Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Hakai-Magazin.
Arah Narida beugt sich über ein Mikroskop und blickt in eine Plastik-Petrischale mit einer Haubenkoralle. Das Tier – eine kieselige blau-weiße Scheibe, etwa halb so groß wie ein Radiergummi – ist ein Wunder. Noch vor drei Wochen war die Koralle kleiner als ein Reiskorn. Es war auch fest gefroren. Bis Narida, eine Doktorandin an der Nationalen Sun Yat-sen-Universität in Taiwan, es mit einem Laserstrahl auftaut. Jetzt entdeckt sie direkt unter den Tentakeln der Koralle eine kleine Einkerbung im Skelett, wo eine zweite Koralle gerade zu knospen beginnt. Dieser kleine Hohlraum ist ein Beweis dafür, dass ihre Haubenkoralle das Erwachsenenalter erreicht, eine Leistung, die noch keinem anderen Wissenschaftler mit einer zuvor gefrorenen Larve gelungen ist. Narida lächelt und macht ein Foto.
„Es ist, als ob man Captain America im Schnee begraben sieht und nach so vielen Jahren noch am Leben ist“, sagt sie. “Das ist so cool!”
Seit fast zwei Jahrzehnten beschäftigen sich Wissenschaftler mit der Kryokonservierung von Korallen, indem sie sie zur Langzeitlagerung bei Temperaturen von bis zu –196 Grad Celsius einfrieren. Das Ziel bestand darin, eines Tages Korallen aus kryokonservierten Proben auf von Bleiche und Versauerung geplagten Riffen zu pflanzen. Dennoch waren die Fortschritte quälend langsam. Als Narida und ihre Kollegen Anfang des Jahres eine Studie veröffentlichten, in der sie detailliert beschrieben, wie sie aus kryokonservierten Larven erfolgreich erwachsene Korallen züchteten, war dies ein Meilenstein für das Fachgebiet.
Die Kryokonservierung von Korallen ist zum Teil deshalb schwierig, weil das Einfrieren und Auftauen verheerende Auswirkungen auf die Zellen hat. Wenn Wissenschaftler die Temperatur senken, kann sich das Wasser in den Korallenzellen in Eis verwandeln, wodurch sie dehydriert und entleert werden. Ebenso heikel ist die Wiedererwärmung: Wird die Koralle zu langsam erwärmt, kann schmelzendes Eis wieder gefrieren und die Außenmembranen der Zellen durchbrechen. Das Ergebnis ist ein matschiges Durcheinander, da die Innereien der Zellen durch gezackte Löcher heraussickern – stellen Sie sich eine gefrorene Erdbeere vor, die beim Auftauen schlaff und schrumpft.
Durch Versuch und Irrtum haben Kryobiologen jedoch die Techniken entwickelt, die Narida dabei halfen, ihre Haubenkoralle bis zum Erwachsenenalter wachsen zu lassen. Um Eisschäden vorzubeugen, sagt Narida, wäscht sie die Tiere zuerst mit Frostschutzmittel. Frostschutzmittel können giftig sein, aber es dringt auch in die Zellen der Larven ein und verdrängt das Wasser, sodass die Korallen den nächsten Schritt überstehen: das Eintauchen in flüssigen Stickstoff.
Im Jahr 2018 berichteten Forscher, dass es ihnen erstmals gelungen sei, eine Korallenlarve dazu zu bringen, das Einfrieren und Auftauen zu überleben. Die Wissenschaftler hatten ihrem Frostschutzmittel Goldnanopartikel zugesetzt, um eine gleichmäßige Erwärmung der Korallen beim Wiedererhitzen zu gewährleisten. Die aufgetauten Larven waren jedoch nicht in der Lage, sich niederzulassen und sich zu adulten Tieren zu entwickeln. Stattdessen schwammen sie weiter, bis sie starben.
Als Narida 2021 mit ihren Experimenten mit Haubenkorallen begann, fügte sie Gold in ihr Frostschutzrezept ein und kombinierte mehrere verschiedene Frostschutzchemikalien, um die Toxizität der Lösung zu verringern. Um die Tiere schnell aufzutauen und Schäden zu minimieren, verwendete Narida einen Hochleistungslaser, der zum Schweißen von Schmuck entwickelt wurde. Anschließend wusch sie das Frostschutzmittel vorsichtig mit Meerwasser weg und rehydrierte so die Korallen. Am Ende überlebten satte 11 Prozent der Larven im Experiment das Auftauen, ließen sich dann nieder und entwickelten sich zu erwachsenen Tieren.
Leandro Godoy, ein Korallen-Kryobiologe an der brasilianischen Bundesuniversität Rio Grande do Sul, der nicht an der Studie beteiligt war, ist beeindruckt davon, wie viele Larven nach der Ansiedlung überlebten. „Das ist ein riesiger Schritt“, sagt er, wenn man bedenkt, dass es in freier Wildbahn nur etwa fünf Prozent der Korallen so weit schaffen.
Naridas älteste aufgetaute Koralle hat fast neun Monate überlebt und wächst immer noch. Aber sie hat noch mehr zu tun. Die Larven, die die Kryokonservierung überleben, sind außerordentlich zerbrechlich und können Nebenwirkungen erfahren, die ihre Entwicklung verlangsamen. Sie müssen im Labor sorgfältig betreut werden, wie Intensivpatienten nach einer Operation, sagt Chiahsin Lin, ein Korallen-Kryobiologe an der National Dong Hwa University in Taiwan und einer von Naridas Co-Autoren der Studie.
Die Herausforderung besteht nun darin, das Überleben der Korallen noch weiter zu steigern, um eine groß angelegte Riffsanierung aus kryokonservierten Larven durchführbar zu machen, erklärt Godoy.
„Wir müssen uns noch verbessern“, sagt Narida. „Aber das ist schon eine Erfolgsgeschichte.“