Selama enam minggu selama musim panas yang lalu, Mary Hagedorn menunggu di pulau Curaçao selama satu malam dalam setahun ketika karang elkhorn - karang bercabang besar yang menyerupai tanduk rusa - bertelur. Akhirnya, saat musim panas tumpah ke bulan September, karang yang terancam lingkungan melepaskan awan telur dan bundel sperma yang sangat luas. Hagedorn memiliki apa yang dia tunggu-tunggu: telur koral segar untuk disilangkan dengan sperma cryopreserved 10 tahun, atau beku.

Hagedorn adalah profesor tambahan di Institut Biologi Kelautan Hawaii dan ilmuwan riset di Institut Biologi Konservasi Smithsonian. Dia telah membuat nama untuk dirinya sendiri karena menciptakan bidang cryobiologi karang, praktik mempelajari bagaimana sel-sel karang merespons pada suhu dingin, dan mengeksplorasi apakah membekukan karang dengan nitrogen cair dapat membantu melestarikan dan memperluas populasi karang yang terancam punah atau terancam. Hagedorn juga membantu menciptakan repositori genom pertama untuk sperma karang. Tujuannya di Curaçao adalah untuk menyilangkan sperma berumur 10 tahun dengan telur segar yang dikumpulkan dari Karibia barat untuk menentukan apakah sperma karang beku dari satu daerah di Karibia dapat dicairkan dan disilangkan dengan telur karang dari spesies yang sama di daerah lain.

Cryobiology dulunya adalah film futuristik. Saat ini, mungkin itulah yang menyelamatkan terumbu karang di masa depan. Pada bulan Oktober, Panel Antarpemerintah untuk Perubahan Iklim PBB mengeluarkan laporan khusus yang memperkirakan hilangnya 70 hingga 90 persen terumbu karang di seluruh dunia karena perubahan iklim. Ini penting, karena terumbu karang adalah rumah bagi lebih dari seperempat dari semua kehidupan laut di beberapa titik dalam siklus hidupnya, termasuk banyak spesies ikan yang kita makan.

Medium berbicara dengan Hagedorn dan sesama postdoctoral Jonathan Daly, yang membantu penelitiannya.

Medium: Mari kita mulai dengan dasar-dasarnya. Mengapa cryobiologi karang penting?

Mary Hagedorn: Cryobiologi karang dapat membekukan dan menyimpan [sel hidup] dari daerah terumbu yang terancam. Kemudian, bahan ini dapat dicairkan dan digunakan untuk menyegarkan kembali populasi yang rusak atau memulai kembali lautan di masa depan.

Karang Elkhorn dulunya cukup banyak di seluruh Karibia, tetapi sekarang merupakan salah satu karang yang paling terancam. Bagaimana cryobiologi dapat digunakan untuk memulihkannya?

Hagedorn: Coral menelurkan hanya beberapa malam setiap tahun dan hanya beberapa jam setiap malam. Oleh karena itu, kami sangat dibatasi dalam waktu yang tersedia untuk mempelajari dan memahami bagaimana sel-sel karang dapat merespons berbagai prosedur kriobiologis. Salah satunya disebut aliran gen terbantu, dimana gen [karang] dari daerah lain dapat meningkatkan kelangsungan hidup populasi terpencil dari spesies yang sama. Aliran gen yang dibantu telah terbukti bekerja pada beberapa populasi karang antara karang Northern dan Central Great Barrier Reef. Namun, [dalam kasus itu] mereka benar-benar memindahkan koloni, sehingga mereka menyeberangi telur dan sperma segar dari dua daerah. Kami sedang mengembangkan alat untuk aliran gen terbantu dengan menggerakkan sperma beku. Ini penting karena sebagai populasi yang terpecah-pecah, mereka mungkin tidak lagi bertelur pada malam yang sama, sehingga menyebabkan lebih banyak isolasi dan hilangnya keanekaragaman genetik. Ini sudah terjadi pada populasi elkhorn yang terancam di Florida Keys.

Jadi Anda akhirnya mendapatkan telur segar untuk disilangkan dengan sperma cryopreserved 10 tahun Anda di Curaçao?

Hagedorn: Itu adalah proses yang sangat, sangat panjang, karena itu adalah bibit split, yang berarti ada dua bulan penuh pada bulan Agustus. Ketika itu terjadi, biasanya karang akan bertelur dua kali. Mungkin satu waktu lebih baik dari yang lain, tetapi Anda akan mendapatkan materi dua kali. Di Curaçao, itu tidak terjadi. Faktanya, mereka tidak muncul sampai hari terakhir, dan kami menunggu enam minggu. Itu brutal. Saya adalah orang pantai, tetapi saya sangat menyesal untuk rekan-rekan saya yang menyelam setiap malam selama enam minggu.

