Apa yang dalam banyak hal berjudi telah lunas untuk sekelompok ahli biologi yang berdedikasi — dan mungkin bagi ilmuwan lain yang mencari cara baru untuk melestarikan spesies yang terancam.
Dengan menggunakan sperma beku untuk membuahi telur hidup, para peneliti mampu membiakkan karang elkhorn ( Acropora palmata ) dari satu wilayah geografis dengan elkhorn dari area yang berbeda, membuka jalan untuk menyelamatkan potensial bukan hanya spesies yang terancam punah dan membuatnya lebih tahan terhadap perubahan iklim., tetapi juga memberikan jalan harapan untuk memulihkan spesies lain.
"Tidak ada yang percaya kami bisa melakukan ini, " kata Mary Hagedorn, ilmuwan riset senior di Smithsonian Conservation Biology Institute dan penulis utama pada sebuah makalah yang menjelaskan karya yang dipresentasikan pada Konferensi Reef Futures di Florida minggu lalu.
“Hercules yang melakukan ini. Pekerjaan itu sangat sulit di setiap tingkatan, ”katanya.
Hagedorn dan ratusan rekannya berkolaborasi dalam proyek tersebut, yang menggunakan sperma elkhorn cryopreserved dari Florida, Puerto Rico dan Curaçao di Karibia untuk membuahi telur hidup yang dikumpulkan dari karang elkhorn di Curaçao untuk membuat larva yang kemudian dipelihara dalam tangki isolasi di pembibitan di Florida. Sejauh ini, bayi karang yang berumur satu bulan (atau yang direkrut) merupakan salah satu populasi terbesar yang dibuat dari bahan cryopreserved — dengan pengecualian manusia, kata Hagedorn.
Kolega yang mempelajari karang telah meremehkan gagasan menggunakan cryopreservasi sebagai teknik reproduksi yang dibantu, katanya. “Sangat sulit untuk membuat orang memahami betapa pentingnya proses ilmiah ini tidak hanya untuk menjaga keanekaragaman hayati tetapi juga dengan membantu proses restorasi, terutama di mana kami mencoba menciptakan karang yang lebih baik dan lebih kuat untuk masa depan, ” kata Hagedorn.
“Sangat istimewa bahwa kami membuat terobosan ini di karang elkhorn, karena mereka sangat penting untuk membangun terumbu karang dan melindungi garis pantai di seluruh Karibia, ” kata rekan penulis Kristen Marhaver. (SCBI, foto oleh Stephani Gordon) "Mampu cryopreserve sperma karang memungkinkan kita untuk menumbuhkan karang dengan cara yang sama seperti manusia telah menanam tanaman selama berabad-abad - dengan menyelamatkan keanekaragaman genetik di bank benih dan membiakkan individu terkuat dari populasi lokal untuk membantu spesies melakukan keseluruhan yang lebih baik, " kata studi tersebut. co-lead penulis Kristen Marhaver dalam siaran pers Smithsonian.
Para peneliti memilih elkhorn — karang bercabang besar yang tumbuh cepat dengan cabang-cabang seperti tanduk tebal — karena bertindak sebagai pelindung penting bagi pulau-pulau yang menghadapi kehancuran akibat naiknya lautan, dan karena pentingnya menyediakan habitat ikan di seluruh Karibia. Ini juga telah terdaftar sejak 2006 sebagai spesies yang terancam oleh National Fisheries Service.
Elkhorn telah menurun lebih dari 90 persen di Karibia — karena penyakit, dan air yang memanas.
“Sangat istimewa bahwa kami membuat terobosan ini di karang elkhorn, karena mereka sangat penting untuk membangun terumbu karang dan melindungi garis pantai di seluruh Karibia, ” kata Marhaver, seorang ilmuwan di Stasiun Penelitian CARMABI di Curaçao.
Gagasan di balik karya ini adalah untuk melihat apakah elkhorn yang hidup di perairan hangat di lepas pantai Curaçao dapat memberikan beberapa jenis atribut khusus pada elkhorn di pantai Florida dan Puerto Rico, yang sekarang mengalami suhu yang lebih hangat.
Alih-alih memindahkan elkhorn dari Curaçao ke lokasi lain — yang, meskipun mereka adalah spesies yang sama, berpotensi memperkenalkan jamur atau bakteri baru ke perairan non-asli itu — mereka memutuskan untuk kawin silang antara sperma dan telur elkhorn dari berbagai lokasi.
Tetapi para peneliti pertama-tama harus menangkap sperma dan telur — yang melibatkan waktu, dan, sedikit keberuntungan. Elkhorn, seperti halnya semua karang, adalah hermafrodit, dan karenanya melepaskan kedua telur dan sperma secara bersamaan.
