Cumi-cumi raksasa yang terulur di punggung kami dan ekor model paus setinggi 45 kaki yang menjulang di atas kepala kami di Museum Nasional Ocean's Ocean Hall membuatnya mudah untuk membayangkan kita duduk di terumbu karang. Mary Hagedorn, seorang ahli biologi kelautan dari Smithsonian Conservation Biology Institute, membuat sketsa pemandangan: “Katakan saja itu semua satu spesies. Kita bisa membayangkan Acropora palmata . Mereka terlihat seperti sequoias. Mereka adalah karang raksasa, dan ada ratusan dari mereka di depan kita. ”
Spesies yang terancam punah, juga dikenal sebagai karang elkhorn karena cabang-cabangnya menyerupai tanduk rusa, ditemukan di perairan dangkal di seluruh Karibia. Setahun sekali, pada bulan Agustus atau September, spesies bereproduksi secara seksual dalam suatu metode yang disebut “pemijahan siaran.” Menggunakan bulan, matahari terbenam (yang mereka rasakan melalui fotoreseptor) dan bahan kimia yang memungkinkan mereka untuk “saling mencium” satu sama lain, koloni tetangga bersinkronisasi. pemijahan mereka. Selama dua hingga empat malam, setiap polip karang individu pada suatu koloni melepaskan satu bundel telur dan sperma ke dalam kolom air. Kantung-kantung itu, yang digambarkan Hagedorn tampak seperti kumpulan anggur, melayang ke permukaan tempat mereka pecah, bercampur dengan yang dari koloni lain dan saling membuahi satu sama lain.
Hagedorn telah menyaksikan total 63 bibit dari sepuluh spesies berbeda, termasuk Acropora palmata, di Karibia dan Pasifik. "Kita akan memiliki beberapa di depan kita pergi dan mungkin beberapa ke kiri dan beberapa ke kanan di populasi itu, " katanya, melambaikan tangannya seolah-olah memimpin orkestra karang pemijahan di karang imajiner kita.
Terumbu karang adalah rumah bagi seperempat dari semua spesies laut. Mereka melindungi garis pantai dari angin topan dan tsunami dan merupakan sumber biofarmasi potensial. Tetapi dalam 30 tahun terakhir, 80 persen karang yang mengejutkan telah dihancurkan di Karibia saja. Penyakit karang merajalela karena kualitas air memburuk, dan pembakaran bahan bakar fosil telah meningkatkan jumlah karbon dioksida yang dilarutkan dalam air laut, yang pada gilirannya meningkatkan keasaman air. Endapan kerangka karang, yang membentuk terumbu, terkorosi dalam air asam seperti gigi dalam soda. Sekitar sepertiga dari semua karang terancam punah, dan beberapa ahli karang mengatakan bahwa kita bisa kehilangan terumbu seperti yang kita ketahui pada tahun 2050.
Hingga tujuh tahun yang lalu, Hagedorn mempelajari ikan. Tetapi setelah berhasil beberapa embrio cryopreserving ikan - yaitu, membekukan dan menyimpannya untuk digunakan nanti - dia pikir dia mungkin dapat menerapkan beberapa teknik yang sama untuk karang. Pada tahun 2004, untuk menjadi lebih dekat dengan pemijahan karang, ia pindah dari Washington, DC ke pantai timur laut Oahu, di mana ia ditempatkan di Institut Biologi Kelautan Hawaii di Pulau Kelapa. Dia telah menciptakan repositori beku sperma sel dan embrionik yang beku pertama. "Bank sperma, " dengan sampel dari karang elkhorn dan karang jamur Hawaii, adalah semacam polis asuransi, dalam arti mereka dapat disadap satu, 50 atau bahkan 1.000 tahun dari sekarang untuk memulihkan dan menambah keragaman genetik pada populasi yang sekarat. “Masalah saya adalah saya merencanakan yang terburuk dan berharap yang terbaik, ” katanya. “Ini harga yang sangat murah untuk membuat bank beku. Dan, biaya untuk tidak melakukannya sangat besar. Tidak masuk akal untuk tidak melakukannya. ”
