld door Herrera voor gebruik in koralen - en voorspellende modellen van larvale verspreiding zullen ze in staat zijn om in te schatten hoe ver bepaalde koraal "families "Verspreid en bepaal verbindingspatronen tussen koraalpopulaties.

"We hebben momenteel een slecht begrip van de factoren die reproductieve uitwisseling tussen populaties in diepwaterkoralen beperken, aangezien er geen studies zijn uitgevoerd om de genetische connectiviteitspatronen van koraalgemeenschappen op deze diepten tussen 150 en 450 voet te onderzoeken, en dieper dan 3, 000 voet, ", zegt Herrera. "Het verkrijgen van een holistisch begrip van diepwaterstromingen en verspreidingspatronen van larven is van cruciaal belang om te weten welke gebieden het meest cruciaal zijn om te beschermen om de Golf te herstellen."

Bepaling van reproductieve uitwisseling tussen koralen

Als het om reproductie gaat, koralen hebben veel gemeen met bomen - beide blijven op hun plaats, vertrouwen op externe mechanismen om hun "zaden" naar andere locaties te verspreiden. De zaden van bomen worden door dieren of door de wind naar plaatsen op het land gedragen waar ze ontkiemen en wortel schieten. Diepwaterkoralen zijn afhankelijk van oceaanstromingen om hun nakomelingen te verspreiden, in de vorm van larven.

Een van de manieren waarop Herrera en zijn collega's zullen bepalen hoe de koraalpopulaties van de Golf met elkaar verbonden zijn, is door te kijken naar de interactie van soortspecifieke eigenschappen tussen koraalgemeenschappen op verschillende locaties.

Ze zullen genomische populatiegegevens genereren met behulp van RADseq, een genomische sequencingstrategie die de genetische diversiteit in duizenden verschillende loci (de positie op een chromosoom) kan onderzoeken, waardoor het ideaal is om verspreidingssnelheden en directionaliteit van genenstroom in populaties af te leiden. Het gebruik van deze methode - die Herrera al met succes heeft gebruikt om patronen van genetische structuur in koralen op te helderen - zou het vermogen om onderliggende ecologische en evolutionaire patronen te detecteren drastisch moeten verbeteren in vergelijking met eerdere studies.

"Als we informatie over oceaanstromingen combineren met de genetische gegevens, we zullen kunnen afleiden hoe verschillende koraalpopulaties in de Golf met elkaar in verband staan, ", zegt Herrera. "Deze gegevens geven ons inzicht in hoe genen worden gedeeld - of, bijvoorbeeld, een bepaalde koraalpopulatie reproduceert meestal onderling of met andere koraalpopulaties. Dit wetende zou kunnen onthullen welke koraalpopulaties de bronnen zijn van de meest succesvolle larven."

Hij voegt eraan toe:"Omdat regeneratie waarschijnlijk tientallen jaren zal duren of, ook al, eeuwen, vanwege de trage groeisnelheid van koralen, weten welke populaties de bron zijn van de meest succesvolle nakomelingen is cruciale informatie. Dergelijke gegevens kunnen helpen bij beslissingen over welke gebieden het belangrijkst zijn om te beschermen voor de regeneratie van beschadigde koralen en het uiteindelijke herstel van de Golf."