San Hô Đang Đối Mặt Với Vấn Đề Nghiêm Trọng. Phòng Thí Nghiệm Này Có Thể Giúp Chúng năm 2025

Nằm chìm giữa các hồ cá khổng lồ tại Học Viện Khoa Học California, có một hộp đen—đủ lớn để chứa sáu hồ cá và có lẽ năm người. Mặc dù nó nhỏ gọn, nhưng nó lại quý giá: Đang diễn ra ở đây là một thí nghiệm có thể giúp cứu rỗi san hô khỏi sự diệt vong.

Những con san hô trong những hồ cá này đang thực hiện quá trình sinh sản bằng cách học thuật. Điều đó kỳ quặc, bởi ngay cả ngoài tự nhiên, quá trình phát tán của san hô là một quá trình mong manh, dễ bị ảnh hưởng bởi thay đổi về nhiệt độ và độ axit. Quá trình sinh sản phải được đồng bộ chính xác với các giai đoạn của mặt trăng và chỉ diễn ra một lần mỗi năm, khi san hô phát tán ra lớp mây lớn của tinh trùng và trứng, hỗn hợp, thụ tinh, rồi lại rơi xuống đáy biển.

San hô là động vật, không phải thực vật; mỗi hữu cơ được tạo thành từ rất nhiều polyp. Một số loài có thể sinh sản bằng cách không tình dục, về cơ bản là tạo ra bản sao của chính mình. Nhưng không phải những con trong hộp đen này, chúng đang thực hiện quá trình phát tán một cách kỳ diệu nhờ vào một công nghệ tinh tế và đội ngũ con người chu đáo.

Nhà nghiên cứu đã đưa san hô mang thai trở lại phòng thí nghiệm trước đây, nơi chúng ngay lập tức bắt đầu công việc. Nhưng Học Viện Khoa Học đang trên bờ vực thiết lập một quần thể lâu dài hơn có thể sinh sản hàng năm, giúp các nhà nghiên cứu thực hiện các nghiên cứu quan trọng dài hạn. Điều này sẽ khiến đây chỉ là phòng thí nghiệm thứ hai thực hiện điều này, sau Bảo tàng Horniman ở London. Nếu thành công, những nhà khoa học này có thể biến san hô thành các hệ thống mô hình, giống như ruồi trái cây và chuột. Họ sẽ có một dân số đáng tin cậy để nghiên cứu chi tiết qua nhiều thế hệ.

“Chúng tôi đã xây dựng cả một phòng tối, nhưng đó chỉ là phần đầu tiên,” nói Rich Ross, nhà sinh học hồ cá tại Học Viện. “Điều quan trọng là kiểm soát ánh sáng—ánh trăng, nhiệt độ và cường độ của tất cả ánh sáng đó. Việc phát tán san hô được kích thích bởi tất cả những yếu tố đó.”

Những gì trước đây là người điều chỉnh các núm suốt cả ngày giờ bây giờ đã là một hệ thống được điều khiển bởi máy tính. Đèn LED phát ra một loạt sóng dài để mô phỏng không chỉ cường độ của ánh sáng mặt trời và ánh trăng khi nó thay đổi qua ngày, mà còn là loạt màu bạn nhìn thấy với, ví dụ, bình minh và hoàng hôn. Điều này được thiết kế để phù hợp với điều kiện ở Palau, nơi các nhà khoa học thu thập san hô.

Hệ thống có thể tính toán các điều kiện ánh sáng này—nhiệt độ nước cũng—khi chúng thay đổi qua ngày hoặc mùa. Các nhà nghiên cứu của Học Viện nhập thông tin vào cái được gọi là bảng mùa. “Vì vậy, chúng tôi điền vào mỗi tháng mọc trăng, lặn trăng, khi trăng đầy, khi mặt trời mọc và lặn, và nhiệt độ tối đa và tối thiểu,” Ross nói. Máy tính xử lý phần còn lại để tạo ra một loại Palau trong hồ cá.

Nói rằng màn ảo thuật phải thực tế là một sự nghiêm túc. Một độ tăng nhiệt độ chỉ là vài độ có thể khiến san hô điên đảo. Đáp lại căng thẳng, chúng phát thải tảo quang hợp cung cấp năng lượng cho chúng, làm mất màu san hô.

Mặc dù san hô không có mắt như chúng ta hiểu, nhưng chúng không phải là mù. “Chúng có hệ thống cảm quang khá phức tạp, nó hoàn toàn liên quan đến nhịp nhàng hằng ngày của chúng,” nói nhà sinh học rạn san hô Rebecca Albright, người giám sát dự án. “Có các thụ quang khắp nơi trên cơ thể.”