Hagedorn telah menyaksikan total 63 bibit dari 10 spesies berbeda di Karibia dan Pasifik. (Mary Hagedorn) 
Sekitar sepertiga dari semua karang terancam punah, dan beberapa ahli karang mengatakan bahwa kita bisa kehilangan terumbu seperti yang kita ketahui pada tahun 2050. (Mike Henley di National Zoo) 
“Jika kita kehilangan terumbu karang kita, itu akan menjadi ekosistem pertama yang kita hilangkan ketika manusia masih hidup. Itu akan menjadi jam tangan kita dan sebagian besar karena kita. Saya pikir itu tidak dapat diterima, ”kata Hagedorn, di sebelah kanan. (Jim Daniels) 
Mary Hagedorn telah menciptakan repositori beku karang sperma yang pertama. "Bank sperma, " dengan sampel dari karang elkhorn, yang diperlihatkan di sini, dan karang jamur Hawaii, adalah sejenis polis asuransi. (Carlos Villoch / Spesialis Saham / Corbis) Tantangan bagi Hagedorn adalah berada di tempat yang tepat pada waktu yang tepat. Di Oahu, ia dalam posisi siap ketika karang jamur Hawaii muncul dua hari setelah bulan purnama pada bulan Juni, Juli, Agustus dan September. Seiring waktu, ia telah mengubah metodenya untuk mengumpulkan gamet. Ketika karang mulai "diatur, " yang berarti mereka menjadi berjerawat dengan bundel telur-sperma yang siap untuk dilepaskan, Hagedorn dan tim penyelamnya memasang jaring yang bagus dan pas di atas karang individu. Di internet ada corong plastik, melekat pada cangkir spesimen, dan pelampung. Setelah karang bertelur, para pembuat kayak mengumpulkan sampel dan membawanya ke pantai. “Kami benar-benar berharap bahwa ini adalah jenis proses yang dapat kami ajarkan kepada hampir semua ilmuwan, dan mereka dapat melakukannya di laboratorium kecil di pantai, ” katanya.
Sperma dan telur hanya dapat bertahan selama beberapa jam, jadi Hagedorn dan timnya bekerja dengan cepat. Di laboratorium, begitu kantung-kantung itu hancur, Hagedorn membersihkan telur dan mempelajari motilitas dan konsentrasi sperma di bawah mikroskop, seperti halnya yang dilakukan oleh spesialis kesuburan manusia. Dia biasanya suka mengumpulkan sperma dari lima hingga tujuh pria untuk dibekukan. Jika dia bekerja dengan spesies baru, Hagedorn menguji tingkat pembekuan yang berbeda. Sperma didinginkan dari suhu kamar sampai ke suhu nitrogen cair, atau minus 324 derajat Fahrenheit, mungkin 10, 20 atau 30 derajat per menit. Dia kemudian akan mencairkan sperma, memeriksa motilitasnya dan memutuskan tingkat yang menghasilkan persentase terbesar perenang kuat. Dalam uji kritis terhadap proses tersebut, Hagedorn telah berhasil menggunakan sperma karang beku untuk membuahi telur segar.
Hagedorn juga membekukan sel-sel embrionik karang. Untuk melakukan ini, ia membuahi telur segar dengan sperma segar dan, tergantung pada spesiesnya, menunggu sekitar 12 hingga 24 jam agar embrio tumbuh. Kemudian, dia menarik embrio-embrio itu terpisah dan membekukan sel-sel embrionik. “Kami tidak tahu bagaimana melakukannya sekarang, tetapi di masa depan, kami berharap dapat mengambil sel-sel embrionik yang kemungkinan besar memiliki sel-sel induk karang di dalamnya dan membujuk mereka menjadi karang individu, ” kata Hagedorn. "Harapan saya adalah bahwa biologi sel induk manusia akan bergerak dengan kecepatan sangat cepat sehingga kita akan dapat dengan cepat memanfaatkan kemajuan itu dan menerapkannya pada karang."
