يتيح حوض السمك الصغير دراسة تأثير تغير المناخ على العمليات المجهرية في الشعاب المرجانية

المرجان هو في الواقع مستعمرة من الحيوانات الصغيرة التي تشبه قناديل البحر تسمى البوليبات. تشكل هذه الزوائد اللحمية طبقة رقيقة من الأنسجة التي تغطي الهيكل العظمي بناءً على الكالسيوم، والذي يتكون بحد ذاته من ثاني أكسيد الكربون والكالسيوم الذي تمتصه الزوائد اللحمية من الماء. يتم المساهمة بمعظم الطاقة لهذه العملية بواسطة الطحالب وحيدة الخلية

ويشار أحيانًا إلى الشعاب المرجانية باسم "الغابات المطيرة للمحيطات"، وهي بمثابة قاعدة للعديد من الشبكات الغذائية البحرية. كما تمتص الشعاب المرجانية الصخرية، التي تبني الشعاب المرجانية، حوالي 90 إلى 70 طنًا من الكربون من الغلاف الجوي كل عام، مما يساهم في تقليل الغازات الدفيئة ويبطئ ظاهرة الاحتباس الحراري. ولهذا السبب، فإن الانقراض المستمر للشعاب المرجانية، والذي يحدث في جزء كبير منه نتيجة للتغيرات البيئية التي من صنع الإنسان، قد يؤثر بشكل أكبر على حياتنا. ولكن ما الذي يسبب موت المرجان بالضبط؟ هذا السؤال يشغل بال العديد من العلماء في العالم، ومن بينهم علماء معهد وايزمان للعلوم. وطور علماء المعهد نظاما تجريبيا جديدا، يجعل من الممكن الحفاظ على المرجان الحي في ظروف التدفق الجزئي. يتيح هذا النظام دراسة الآليات الحية للشعاب المرجانية بدقة أعلى من أي وقت مضى، مما يساهم في فهم العمليات التي تساهم في انقراض هذه المخلوقات الرائعة.

المرجان هو في الواقع مستعمرة من الحيوانات الصغيرة التي تشبه قناديل البحر تسمى البوليبات. تشكل هذه الزوائد اللحمية طبقة رقيقة من الأنسجة التي تغطي الهيكل العظمي بناءً على الكالسيوم، والذي يتكون بحد ذاته من ثاني أكسيد الكربون والكالسيوم الذي تمتصه الزوائد اللحمية من الماء. معظم الطاقة اللازمة لهذه العملية تساهم بها الطحالب وحيدة الخلية: فهي تنمو داخل خلايا المرجان، وتزوده بالأكسجين والمواد المغذية. في مقابل ذلك، يحصلون على ثاني أكسيد الكربون والمواد المغذية من الشعاب المرجانية، وبين "فروعهم" يجدون مأوى من الحيوانات المفترسة. هذا التعايش له أهمية كبيرة عندما يتعلق الأمر بالتدمير المستمر للشعاب المرجانية. لأن إحدى نقاط الضعف في الشعاب المرجانية، والتي تسبب موتها في النهاية، هي "الابيضاض": يفقد المرجان الطحالب التي تنمو معه، وتنكشف قشرته البيضاء. يقول: "لفهم ما يحدث عندما يحدث التبييض في الشعاب المرجانية". الدكتور عساف فارديمن قسم علوم النبات والبيئة في معهد وايزمان للعلوم، "يجب علينا أن نتعمق في ما يحدث لهذه المخلوقات، في ظل ظروف مختلفة، على المستوى الخلوي والجزيئي".

الدكتور فيردي وأعضاء مجموعته - باحث ما بعد الدكتوراه د. أور شابيرا، ود. إستي وينتر، وطالب البحث عساف غابيش - بالتعاون مع البروفيسور رومان ستوكر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) والسويسرية المعهد الفيدرالي للتكنولوجيا (ETH)، طورت نظاما الذي يسمونه "المرجان على شريحة". ويعتمد هذا النظام، الذي سمح للعلماء، لأول مرة، بفحص الزوائد اللحمية المرجانية الحية تحت المجهر، على تقنية التدفق الدقيق التي تسمح لهم بالتحكم في الظروف البيئية بأقل كمية من الماء، مع مراقبة العمليات الخلوية في المرجان. ومن أجل تطوير النظام، قام العلماء بتعريض قطعة صغيرة من المرجان لظروف مرهقة، ونتيجة لذلك، أطلق المرجان سلائله. تم "تسوية" الأورام الحميدة التي تم إطلاقها من قبل العلماء في خلايا التدفق الدقيق، وبالتالي تمكنوا، بمساعدة المجهر، من مراقبة مستعمرات مرجانية صغيرة تنمو وتتطور في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

وباستخدام النظام الذي طوروه، قام العلماء، لأول مرة، بتصوير تطور بلورات الأراغونيت، وهي اللبنات الأساسية التي تشكل الهيكل العظمي المرجاني. حتى أن مجموعة البحث تمكنت من التنبؤ بنقطة البداية للمرض الذي هاجم أحد الشعاب المرجانية. إن تعريض المستعمرات المرجانية الصغيرة لشدة ضوء عالية، والتي من المعروف أنها تسبب ابيضاض المرجان، سمح لأعضاء المجموعة بمتابعة عملية فقدان الطحالب، أي التبييض، خلية تلو الأخرى.

المجموعة البحثية هي بالفعل في خضم تكييف النظام الجديد لرصد دورات الغذاء والكربون للشعاب المرجانية التي تشكل الشعاب المرجانية، بهدف معرفة المزيد عن آليات المرض والابيضاض في الشعاب المرجانية. يقول الدكتور فاردي: "لم يعد لدى العديد من الشعاب المرجانية الكثير من الوقت". "يجب أن نفهم بعمق كيف يؤثر البشر على قدرة الشعاب المرجانية على البقاء، وكيف يؤثرون على بقائنا. قد يساعد النظام الذي طورناه العلماء في دراسة مجموعة واسعة من المواضيع: جينات المرجان المشاركة في بقائه، وطرق بناء الشعاب المرجانية التي يستخدمها المرجان، وتأثير الشعاب المرجانية على دورة الكربون البحرية.