Khi đến việc phôi thai, san hô cần phải biết cách nào đó để phát thải trứng và tinh trùng đồng thời. Nếu không, bạn chỉ đang lãng phí gametes của mình. Vì vậy, một số loài đồng thuận với một số điều kiện nhất định. Một số đi một vài đêm sau trăng đầy, những loài khác thích đi sau hoàng hôn.

Và một số loài đồng hồ này với độ chính xác đáng kinh ngạc. “Có một số quần thể xung quanh thế giới đã được giám sát rất nặng nề, chúng ta biết đến cả phút đôi khi khi san hô này sẽ phát thải,” Albright thêm. Tinh trùng và trứng kết hợp và lý tưởng là tạo ra phôi, trôi qua dòng nước và lại đặt chân mình để bắt đầu san hô mới.

Sau một tháng ánh sáng được đồng bộ kỹ lưỡng, san hô của Academy phát tinh trùng cùng nhau vào ngày 15 tháng 4 trong hoàn cảnh tối mù, và họ làm điều đó vào giờ dự kiến—9 giờ tối theo giờ Palau. Nhưng họ đuối bước so với những đồng loại hoang dã của họ một tuần. Điều này có thể liên quan đến căng thẳng khi bay qua Đại Tây Dương và điều chỉnh vào một ngôi nhà mới.

Nhưng những chú san hô đã phát thải, điều này có nghĩa là chúng không hoàn toàn không hạnh phúc trong phòng làm việc tối mù do chúng xây dựng theo yêu cầu. Điều này có nghĩa là Academy có thể giữ cho dân số đang sinh sản. Và nếu họ có thể duy trì việc sinh sản của dân số, họ có thể trên đường tạo ra những con san hô này thành các hệ thống mô phỏng.

Nhược điểm là thậm chí một con san hô mô phỏng cũng chỉ có thể phát thải một lần trong năm, điều này không mang lại đủ thời gian nghiên cứu cho các nhà nghiên cứu như họ mong muốn. “Lý tưởng nhất, chúng tôi muốn nhân bản hệ thống và làm cho chúng lệch nhau, và có thể thậm chí ở các địa điểm khác nhau trên thế giới để chúng tôi có thể kích thích sự phát thải mỗi vài tháng một lần,” Albright nói.

Nếu bạn chỉ có một cơ hội mỗi năm, và có điều gì đó xảy ra không đúng, bạn phải đợi và nghĩ về cách điều chỉnh kỹ thuật của bạn. Nhưng những con san hô trên Trái Đất không có thời gian như vậy. Từ năm 2016, một nửa Rặng San Hô lớn đã mất. Đó là một tỷ trên hai tỷ con san hô, biến mất. Nước đang trở nên ấm hơn, và san hô không thể chịu được điều đó.

Để giữ cho chúng sống, đồng nghĩa với việc hiểu rõ hơn về chúng. Với một sinh vật mô hình điển hình, bạn có thể tái tạo toàn bộ chu kỳ đời sống và duy trì nhiều thế hệ. “Chúng tôi chưa bao giờ có thể làm điều đó với san hô,” Albright nói. “Và vì vậy, đây sẽ là cơ hội để cố gắng hoàn thành chu kỳ đời sống đó và đặt ra một số câu hỏi rất phức tạp.”

Chẳng hạn, nước biển ngày càng axit ảnh hưởng đến quá trình phôi thai của san hô như thế nào? Và tảo cội của san hô có đóng góp vào tất cả những điều này như thế nào? Liệu các nhà nghiên cứu có thể tiêm phòng cho san hô con bằng loại tảo chịu nhiệt độ để tạo ra rạn san hô có khả năng chống lại các sự kiện làm mất màu? Để biết thêm thông tin, công việc tại Học viện Khoa học California sẽ tiếp tục một cách cẩn thận và tinh tế.

Nghiên cứu thêm về khoa học san hô

• Có lẽ bạn chưa bao giờ thấy san hô như thế này trước đây.

• Học viện Khoa học California cũng tiên phong trong việc nghiên cứu về những rạn san hô sâu, được gọi là rạn san hô sâu, rất kỳ quặc và hấp dẫn.

• Rạn san hô có thể là hệ sinh thái thực sự lớn lao, vì vậy NASA đang giúp định vị chúng từ không gian.