人类骨移植可能很复杂。早期，通常需要进行两次手术，第一次从身体的一部分取骨，第二次将骨移植到身体的另一部分。几十年来，科学家们一直在努力通过使用人造骨代替真实骨来简化这一过程。珊瑚在结构上与人类骨骼非常相似，是迄今为止最有希望的替代品之一。不幸的是，珊瑚骨骼由碳酸钙构成，它会在人体内分解，在新生骨骼在其上生长之前就消失了，因此无法直接使用。虽然研究人员已经开发出一种变异的珊瑚，在移植后不会那么快降解，但挑战仍然存在。科学家们希望更多地了解珊瑚骨骼是如何形成的，以便改进在人体骨移植中使用珊瑚的过程，因为人类骨骼和珊瑚骨骼在结构上是相似的。他们的发现也可能使科学家们更接近于寻找治疗人类骨折的新方法，以及治疗更深层次的骨骼和脊柱问题。此外，这些见解还有助于保护珊瑚礁，目前珊瑚礁正面临着日益增长的威胁，包括海洋温度升高、污染物、海洋酸化和海平面上升。
“构建骨骼这样复杂的过程必须在生命的最早阶段构思和启动，”巴伊兰大学化学教授吉尔·古伯斯说，他是一个以色列科学家团队的成员，该团队被认为是第一个确定幼年珊瑚从游泳阶段转向定居阶段（此时形成骨骼）的阶段。
此外，他们还能够确定该过程的每个阶段产生的特定蛋白质，从而深入了解珊瑚骨骼的成熟过程，这一过程被称为矿化。“这就像建造一栋成功的摩天大楼。如果你想建造一栋，你需要从很多不同的层面了解很多事情，”古伯斯说。
“了解这一过程可以提高我们预测气候变化对珊瑚种群数量和群落结构影响的能力，”海法大学利昂·H·查尼海洋科学学院的科学家、研究团队成员塔利·马斯说。“珊瑚礁正在全球范围内退化。与许多其他无脊椎动物物种一样，与成年珊瑚相比，珊瑚幼体的发育对环境变化更为敏感。”她补充说，“我们的研究可能有助于满足珊瑚幼体在生命初期的需求，从而增加它们在不断变化的海况中生存和长寿的机会。”
古伯斯表示赞同。“就像我们能够满足新生儿发展所需的营养一样，了解矿化过程以及它们如何受到温度变化或海洋酸化的损害，可以让我们为珊瑚提供它们克服这些变化所需的分子，”他说。除了古伯斯和马斯之外，该团队还包括来自以色列魏茨曼科学研究所的阿纳特·阿基瓦和伊多·平卡斯博士。他们的研究发表在《自然·通讯》杂志上。
古伯斯说，他们的发现还可以改善珊瑚骨移植。“我把移植比作修车。我们可以把一辆赛车的发动机‘植入’到另一辆车（比如大众甲壳虫）的身体里，而且我们会非常成功。然而，了解每个发动机工作的细节……将使我们能够避免不兼容的问题。短期内，是的，汽车会跑，并且很可能会完成任务，但长期会存在一些问题，这会缩短它的寿命。”
古伯斯补充说：“骨替代品也是如此，也可能出现不良副作用。”“从根本上了解矿化过程的细节，就像确切知道发动机的每个部件的作用，以及需要放入什么才能使其完美运行。”
珊瑚以自由漂浮在海中的浮游生物息肉开始生命。最终，息肉会定居并开始形成骨骼。研究人员表示，在这个时期，息肉会非常快速地分泌碳酸钙，以形成和保护珊瑚礁群落；息肉到定居阶段的正常发育对于珊瑚礁的正常发育至关重要。
古伯斯解释说：“在红海珊瑚繁殖季节，我们用特制的网收集了新生的游泳个体——浮浪幼虫，并将它们带到实验室进行检查，并继续生长和发育。”科学家们将珊瑚放在装有海水的培养皿中，重现了它们在海中发现的相同条件。然后，他们在不同的发育阶段对它们进行了研究，分析了骨骼的生产过程。
科学家们还研究了游泳阶段和定居阶段的基因表达。古伯斯说，这些发现的直接意义在于理解珊瑚礁的形成过程，并指出这些信息在“保护海洋生物免受气候变化相关的生态破坏”方面可能很有价值。
古伯斯补充说：“在这项研究中，我们发现了珊瑚骨骼生长如何被调控，”这一发现“将推动人体骨移植新生物技术的发展。尽管我们离理解人类骨骼形成机制还有很长的路要走，但目前的研究是在识别负责该过程的基因和蛋白质方面迈出的重要一步。”
玛琳·西蒙斯为Nexus Media撰稿，该媒体是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻社。
