但是这些珊瑚仍然被困在水箱中，等待着被释放到珊瑚礁上。

▲鹿角珊瑚是加勒比海和佛罗里达群岛最濒危的珊瑚之一。仅在佛罗里达州，其种群数量就减少了超过95%。

一个使用在佛罗里达和库拉索收集的鹿角珊瑚配子进行繁殖的项目，希望能够为这个物种带来新生。

图/ Kristen Marhaver

      凯丽·奥尼尔（Keri O'Neil）身穿一件饰有佛罗里达水族馆标志的海军蓝高领长袖运动衫，在迈阿密国际机场紧紧抱着一个白色的冷藏箱。“珊瑚宝贝们，”她边说边发出一声轻笑，显露出一种如释重负的感觉。冷藏箱内装有10个塑料瓶，里面充满了数千个微小的桃色斑点。这些形状像玉米片、长度不超过一毫米的小生物是鹿角珊瑚的幼虫，这是一个濒危物种，对于佛罗里达群岛和加勒比海的珊瑚礁来说，它们就像北极的北极熊或内华达山脉中的巨杉一样具有标志性。
      奥尼尔将这些幼虫存放在车内后备箱的一个保温冷藏箱中，温度保持在27°C，然后驾车返回位于坦帕的佛罗里达水族馆，她在那里担任水族馆保护中心的高级珊瑚科学家。一到那里，这些幼虫就开始了它们的变态过程，从自由游动的小点变成了定居的珊瑚虫，这是这种物种分枝、鹿角状形态的起始。奥尼尔l和她的同事们为珊瑚的茁壮成长提供了所有的必要条件：轻轻流动的温水，在珊瑚细胞内共生的藻类，柔和的阳光照射，还有一些“富含藻类”的陶瓷方块作为珊瑚幼虫的附着基。

▲这个延时视频展示了鹿角珊瑚胚胎在实验室中的发育过程。Video/ Kristen Marhaver

      这段延时视频展示了从珊瑚幼体到珊瑚虫的转变。这是2018年夏季在委内瑞拉海岸外的库拉索岛启动的一个珊瑚繁殖项目的最后步骤。该项目汇集了一系列保护专家和科学家，他们各自专注于珊瑚发育的特定阶段。从在大规模产卵期间收集卵子，到精子的冷冻保存，再到受精和幼虫成长，项目成功的每一个环节都至关重要。库拉索加勒比海生物多样性研究和管理基金会的珊瑚科学家Kristen Marhaver说：“这就像地球上压力最大的接力赛。”她在一次夜间潜水中收集了卵子，帮助启动了这场接力赛，地点位于她实验室45分钟车程的珊瑚礁。当O'Neil在迈阿密接收她的珊瑚“宝宝”时，佛罗里达州萨拉索塔的Mote Marine Laboratory和水族馆的第二支科学家团队也收到了他们自己的珊瑚幼虫。两个实验室都承受着巨大的压力。如果现在失败，那就像是在最后冲刺前丢失了接力棒。

      但是，如果有什么的话，那就是他们的努力太成功了！数百个幼虫定居下来，成为透明而脆弱的组织块（每个都是一个单独的珊瑚虫），然后开始分裂，向它们浅浅的开放式水槽的清澈水域分枝。鹿角珊瑚每年平均生长5到10厘米，对于珊瑚来说，这是一个相当快的生长速度。为了防止它们相互纠缠，O'Neil不得不在接下来的一年里切割、分离并移动她的珊瑚群落到不同尺寸的划水池大小的水槽中。“我们最终几乎得到了一个由400个不同个体组成的1.8×1.2米的实心鹿角珊瑚块。”她说，“它们长得太快，超出了水箱的大小。”