Hagedorn sedang berupaya memperluas bank Hawaii-nya untuk memasukkan sperma dan sel-sel embrionik dari karang beras, spesies yang rentan terhadap penyakit dan pemutihan. Selama dua minggu di bulan Agustus, dia mengunjungi Laboratorium Kelautan Carrie Bow Cay milik Smithsonian di Belize untuk menyimpan karang karang yang terancam punah. "Sekarang saatnya untuk mengumpulkan, " kata Hagedorn, sementara masih ada banyak keragaman genetik di karang laut. “Tidak 20 tahun dari sekarang ketika populasi mungkin telah semakin menyusut.” Datang November, Hagedorn dan Institut Konservasi Biologi Smithsonian, dalam kemitraan dengan Institut Ilmu Kelautan Australia, Kebun Binatang Taronga di Sydney, dan lainnya, akan menciptakan bank sperma beku untuk dua orang. spesies karang utama dari Great Barrier Reef.
Saksikan rekaman bawah laut yang menakjubkan di lepas pantai Panama, tempat terumbu karang berkembang biak dalam kesibukan dengan tindakan yang dilakukan secara hati-hatiNancy Knowlton, ahli biologi terumbu karang yang terkenal dan ketua sains kelautan Smithsonian di Natural History Museum, sependapat dengan Hagedorn bahwa para ilmuwan harus menggunakan alat apa yang mereka miliki untuk mengurangi hilangnya karang. Cryopreservation, katanya, adalah "alat yang sangat penting dalam kotak alat."
"Karang biasanya bertelur dan berkembang biak, dan mereka tidak membutuhkan kita untuk membantu mereka, " kata Knowlton. "Tetapi mengingat kondisi terumbu karang yang genting di sekitar planet ini, mungkin bagi beberapa spesies, terutama spesies langka, kita perlu menggunakan tepian cryopreserved ini untuk memastikan bahwa mereka tidak punah."
Hagedorn bekerja untuk mengembangkan alat-alat lain juga, mengasah metode pembekuan fragmen karang kecil, satu hingga dua milimeter. Selain bereproduksi secara seksual, karang dapat bereproduksi secara aseksual — jika serpihan pecah, ia dapat berakar di dasar laut dan memulai koloni baru. "Setelah dicairkan, orang dewasa kecil ini dapat dilem dan mungkin menjadi reproduksi dalam beberapa tahun, " kata Hagedorn. Dia juga seorang advokat untuk memelihara larva karang di akuarium di seluruh dunia. Di Curacao, sekelompok ilmuwan dengan SECORE, sebuah konsorsium karang yang didirikan pada tahun 2002 yang menjadi anggota Hagedorn, sedang bereksperimen dengan membesarkan karang di lingkungan semi-alami, menyalurkan air dari terumbu sehingga karang muda tersebut terpapar ke patogen dan perubahan suhu dari alam, tanpa predator.
Tentu saja, kriopreservasi dan restorasi terumbu karang harus berjalan seiring dengan upaya untuk meningkatkan kesehatan ekosistem liar. "Tidak ada gunanya meletakkan karang kecil yang bagus yang telah Anda angkat dari telur dan sperma di lapangan jika kondisi yang membunuh karang itu masih berlaku, " kata Knowlton.
Hagedorn pada akhirnya ingin melihat cryopreservasi sel karang dilakukan dalam skala global. "Dia banyak mengajari saya tentang memiliki hasrat untuk apa yang Anda lakukan, dan memiliki ketekunan untuk bertahan dan melanjutkan hal-hal yang Anda yakini, " kata Ginnie Carter, seorang ahli bioteknik di lab Hagedorn.
“Jika kita kehilangan terumbu karang kita, itu akan menjadi ekosistem pertama yang kita hilangkan ketika manusia masih hidup. Itu akan menjadi jam tangan kita dan sebagian besar karena kita. Saya pikir itu tidak bisa diterima, ”kata Hagedorn. Dia menganggap serius kebutuhan orang-orang untuk merasakan tanggung jawab pribadi untuk merawat bumi. "Bagi saya, kontribusi saya adalah karang, " katanya.
Margaret Wertheim berbicara tentang bagaimana matematika dan perubahan iklim mengilhami dia untuk memulai proyek Terumbu Karang Crochet Hiperbolik
