Le barriere coralline hanno a lungo affrontato problemi come la pesca eccessiva, riscaldamento globale e inquinamento, ma sono anche minacciati dalla lentezza con cui si rigenerano.

Per riprodurre, i coralli rilasciano sperma e uova e formano larve, che poi nuotano intorno e si attaccano a una superficie, dove iniziano a svilupparsi in polipi di corallo e crescere. Affrontano una varietà di concorrenti, e la maggior parte non sopravvive. Se sopravvivono, ci vogliono anni perché il corallo sia in grado di riprodursi, e anche più a lungo per la formazione di intere scogliere.

I ricercatori del Carl R. Woese Institute for Genomic Biology (IGB) dell'Università dell'Illinois vogliono aumentare il tasso di rigenerazione dei coralli creando una nuova casa per le larve di corallo:strutture artificiali che incoraggiano l'insediamento delle larve e scoraggiano la crescita delle specie concorrenti.

La ricerca sarà guidata dalla docente dell'IGB Amy Wagoner Johnson, professore di scienze meccaniche e ingegneria, insieme a quattro Co-PI tra cui la facoltà IGB Bruce Fouke, Professore di Geologia e di Microbiologia, Gabriel Juarez, Professore Associato di Scienze e Ingegneria Meccanica, Foresta Rohwer, Professore di Biologia alla San Diego State University, Kristen Marhaver, e collaboratore Mark Vermeij. Marhaver e Vermeij sono due eminenti scienziati del corallo presso la CARMABI Research Station, un campo sull'isola caraibica di Curaçao che studia le barriere coralline, e il sito del lavoro sul campo per questa ricerca.

L'anno scorso, Wagoner Johnson ha avuto l'idea di applicare la sua ricerca sulla rigenerazione ossea alla ricerca sui coralli.

"Abbiamo pensato che sarebbe stato davvero interessante se potessimo prendere alcune delle cose che abbiamo imparato dall'ingegneria dei tessuti:le cellule che interagiscono con i materiali e quali tipi di fattori influenzano le cellule... e applicarle alla riproduzione dei coralli, " lei disse.

Userà il suo background nella scienza dei materiali per progettare strutture artificiali in cui le larve di corallo possano stabilirsi, mentre Juarez costruirà un serbatoio d'acqua per testare come le larve interagiscono con le strutture e il flusso dell'acqua.

"Quando guardi più da vicino, si scopre che questi organismi sono in grado di percepire le cose, come gradienti chimici e forze fluide, " Ha detto Juarez. "Hanno piccoli sistemi di rilevamento complicati. Non sono stati studiati molto in questo modo. Speriamo che questo lavoro ci permetta almeno di capire se in realtà sono un po' più autonomi di quanto pensiamo".

Testando diversi materiali, impareranno quali materiali e strutture superficiali sono ideali per l'insediamento delle larve.

"Una volta che abbiamo capito di più sulla superficie, allora dovremmo essere in grado di replicare quella superficie su qualcosa di più grande che sia dispiegabile su scala più ampia, " Wagoner Johnson ha detto. "L'idea è di capire di più le interazioni immediate e farlo in un modo molto sistematico".

Fouke, che da quasi 30 anni studia le barriere coralline di Curaçao, fornirà il contesto geobiologico complessivo dell'ecologia e dell'evoluzione dei reef. Farà anche analisi dettagliate dello scheletro di corallo mentre cresce.

Il team è finanziato da un NSF Growing Convergence Research Grant di tre anni, che incoraggia la collaborazione tra scienziati che in genere non lavorano insieme.

Come un mix di ingegneri e biologi, il team dovrà prima imparare di più sui reciproci campi. Lo faranno attraverso una serie di workshop presso la Stazione di ricerca CARMABI a Curaçao, che ospita alcuni dei maggiori esperti mondiali sulla coltura delle larve di corallo.

"Ci insegneranno la cultura larvale, raccolta di campioni, quindi dovremo imparare a fare immersioni prima di andare, " disse Wagoner Johnson. "Allora insegneremo loro alcuni principi di ingegneria, un po' di meccanica dei fluidi, un po' di scienza dei materiali, e stampa 3D. In questo modo faremo incrociare le discipline in modo molto mirato".

Così facendo, il team spera di creare una nuova area di ricerca:l'ingegneria della barriera corallina.

"Non c'è molto lavoro che è stato fatto in questo settore, " Wagoner Johnson ha detto. "Pensiamo davvero che ci sia il potenziale per avere un impatto significativo".

Questa è una buona notizia per le barriere coralline, che portano sicurezza alimentare, biodiversità, e anche la crescita economica dalla pesca e dal turismo.

"Lo vediamo nelle notizie tutto il tempo che le barriere coralline sono in pericolo, e ci sono molte statistiche su come stanno morendo, " Wagoner Johnson ha detto. "Essere in grado di rigenerare in modo più efficiente il corallo può contribuire un po' a risolvere il problema della perdita delle barriere coralline".