▲一个大约六个月大的幼体鹿角珊瑚群落在佛罗里达州坦帕的佛罗里达水族馆实验室开始了它的生命。

这个群落的卵子来自库拉索的珊瑚，而精子来自加勒比海其他地区的珊瑚

——在正常情况下，这些珊瑚种群在野外通常不会混合。

图/ Kristen Marhaver。

      奥尼尔（O'Neil）水槽中的珊瑚排列，仿佛是一扇通往过去的世界窗户。佛罗里达群岛的珊瑚礁曾经由鹿角珊瑚主导。生物学家、环保主义者兼作家雷切尔·卡森（Rachel Carson），以其著作《寂静的春天》最为人所知，同时她还撰写了多部关于海洋的书籍，她探访了这些岛屿，这些岛屿从佛罗里达州蜿蜒向南延伸，就像猛禽喙的尖端一样。她使用一种名为“水镜”的工具，这种工具类似于玻璃底的桶，窥视着浅滩。通过这个简单的工具，她看到了大片的“石头树”，一片珊瑚森林。今天，在数十年的疾病侵袭、沿海开发及白化现象之后，该州超过95%的鹿角珊瑚已经消失。这个鹿角珊瑚种群不仅数量锐减，就像被砍伐的森林一样，从内部也变得贫瘠。基韦斯特群岛的一些珊瑚礁是由一个单独的个体通过碎片化繁殖而来的——即从母体珊瑚上断裂下来的小块开始形成新的群落。这种繁殖方式虽然允许珊瑚扩散，但由于缺乏性生殖所带来的基因混合，这些克隆珊瑚更容易受到疾病等干扰的影响。佛罗里达水族馆的奥尼尔（O'Neil）所培育的珊瑚幼虫则不同，它们是精子和卵子结合的产物，是基因的重新组合，是遗传上独特的珊瑚团块。将这些幼虫重新引入珊瑚礁中，可能会为珊瑚的遗传多样性提供增强——为基因库注入新的活力——从而有可能拯救这个已经枯竭的生态系统。然而，它们的重新引入也可能带来灾难性的后果。

      佛罗里达水族馆的珊瑚基因代码中隐藏着一个非典型的起源图：从库拉索收集的卵子是使用来自加勒比海，包括佛罗里达的精子进行受精的。尽管是同一种（鹿角珊瑚Acropora palmata），但这些珊瑚种群在野外永远不会交配。两地之间相隔数百公里，中间还隔着大安的列斯群岛的岛屿屏障，这对于任何精子来说都是一段不可能完成的旅程。佛罗里达水族馆中的珊瑚则是人类之手的产物，它们代表了近年来在保护领域出现的一种新趋势——也是经常引发争议的——“辅助基因流”的最新成果。这种方法旨在将现有的遗传多样性输送到新的地方。

▲鹿角珊瑚每年只在满月时产卵一次，但产卵的确切时间很难确定。

库拉索的科学家们在监测的鹿角珊瑚最终释放配子之前，进行了超过40个夜晚的潜水。

图/ 史密森尼国家动物园。

      在帮助这些珊瑚上，没人比史密森尼保护生物学研究所的高级研究科学家玛丽·哈格多恩（Mary Hagedorn）贡献更大了。她常驻夏威夷大学马诺阿分校。哈格多恩（Hagedorn）飞往加勒比海，亲自指导了这个项目从始至终的每一个环节。正是她的研究使得这项工作成为可能。自2004年以来，她开发了冷冻保存技术，可以冷冻珊瑚精子，并且更重要的是，在解冻后仍保持其生育能力。尽管冷冻保存技术已经在人类和其他哺乳动物的体外受精中使用了数十年，但直到最近几年，其他珊瑚保护主义者才开始采用哈格多恩的珊瑚精子冷冻保存技术。在这个技术最被需要的时候，哈格多恩的工作已经发展成为一门坚实的科学。汤姆·摩尔（Tom Moore）是该项目进行时的国家海洋和大气管理局的珊瑚恢复经理，现在在私营部门工作。但他表示：“我认为在接下来的几年里，我们将开始看到更多这样的工作被完成。”
      如果没有冷冻精子的选择，如果没有冷冻精子的选择，珊瑚保护者就只能在精子存活的短短几个小时内进行工作。摩尔（Moore）说，在佛罗里达州，下基斯群岛的科学家会驱车北上，与上基斯群岛的同事在路边交换精子样本，并在精子停止游动之前立即在那里使卵子受精。然而，有了使用液氮冷冻精子的选择，样本就可以长途运输，例如从佛罗里达州运送到库拉索岛。然后，当从珊瑚礁中收集到卵子时，可以解冻精子，并以使受精最有可能的浓度使用。哈格多恩的工作开辟了新的可能性，而这些可能性在几年前还很大程度上被忽视了。

