Rozpostarta gigantyczna kałamarnica za naszymi plecami i ogon 45-metrowego modelu wieloryba wyłaniającego się ponad naszymi głowami w Ocean Hall Narodowego Muzeum Historii Naturalnej ułatwia wyobrażenie sobie, że siedzimy na rafie koralowej. Mary Hagedorn, biolog morski z Smithsonian Conservation Biology Institute, szkicuje scenę: „Powiedzmy, że to wszystko jest jednym gatunkiem. Możemy sobie wyobrazić palmę Acropora . Wyglądają jak sekwoje. Są gigantycznymi koralowcami, a przed nami są ich setki. ”
Zagrożony gatunek, znany również jako koral Elkhorn, ponieważ jego gałęzie przypominają poroże łosia, występuje w płytkiej wodzie na całym Karaibach. Raz w roku, w sierpniu lub wrześniu, gatunek rozmnaża się drogą płciową w metodzie zwanej „tarłem transmisyjnym”. Za pomocą księżyca, zachodu słońca (który wyczuwają za pomocą fotoreceptorów) i substancji chemicznej, która pozwala im „wąchać” siebie, sąsiednie kolonie synchronizują ich spawnowanie. Przez dwie do czterech nocy każdy pojedynczy polip koralowy w kolonii uwalnia pakiet jaj i plemników do słupa wody. Worki, które Hagedorn opisuje jako skupiska winogron, dryfują na powierzchnię, gdzie pękają, mieszają się z tymi z innych kolonii i nawożą się nawzajem.
Hagedorn był świadkiem 63 spawn z dziesięciu różnych gatunków, w tym Acropora palmata, na Karaibach i Pacyfiku. „Będziemy mieć trochę przed sobą, a może trochę w lewo i trochę w prawo w tych populacjach” - mówi, machając rękami, jakby prowadziła orkiestrę tarlących się koralowców w naszej wyobrażonej rafie.
Rafy koralowe są domem dla jednej czwartej wszystkich gatunków morskich. Chronią linie brzegowe przed huraganami i tsunami i są źródłem potencjalnych biofarmaceutyków. Ale w ciągu ostatnich 30 lat aż 80 procent koralowców zostało zniszczonych na samych Karaibach. Choroby koralowe rozprzestrzeniają się wraz ze wzrostem jakości wody, a spalanie paliw kopalnych zwiększyło ilość dwutlenku węgla rozpuszczonego w wodzie morskiej, co z kolei zwiększa kwasowość wody. Szkieletowe złoża koralowców, które tworzą rafy, korodują w kwaśnej wodzie jak zęby w sodzie. Około jednej trzeciej wszystkich koralowców grozi wyginięcie, a niektórzy eksperci koralowi twierdzą, że moglibyśmy stracić rafy, jakie znamy do 2050 r.
Jeszcze siedem lat temu Hagedorn studiował ryby. Ale odniosła pewien sukces w kriokonserwacji zarodków rybnych - czyli zamrażaniu i przechowywaniu ich do późniejszego użytku - pomyślała, że może być w stanie zastosować niektóre z tych samych technik w odniesieniu do koralowców. W 2004 roku, aby być bliżej tarła koralowców, przeprowadziła się z Waszyngtonu na północno-wschodnie wybrzeże Oahu, gdzie stacjonuje w Hawaii Institute of Marine Biology na Coconut Island. Stworzyła pierwsze zamrożone repozytoria nasienia koralowca i komórek embrionalnych. „Banki nasienia”, z próbkami koralowców Elkhorn i hawajskich koralowców grzybowych, są rodzajem polisy ubezpieczeniowej, w której można je wykorzystać za 50, a nawet 1000 lat od teraz, aby przywrócić i dodać różnorodność genetyczną umierającym populacjom. „Chodzi o to, że planuję najgorsze i mam nadzieję na najlepsze” - mówi. „Tworzenie zamrożonego banku jest tak małą ceną. Koszt nie robienia tego jest tak astronomiczny. Nie ma sensu tego nie robić.