Apakah ini berarti Anda akan melepaskan persilangan karang ini ke daerah terumbu karang elkhorn yang rendah?

Hagedorn: Itu mungkin tidak boleh terjadi segera. Ada masalah perijinan yang sangat ketat. Saya tidak tahu jawabannya. Tugas kita adalah membuktikan sains, untuk menguji pembuahan dengan sperma cryopreserved. Kemudian, langkah selanjutnya adalah berbicara dengan manajer. Kami mengadakan pertemuan pada bulan Desember untuk membicarakan hasil kami dan melihat apa yang kami lakukan dari sana.

Secara realistis, seberapa cepat kita dapat berharap untuk melihat cryopreserved coral yang digunakan dalam praktik konservasi terumbu karang?

Hagedorn: Saat ini, kami mencoba untuk mendapatkan segudang potongan bergerak untuk bekerja bersama, seperti menabung sperma, memindahkan sel-sel beku ini ke lokasi yang benar, mendapatkan izin untuk pekerjaan ini, mendapatkan telur segar yang diperlukan untuk pekerjaan ini - [ yang berarti] berminggu-minggu yang panjang menunggu populasi karang untuk bertelur - menilai dan membuahi telur dengan sperma beku dan dicairkan, membesarkan larva, mendorong pemukiman, dan membesarkan pemukim. Proses ini bertahun-tahun dalam pembuatan.

Adakah harapan bagi karang untuk beradaptasi secara alami dengan laut yang menghangatkan?

Jonathan Daly: Kita bisa melihat koral di sini di Teluk Kaneohe, Hawaii, untuk beberapa jawaban. Pada tahun 1970, Paul Jokiel, di Institut Biologi Kelautan Hawaii, membawa lima spesies ke dalam penangkaran dan membuat mereka terkena suhu yang tinggi. Sekitar 80 persen koral mati. Baru-baru ini, percobaan yang sama ini diulangi dengan tangki yang sama, spesies yang sama, dan profil tekanan suhu yang sama, tetapi lebih dari 40 tahun kemudian. Hebatnya, 80 persen terumbu karang hidup. Jelas, diberikan waktu yang cukup, karang dapat beradaptasi dengan beberapa perubahan suhu lautan. Ini adalah peristiwa pemanasan yang cepat dan berulang yang paling merusak populasi karang, karena pemanasan mengganggu reproduksi. Tanpa reproduksi, adaptasi tidak akan terjadi.

Apa berikutnya?

Hagedorn: Kami akan fokus pada beberapa bidang selama beberapa tahun ke depan. Pertama, mengembangkan metode pelestarian untuk fragmen-fragmen kecil karang sehingga kita tidak lagi selalu dibatasi oleh reproduksi karang. Jika berhasil, "microfragments" ini dapat dibekukan sepanjang tahun dan kemudian dapat dicairkan dan digunakan untuk secara cepat membuat karang baru. Ini dapat dipelihara di penangkaran atau ditempatkan kembali di terumbu setelah izin yang sesuai tersedia.

Dua, mengembangkan teknik "throughput tinggi". Sampai saat ini, proses kriopreservasi, seperti pembekuan embrio, hanya menghasilkan ratusan larva beku dan dicairkan pada akhir hari. Untuk menjadi teknik pemulihan yang sukses, kita harus menghasilkan ratusan ribu dalam beberapa jam. Ini membutuhkan proses yang lebih cepat dan lebih mekanis untuk pembekuan dan pencairan.

Tiga, mengembangkan bank satwa liar yang lebih kuat dan tersebar di seluruh dunia, dan mungkin di luar angkasa, yang dapat dengan aman memelihara bahan karang selama satu tahun hingga puluhan atau ratusan tahun.

Karang di luar angkasa?

Hagedorn: Banyak yang harus kami lakukan sebelum kami siap menyimpan materi cryopreserved dengan aman di ruang angkasa, tetapi kami membutuhkan jenis penyimpanan yang sama dengan yang kami miliki untuk benih di Svalbard [Global Seed Vault]. Berbagai lokasi di ruang angkasa memungkinkan kita untuk menyimpan materi cryopreserved dengan aman pada minus 196 derajat Celcius. Kita perlu mengembangkan perlindungan yang cukup untuk biomaterial untuk melindunginya dari kerusakan radiasi.