▲来自史密森尼保护生物学研究所的生物学家Kendall Fitzgerald（左）和Claire Lager，

在实验室中使用冷冻保存技术来保护珊瑚，作为全球珊瑚生物库的一部分。

图/ 史密森尼国家动物园

      多年来，哈格多恩的研究一直是自费的，但在2011年12月，她的研究几乎完全停滞了。她的积蓄已经用完，而资助者似乎并没有看到她工作的潜力。“我离关闭实验室只有一个月的时间了。”她说。然而，就在这时，她接到了罗登贝里基金会（Roddenberry Foundation）的一个意想不到的电话。这个慈善组织是为纪念《星际迷航》的编剧吉恩·罗登贝里（Gene Roddenberry）而设立的。由于哈格多恩的工作符合该基金会资助的大胆且独特的科学研究的标准，因此他们决定资助她的研究五年。自那以后，哈格多恩的研究范围不断扩大，包括了冷冻幼虫、冷冻珊瑚共生藻类和冷冻珊瑚片段，她的技术也被世界各地的实验室所采用。为了推广她的冷冻保存方法，哈格多恩举办了工作坊，并免费分享她的技术。她甚至提供了制造设备的指南，这些指南可以下载并通过3D打印机进行制造。
      与人类体外受精（IVF）一样，珊瑚受精也不是一门完美的科学。在2017年发表的一项研究中，哈格多恩及其同事表明，使用冷冻珊瑚精子进行受精的成功率显著低于使用新鲜精子的成功率，大约只有50%左右，而新鲜精子的受精成功率则超过90%。这些数据还是基于生活在同一珊瑚礁上的相邻珊瑚得出的。研究人员希望在未来通过辅助基因流来增加遗传多样性，但目前尚不清楚已经隔离了数千年的珊瑚种群是否能够产生有活力的后代，特别是在它们的精子被冷冻之后。将佛罗里达群岛的鹿角珊瑚与库拉索岛的鹿角珊瑚进行杂交繁殖的想法，是对哈格多恩方法的最极端测试。奥尼尔（O’Neil）称这是珊瑚保护领域的一次大胆尝试。“我们想做一件以前从未有人做过的事情。

▲保护生物学研究所的高级研究科学家Mary Hagedorn，自2004年以来一直是珊瑚冷冻保存技术的先驱。

图/ 史密森尼国家动物园

      马赫沃尔（Marhaver）认为他们只有5%到10%的成功几率，而她几乎没有想过现在水族箱里会有数百株健康的珊瑚。保护主义者们更习惯于关注濒危、灭绝和损失的消息，而对于这样一次“登月计划”般的成功，他们并不熟悉。随着原本不可能的事情现在成为可能，下一个障碍就是从实验室走向海洋，这是一个让许多人感到不安的飞跃。
      正如在医学实践中一样，恢复生病的生态系统的首要原则是“首要不伤害”（primum non nocere）。佛罗里达州鱼类和野生动物保护委员会（FWC）的项目和政策协调员丽莎·格雷格（Lisa Gregg）对此表示关注，该委员会的决策将决定佛罗里达州与库拉索岛珊瑚的命运。她担心的是，这些来自库拉索岛的珊瑚可能并不适合佛罗里达群岛的当地条件。卡森曾形容佛罗里达群岛具有一种“强烈而独特”的氛围。这些岛屿是由沉积物形成的，而库拉索岛和加勒比海东部岛屿则是由火山活动形成的。此外，佛罗里达群岛还面临着自己独特的一系列问题，包括传染病、沿海开发、飓风和珊瑚白化等。奥尼尔（O’Neil）说：“我们这里有很多问题。而且，在经历了这一切之后，佛罗里达州仍然存活的珊瑚很可能是最适合在佛罗里达州生活并提供可能在佛罗里达州存活的后代的珊瑚。”如果引入库拉索岛的基因，可能会导致繁殖率降低、寿命缩短或对当地疾病的抵抗力降低。这种“远交衰退”起初可能不易察觉，但会逐代削弱一个种群。引入没有经历过相同历史的基因可能会加速种群的灭绝。
然而，许多保护主义者认为，这种远交衰退的风险非常低，他们并不认为这是对佛罗里达珊瑚礁的末日预言。德国奥尔登堡大学海洋保护与恢复中心主任伊利亚娜·鲍姆斯（Iliana Baums）自1998年以来就一直在研究鹿角珊瑚。她说：“我并不太担心库拉索岛的基因会对佛罗里达本土珊瑚种群造成重大损害，但这只是基于我对其他物种文献、模型的了解等。我并没有直接的证据来支持这一点。”直接的证据需要通过重新引入来获得，但这是一个保护上的两难问题。重新引入本身是存在争议且可能具有危险性的，但同时也是了解这种影响的唯一途径。尽管如此，保护主义者们仍然需要谨慎行事，在充分了解风险和利益的基础上做出决策。

