随着海洋温度的不断上升，生态系统的破坏在近几十年中加速，珊瑚礁正面临日益严峻的威胁。保护和恢复生物多样性珊瑚样本的能力已成为全球海洋健康和未来的重要优先事项。
一个跨学科的研究团队证明，活珊瑚可以通过一种称为等时玻璃化的新技术进行保存。该过程需要选择珊瑚碎片并在低温下保存，然后再进行恢复。关键在于，这一过程能够使珊瑚迅速冷却至零下196摄氏度（接近零下321华氏度），而不会形成冰，因为冰对珊瑚及大多数生物物质都是致命的。
该项目的主要作者马修·鲍威尔-帕尔姆博士表示：“这项工作是一个跨学科的合作，将珊瑚保护专家与低温热力学专家结合在一起。”他补充道：“正是这种基本热力学的进步与珊瑚生物学和畜牧业的基本进展相结合，使我们在珊瑚冷冻保存方面取得了突破性的成功。”
研究小组的成果发表在《自然通讯》杂志上。除了鲍威尔-帕尔姆，史密森国家动物园和保护生物学研究所的玛丽·哈格多恩博士、e·迈克尔·亨利博士以及加州大学伯克利分校的鲍里斯·鲁宾斯基博士也参与了这项研究。
Powell-Palm是德州农工大学J. Mike Walker '66机械工程系的助理教授，他与Rubinsky共同领导了等时玻璃化技术的研究。哈格多恩和亨利则将这项技术应用于现实世界，专注于夏威夷海洋生物研究所的珊瑚碎片保护。
珊瑚礁是地球上最丰富多样的生态系统之一，对于确保粮食安全和保护海岸线至关重要，是近四分之一海洋生命形式的栖息地。以往的冷冻保存方法是在珊瑚繁殖时收集其生殖物质，而珊瑚的繁殖仅限于一年中的几天，且通常发生在难以接近的地方。开发一种不受珊瑚繁殖时间限制的技术，使得在全年任何时候都能提取和保存珊瑚成为可能。
为了在不结冰的情况下保存珊瑚碎片，研究人员首先对样本进行漂白——在此过程中，一种共生的光合藻类会从珊瑚中去除。在自然界中，漂白通常与珊瑚的过度压力相关，并导致生物体饥饿。然而，研究发现，通过不漂白的等时玻璃化，藻类能够产生冰袋。
一旦去除，研究人员可以将漂白的珊瑚碎片保存在玻璃状态，方法是将其放入化学溶液中，并储存在专门的铝容器中，然后用液氮快速冷却。接着，在20分钟内逐渐重新引入过滤过的海水，使珊瑚升温并恢复活力。
尽管这项技术在科学上相对复杂，但鲍威尔-帕姆表示，它的最大优势之一是所需的技术非常简单。
鲍威尔-帕姆指出：“与其他需要激光、电磁装置或其他高科技实验室设备的紧急玻璃化技术相比，我们的等时玻璃化方法非常适合现场应用。”
“它不需要移动部件或电子设备，并且该协议可以由没有热力学背景的现场技术人员实施。这对任何保护技术的实用性至关重要，因为在真正的海洋野外站部署时，许多实验室共同的高科技实验室基础设施将无法使用。从纯技术角度来看，该技术简单、坚固耐用，适合现场使用。”
展望未来，研究人员正在努力减少整个过程中对珊瑚的压力。尽管研究人员成功保存并恢复了一种珊瑚，但观察到的寿命仅为解冻后的24小时。通过减少对珊瑚的整体压力，研究人员希望实现玻璃化过程的长期生存，并将该技术迅速应用于现实世界的保护工作中。
鲍威尔-帕尔姆表示：“每个人都从世界海洋的健康中受益，无论是通过吃鱼，生活在受益于珊瑚礁旅游业的沿海社区，还是仅仅享受在海滩上散步。珊瑚礁对我们海洋的基本健康至关重要，对濒危珊瑚物种进行低温保护可以帮助确保这些宝贵而奇妙的生物不会灭绝。”
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