Hagedorn był świadkiem 63 odrodzeń z 10 różnych gatunków na Karaibach i Pacyfiku. (Mary Hagedorn) 
Około jednej trzeciej wszystkich koralowców grozi wyginięcie, a niektórzy eksperci koralowi twierdzą, że moglibyśmy stracić znane nam rafy do 2050 r. (Mike Henley z National Zoo) 
„Jeśli stracimy nasze rafy koralowe, będzie to pierwszy ekosystem, który utraciliśmy, gdy żyje człowiek. Będzie na naszym zegarku, a większość z nas to dzięki nam. Nie sądzę, aby było to do przyjęcia ”- mówi Hagedorn po prawej stronie. (Jim Daniels) 
Mary Hagedorn stworzyła pierwsze zamrożone repozytoria nasienia koralowca. Pokazane tu „banki nasienia” z próbkami koralowca Elkhorn i hawajskiego koralowca grzybowego są rodzajem polisy ubezpieczeniowej. (Carlos Villoch / Specialist Stock / Corbis) Wyzwaniem dla Hagedorna jest bycie we właściwym miejscu we właściwym czasie. W Oahu jest w gotowej pozycji, gdy hawajskie korale grzybowe pojawiają się dwa dni po pełni księżyca w czerwcu, lipcu, sierpniu i wrześniu. Z czasem poprawiła swoje metody zbierania gamet. Kiedy koralowce zaczynają się „wiązać”, co oznacza, że są wypryskiwane wiązkami nasienia jaja, gotowymi do wypuszczenia, Hagedorn i jej zespół nurków nakładają na poszczególne koraliki cienkie, dopasowane do siebie sieci. Na siatce jest plastikowy lejek przymocowany do kubka na próbkę i pływak. Po odrodzeniu koralowców kajakarze zbierają próbki i przenoszą je na brzeg. „Naprawdę mamy nadzieję, że jest to proces, którego możemy nauczyć prawie każdego naukowca i że mogą to zrobić w małym laboratorium na plaży” - mówi.
Plemniki i jaja są żywe tylko przez kilka godzin, więc Hagedorn i jej zespół pracują szybko. W laboratorium, gdy worki rozpadną się, Hagedorn czyści jaja i bada ruchliwość i koncentrację plemników pod mikroskopem, w podobny sposób, jak robią to specjaliści od ludzkiej płodności. Zwykle lubi zbierać nasienie od pięciu do siedmiu samców do zamrożenia. Jeśli pracuje z nowym gatunkiem, Hagedorn testuje różne stopnie zamarzania. Plemniki są schładzane od temperatury pokojowej aż do temperatury ciekłego azotu, czyli minus 324 stopnie Fahrenheita, z prędkością 10, 20 lub 30 stopni na minutę. Następnie rozmrozi nasienie, sprawdzi jego ruchliwość i zdecyduje o szybkości, która daje największy odsetek silnych pływaków. W krytycznym teście tego procesu Hagedorn z powodzeniem wykorzystał zamrożone nasienie koralowców do zapłodnienia świeżych jaj.
Hagedorn zamraża również komórki embrionalne koralowca. Aby to zrobić, zapładnia świeże jaja świeżą spermą i, w zależności od gatunku, czeka około 12 do 24 godzin na rozwój zarodków. Następnie rozdziela te zarodki i zamraża komórki embrionalne. „Nie wiemy, jak to zrobić teraz, ale mamy nadzieję, że w przyszłości będziemy w stanie pobrać te komórki embrionalne, które bardziej niż prawdopodobne mają w sobie komórki macierzyste koralowców i połączyć je w pojedyncze koralowce”, mówi Hagedorn. „Mam nadzieję, że biologia ludzkich komórek macierzystych będzie się rozwijać w tak szybkim tempie, że będziemy w stanie szybko skorzystać z tych osiągnięć i zastosować je do koralowców”.
