Les récifs coralliens sont depuis longtemps confrontés à des problèmes tels que la surpêche, le réchauffement climatique et la pollution, mais ils sont également menacés par la lenteur avec laquelle ils se régénèrent.

Reproduire, le corail libère du sperme et des œufs et forme des larves, qui ensuite nagent et s'attachent à une surface, où ils commencent à se développer en polypes coralliens et à se développer. Ils font face à une variété de concurrents, et la plupart ne survivent pas. S'ils survivent, il faut des années pour que le corail soit capable de se reproduire, et encore plus longtemps pour que des récifs entiers se forment.

Des chercheurs du Carl R. Woese Institute for Genomic Biology (IGB) de l'Université de l'Illinois veulent augmenter le taux de régénération des coraux en créant un nouveau foyer pour les larves de corail :des structures artificielles qui encouragent la fixation des larves et découragent la croissance des espèces concurrentes.

La recherche sera dirigée par Amy Waggoner Johnson, membre du corps professoral de l'IGB, professeur de sciences mécaniques et d'ingénierie, ainsi que quatre co-PI, dont Bruce Fouke, professeur à l'IGB, Professeur de géologie et de microbiologie, Gabriel Juarez, Professeur adjoint de sciences et d'ingénierie mécaniques, Forêt Rohwer, Professeur de biologie à l'Université d'État de San Diego, Kristen Marhaver, et collaborateur Mark Vermeij. Marhaver et Vermeij sont deux éminents scientifiques du corail à la station de recherche CARMABI, un site de terrain sur l'île caribéenne de Curaçao qui étudie les récifs coralliens, et le site du travail de terrain pour cette recherche.

L'année dernière, Waggoner Johnson a eu l'idée d'appliquer ses recherches sur la régénération osseuse à la recherche sur les coraux.

"Nous avons pensé que ce serait vraiment intéressant si nous pouvions prendre certaines des choses que nous avons apprises de l'ingénierie tissulaire - les cellules interagissant avec les matériaux et quels types de facteurs influencent les cellules... et appliquer cela à la reproduction des coraux, " elle a dit.

Elle utilisera sa formation en science des matériaux pour concevoir des structures artificielles sur lesquelles les larves de corail pourront s'installer, tandis que Juarez construira un réservoir d'eau pour tester comment les larves interagissent avec les structures et l'écoulement de l'eau.

"Quand vous regardez de plus près, il s'avère que ces organismes sont capables de ressentir des choses, comme les gradients chimiques et les forces fluides, " Juarez a dit. "Ils ont des petits systèmes de détection compliqués. Ils n'ont pas été beaucoup étudiés de cette façon. Ce travail, espérons-le, nous permettra au moins de savoir s'ils sont réellement un peu plus autonomes que nous le pensons. »

En testant différents matériaux, ils apprendront quels matériaux et structures de surface sont parfaits pour la fixation des larves.

« Une fois que nous comprendrons mieux la surface, alors nous devrions être en mesure de reproduire cette surface sur quelque chose de plus grand qui soit déployable à plus grande échelle, " Wagoner Johnson a déclaré. " L'idée est de mieux comprendre les interactions immédiates et de le faire de manière très systématique. "

Fouké, qui étudie les récifs coralliens de Curaçao depuis près de 30 ans, fournira le contexte géobiologique global de l'écologie et de l'évolution des récifs. Il fera également des analyses détaillées du squelette de corail au fur et à mesure de sa croissance.

L'équipe est financée par une subvention de recherche sur la convergence croissante de la NSF sur trois ans, qui encourage la collaboration entre des scientifiques qui ne travaillent généralement pas ensemble.

En tant que mélange d'ingénieurs et de biologistes, l'équipe devra d'abord en apprendre davantage sur les domaines de l'autre. Ils le feront à travers une série d'ateliers à la station de recherche CARMABI à Curaçao, qui abrite certains des plus grands experts mondiaux de la culture des larves de corail.

"Ils nous apprendront la culture larvaire, prélèvement d'échantillons, nous devrons donc apprendre à plonger avant de partir, " a déclaré Waggoner Johnson. " Ensuite, nous leur apprendrons quelques principes d'ingénierie, un peu de mécanique des fluides, un peu de science des matériaux, et impression 3D. De cette façon, nous allons fertiliser les disciplines de manière très ciblée. »

Ce faisant, l'équipe espère créer un nouveau domaine de recherche :l'ingénierie des récifs coralliens.

"Il n'y a pas beaucoup de travail qui a été fait dans ce domaine, " Wagoner Johnson a déclaré. "Nous pensons vraiment que le potentiel est là pour avoir un impact significatif."

C'est une bonne nouvelle pour les récifs coralliens, qui apportent la sécurité alimentaire, biodiversité, et même la croissance économique de la pêche et du tourisme.

"Nous voyons dans les nouvelles tout le temps que les récifs coralliens sont en danger, et il existe de nombreuses statistiques sur la façon dont ils meurent, " Wagoner Johnson a déclaré. " Être capable de régénérer plus efficacement le corail peut contribuer un peu à résoudre le problème de la perte des récifs coralliens. "