Diketahui bahwa elkhorn bertelur setahun sekali pada bulan Agustus di Karibia, biasanya sekitar bulan purnama. Untuk mendapatkan sperma, penyelam biasanya turun ke terumbu, dan mencari sinyal bahwa elkhorn sedang "terbenam", atau memegang bundel sperma-telur. Mereka hanya memegang bundel itu selama sekitar setengah jam, jadi penyelam harus dengan cepat melemparkan jaring sutra buatan ke atas bundel itu - yang terlihat hampir seperti jerawat - dan menunggu mereka dilepaskan, kata Hagedorn. Jaring menggerakkan bundel mengambang ke dalam alat pengumpul, dan para ilmuwan nantinya dapat memisahkan sperma, cairan susu, dari telur.
Keduanya hanya dapat bertahan selama sekitar lima hingga tujuh jam — yang membuat gagasan untuk membiakkan Curaçao elkhorn dengan seekor elkhorn Florida adalah proposisi yang rumit. Namun pada 2007 Hagedorn dan rekan-rekannya mengembangkan teknik untuk membekukan sperma. Mereka memulai bank sperma di Puerto Rico pada 2008 dan yang lainnya tak lama kemudian di Florida. Sperma beku itu digunakan untuk membuahi telur hidup yang mereka kumpulkan di Curaçao.
Namun, proses pengumpulan tidak berjalan dengan lancar di Curaçao. Terumbu itu dekat dengan pantai, yang memudahkan akses — penyelam baru saja mengarungi peralatan mereka. Tetapi Hagedorn dan rekan-rekannya tidak sepenuhnya yakin kapan Elkhorn di Curaçao muncul. Dengan bulan purnama di akhir Juli dan satu lagi di Agustus, mereka tidak mau mengambil risiko. Jadi, selama enam minggu, para ilmuwan bersiap untuk pengumpulan, dan penyelam pergi ke terumbu — setiap malam — sampai, akhirnya mereka menyaksikan bibit besar selama dua hari pada awal September, hampir dua minggu setelah bulan purnama Agustus.
Para peneliti menggunakan sperma segar dari Curaçao untuk membuahi telur-telur segar itu. Mereka juga menciptakan tiga kumpulan salib lainnya. Mereka menggunakan sperma elkhorn beku dari Curaçao, Florida dan Puerto Rico masing-masing untuk membuahi telur elkhorn dari Curaçao.
Tidak mengherankan, sperma segar melakukan lebih baik daripada yang beku — tingkat pembuahan 91 persen, dibandingkan dengan 37 hingga 82 persen untuk sperma Curaçao beku, 3 hingga 19 persen untuk sperma Florida beku, dan 0 hingga 24 persen untuk beku Puerto Rico sperma. Hagedorn mengatakan itu sering tergantung pada kualitas telur, yang bervariasi selama dua malam. Dan, sperma beku dalam beberapa kasus telah di es selama 10 tahun; hari ini, teknik kriopreservasi lebih baik, dan kemungkinan akan mengarah pada tingkat keberhasilan yang lebih tinggi, katanya.
Dan meskipun karang adalah spesies yang sama, mereka memiliki beberapa perbedaan genetik, sehingga ketidakcocokan biologis juga menjadi masalah, kata Hagedorn. "Tapi itu berhasil, itu yang utama, " katanya.
Para peneliti berharap untuk mengumpulkan dan mengirim 100.000 larva yang dibuahi, tetapi hanya mampu menciptakan 20.000. Pada satu bulan, 55 persen dari remaja yang dibuat dari sperma beku, dan 81 persen dari mereka yang dibuat dengan sperma segar, masih hidup di dua lembaga, Laboratorium Laut Mote dan Pusat Konservasi Akuarium Florida, di mana mereka sedang dipantau. Itu sukses besar, kata Hagedorn.
"Saya pikir yang terbaik yang pernah saya lakukan adalah empat persen, " katanya. "Tumbuhnya sangat fenomenal."
Langkah selanjutnya adalah menunjukkan bahwa mereka bisa matang. Dan harapannya adalah mempercepat pematangan itu — menggunakan teknik yang dikembangkan oleh Mote — untuk membuat mereka muncul pada usia tiga tahun, bukannya tujuh, kata Hagedorn.
Dan akhirnya, dia ingin menemukan cara untuk membawa elkhorn baru yang mungkin lebih tangguh ke laut. “Ketika kami mencoba membuat alat yang lebih baik untuk restorasi, kami harus dapat mencobanya di alam liar, ” kata Hagedorn. "Kalau tidak, mengapa membuatnya?"
Karena mereka kawin silang, itu membuktikan bahwa mereka adalah spesies yang sama — meskipun terisolasi, spesies yang jauh secara geografis. Terlepas dari kesamaan, pengenalan ke alam liar tidak bisa dianggap enteng, kata Hagedorn. "Kita harus sangat berhati-hati dalam bagaimana kita melakukan itu."
Pendanaan untuk proyek ini disediakan oleh Paul G. Allen Philanthropies, Yayasan Keluarga Paul M. Angell dan Dana Keluarga Volgenau-Fitzgerald.