▲鹿角珊瑚曾经是加勒比海和佛罗里达群岛繁殖力最强的珊瑚种类之一。

在实验室中培育鹿角珊瑚有助于增加其数量，但由于新培育的珊瑚群体来自在正常情况下不会混合的卵子和精子，

因此将它们放归野外的计划被搁置了。

图/ 史密森尼国家动物园。

      格雷格（Gregg）从一开始就向奥尼尔（O’Neil）、马赫沃尔（Marhaver）、哈格多恩（Hagedom）以及他们的同事明确表示：“他们从一开始就知道……他们无法将珊瑚重新种植到野外。这是毫无疑问的。”她说，佛罗里达州鱼类和野生动物保护委员会（FWC）在保护佛罗里达珊瑚礁方面有一个“最近邻”政策。“对于鹿角珊瑚（Acropora palmata），我认为最近的邻居应该是古巴或伯利兹。其他可接受引入珊瑚的地区还包括墨西哥或巴哈马。但如果你从库拉索岛引进珊瑚，那与佛罗里达的距离就太远了。”
      经过近20年的研究和实验室几乎关闭的困境，哈格多恩已经厌倦了等待。她虽然理解FWC的做法，但也认为鉴于鹿角珊瑚的危急状况，应该“以限制和监控的方式”引入这些大量圈养的珊瑚：“佛罗里达现在的珊瑚太少了，简直是个笑话。” 科学家们一直在追踪鹿角珊瑚数量的急剧下降，并试图找到新的、通过有性繁殖产生的鹿角珊瑚在该地区定居的证据，但他们总是空手而归。由于这种珊瑚每年只大规模释放一次精子和卵子，缺乏自然繁殖的成功率是一个令人担忧的迹象，表明这种大规模的繁殖事件正在失败。更温暖的海水、污染、厚厚的藻类覆盖以及成熟珊瑚的稀缺都阻碍了新珊瑚的定居。无论情况如何，成功的有性繁殖——即卵子和精子的受精以产生游泳的幼虫——是如此之低，以至于无法再支持这一种群。“每年，我们似乎都在失去更多的珊瑚，而没有增加更多，因为有性繁殖不起作用，”鲍姆斯说。“我们谁也没想到这些珊瑚种群会这么快就灭绝。我认为我们中的任何一个人都没有真正意识到这一点，即使是在10年前……我认为我们已经到了需要尝试新事物的时候了。”
      奥尼尔表示，尽管珊瑚数量急剧下降，现在仍有时间尝试一种不那么极端的辅助基因流版本。既然佛罗里达-库拉索岛实验已经成功，她的团队可以考虑将来自墨西哥、巴哈马或古巴（都相对较近）的珊瑚与佛罗里达种群进行杂交。这些种群能够自然混合：虽然精子无法存活于长途旅行，但浮游幼虫可以随着洋流从巴哈马漂流到佛罗里达，因此被认为是同一亚种群的一部分。格雷格表示，她会支持任何符合FWC“最近邻”政策的鹿角珊瑚恢复项目。在此之前，这种辅助基因流将仅限于实验室和水族馆。

      2021年12月，奥尼尔告别了她从桃色幼虫养到手掌大小的鹿角珊瑚幼苗。随着项目的结束，这些珊瑚被从佛罗里达水族馆运送到莫特海洋实验室和水族馆，与这项研究中培育的其他珊瑚汇合。其中一些珊瑚被暴露在更温暖的环境中，以观察它们是否能在预测的未来更温暖的水域中更好地生存。一些珊瑚将被运送到美国各地的博物馆和水族馆。剩下的珊瑚则耐心地继续分裂、生长，一个珊瑚虫接一个珊瑚虫。它们可能永远不会被引入野外，但它们的存在为珊瑚保护开辟了一个广阔的视野。如果这样截然不同的种群可以被杂交并大量培育，那么几乎任何事情都是可能的。奥尼尔从机场收集的下一批珊瑚宝宝，只是在冷藏箱里走了一段更短的距离。

By Alex Riley, A Moonshot for Coral Breeding Was Successful
https://hakaimagazine.com/features/a-moonshot-for-coral-breeding-was-successful/