Hagedorn pracuje nad rozszerzeniem swojego hawajskiego banku o plemniki i komórki embrionalne z koralowca ryżu, gatunku podatnego na choroby i bielenie. Przez dwa tygodnie w sierpniu odwiedziła Smithsonian's Carrie Bow Cay Marine Laboratory w Belize na brzegu zagrożonego koralowca staghorn. „Teraz jest czas na kolekcjonowanie”, mówi Hagedorn, podczas gdy w koralowcach oceanów wciąż istnieje duża różnorodność genetyczna. „Nie minęło 20 lat, kiedy populacje mogły się jeszcze bardziej załamać”. W listopadzie Hagedorn i Smithsonian Conservation Biology Institute we współpracy z Australian Institute of Marine Science, zoo w Taronga w Sydney i innymi stworzą zamrożony bank nasienia dla dwojga główne gatunki koralowców z Wielkiej Rafy Koralowej.
Zobacz zapierające dech w piersiach zdjęcia podwodne u wybrzeży Panamy, gdzie rafy koralowe rozmnażają się w przypływie starannie zaplanowanych akcjiNancy Knowlton, znany biolog rafy koralowej i Smithsonian's Sant, kierownik nauk morskich w Muzeum Historii Naturalnej, zgadza się z Hagedornem, że naukowcy powinni korzystać z narzędzi, które mają w celu ograniczenia utraty koralowców. Krioprezerwacja, mówi, jest „bardzo ważnym narzędziem w zestawie narzędzi”.
„Koralowce zwykle odradzają się i rozmnażają, i nie potrzebują nas, aby im pomóc”, mówi Knowlton. „Biorąc jednak pod uwagę niepewny stan raf na całej planecie, może się zdarzyć, że w przypadku niektórych gatunków, szczególnie rzadkich gatunków, będziemy musieli skorzystać z tych kriokonserwowanych brzegów, aby upewnić się, że nie wyginą”.
Hagedorn pracuje również nad rozwojem innych narzędzi, doskonaląc metodę zamrażania małych, od jednego do dwóch milimetrów fragmentów koralowców. Oprócz rozmnażania seksualnego koral może rozmnażać się bezpłciowo - jeśli kawałek się odłamie, może zapuścić korzenie w dnie morza i założyć nową kolonię. „Po rozmrożeniu te małe osoby dorosłe mogą zostać przyklejone i być może w ciągu lat mogą się rozmnażać”, mówi Hagedorn. Jest również zwolenniczką hodowli larw koralowych w akwariach na całym świecie. W Curacao, grupa naukowców z SECORE, konsorcjum koralowców założonym w 2002 r., Którego członkiem jest Hagedorn, eksperymentuje z hodowlą koralowców w półnaturalnym środowisku, wypływając z wody z rafy, aby młode korale były narażone na działanie patogeny i wahania temperatury na wolności, bez drapieżników.
Oczywiście krioprezerwacja i odbudowa koralowców muszą iść w parze z działaniami na rzecz poprawy zdrowia dzikich ekosystemów. „Nie ma sensu umieszczać ładnych młodych koralowców, które wychowałeś z jajek i plemników na polu, jeśli warunki, które zabiły koralowce na początku, nadal istnieją” - mówi Knowlton.
Hagedorn chciałby ostatecznie, aby kriokonserwacja komórek koralowych była przeprowadzana w skali globalnej. „Nauczyła mnie wiele o pasji do tego, co robisz, i wytrwałości w utrzymywaniu tego i kontynuowaniu rzeczy, w które wierzysz” - mówi Ginnie Carter, biotechnolog w laboratorium Hagedorna.
„Jeśli stracimy nasze rafy koralowe, będzie to pierwszy ekosystem, który utraciliśmy, gdy żyje człowiek. Będzie na naszym zegarku, a większość z nas to dzięki nam. Nie sądzę, że jest to do przyjęcia ”, mówi Hagedorn. Poważnie traktuje potrzebę osobistej odpowiedzialności za opiekę nad ziemią. „Dla mnie moim wkładem jest koral” - mówi.
Margaret Wertheim opowiada o tym, jak matematyka i zmiany klimatu zainspirowały ją do rozpoczęcia projektu rafy koralowej szydełkowania hiperbolicznego
