Perubahan iklim mengancam terumbu karang di seluruh dunia. Suhu tinggi dapat menimbulkan “pemutihan,” yaitu hancurnya simbiosis antara karang dan alga yang berada di dalam sel-sel karang. Proses pemutihan–disebut demikian karena jaringan karang menjadi jernih/putih–biasanya berakhir dengan kematian karang karena karang bergantung pada ganggang yang bisa berfotosintesis untuk mendapatkan nutrisi.
Setidaknya setengah miliar manusia di Bumi bergantung pada terumbu karang untuk mata pencaharian mereka. Terumbu karang menyediakan kekayaan ekosistem tidak hanya untuk makhluk laut lainnya tetapi juga manusia. Sebagai contoh, terumbu karang adalah tempat pembibitan berbagai spesies ikan komersial.
Itulah mengapa kita perlu secara aktif memantau kesehatan terumbu karang di seluruh dunia. Saya secara khusus tertarik untuk mengenali terumbu karang yang sensitif terhadap tekanan. Dengan kata lain, terumbu karang yang memiliki kapasitas yang terbatas untuk bertahan hidup dalam tekanan. Mungkin terumbu karang seperti itu harus diprioritaskan untuk konservasi dengan asumsi bahwa kita tidak mungkin bisa menyelamatkan semua terumbu karang.
Namun, mungkin juga kita seharusnya fokus pada terumbu karang yang memiliki karang-karang yang kuat, karena mungkin karang-karang semacam ini yang memiliki peluang lebih besar untuk bertahan hidup.
Apa pun pilihannya, pertama-tama kita perlu tahu cara untuk menentukan terumbu karang itu sehat atau sakit.
Diagnosis reaksioner
Dalam sejarah ilmu kelautan dan perikanan, penilaian kesehatan terumbu karang adalah upaya yang dilakukan secara retroaktif. Kami mengenakan tangki SCUBA untuk menyelam, menyelam, dan mencatat jumlah karang yang sekarat atau mati.
Ini seperti memberitahu seseorang yang baru saja mengalami serangan jantung bahwa mereka memiliki tekanan darah tinggi. Idealnya, seseorang tentu ingin mengetahui diagnosis tekanan darah tinggi lebih awal sehingga mereka bisa membuat perubahan pola makan atau gaya hidup lainnya untuk mencegah serangan jantung.
Jika para ilmuwan hanya mendiagnosis kematian karang, data yang diperoleh selama survei tidak banyak gunanya bagi karang hidup. Bukankah lebih baik jika kita dapat mendeteksi penurunan kesehatan karang sebelum muncul tanda-tanda tahap akhir penyakit yang parah, seperti pemutihan, muncul? Dengan demikian, kami dapat memperingatkan para pengelola agar mereka cepat mengambil tindakan untuk meningkatkan ketahanan karang di skala lokal dengan, misalnya, menutup daerah terumbu karang untuk memancing.
Kita tidak tahu seperti apakah karang yang sehat
Sayangnya, kita tidak memiliki garis dasar fisiologis untuk karang yang bisa menentukan apakah karang itu sehat atau tidak. Semua penelitian terumbu karang dilakukan dalam 50 hingga 100 tahun terakhir, sesudah terjadinya Revolusi Industri, titik di mana dampak manusia secara kolektif terhadap Bumi melonjak drastis.
Dengan kata lain, semua data yang kita miliki saat ini berasal dari karang yang kemungkinan besar telah mengalami stres pada tingkat tertentu. Bahkan terumbu karang paling terisolasi secara geografis, karang Chagos di Samudra Hindia, mengalami pemutihan hampir setiap tahun.
Meski tidak ada terumbu karang yang belum terkena dampak manusia, masih ada kemungkinan ada karang yang sehat. Namun, mengetahui seperti apa sebenarnya karang yang sehat cukup rumit mengingat kurangnya data dasar.
Jika kita tidak tahu bagaimana mendefinisikan fenotipe (ciri-ciri lahiriah) dari karang yang sehat, bagaimana kita bisa dapat mendokumentasikan tingkat stres atau kemungkinan pemutihan?
Mempelajari kesehatan karang melalui biologi molekuler
Selama 15 tahun terakhir, saya telah mengembangkan serangkaian prosedur diagnostik molekuler untuk membuat dugaan apakah karang itu sehat atau tidak. Bagi mereka yang ingat pelajaran biologi mengenai sel, Anda mungkin ingat bahwa semua organisme seluler memiliki seperangkat protein untuk melindungi, membuat stabil, dan/atau memperbaiki sel-sel mereka selama peristiwa stres, misalnya selama paparan suhu tinggi. Meski beberapa “protein stres” ini dapat disintesis (bahkan ketika sel tidak tertekan), kebanyakan hanya boleh disintesis oleh sel ketika mereka benar-benar stres.
Dengan logika itu, maka, meski kita kekurangan data dasar, kita seharusnya bisa mengembangkan sistem diagnostik untuk karang berdasarkan konsentrasi gen dan protein yang mengindikasikan stres. Gen dan protein ini secara kolektif saya sebut sebagai [“penanda molekuler”](https://en.wikipedia.org/wiki/Biomarker_(medicine). Karang, bagaimanapun, terdiri dari sel dengan genom yang mirip dengan kita.
Dengan berbekal pemikiran itu, saya mendapat ide untuk menjelajah ke ekosistem yang “belum pernah terjamah manusia”, mengambil sampel karang, dan menganalisis konsentrasi sejumlah gen dan penanda molekuler yang terlibat dalam respons stres sel. Sampel yang saya kumpulkan akan menghasilkan “data dasar karang saat ini” yang dapat dibandingkan dengan kondisi karang yang diakibatkan dari perubahan iklim dan kegiatan manusia lainnya.
Pada 2013 hingga 2016 saya mengambil sampel karang dari pelosok paling terpencil di Indo-Pasifik sebagai peneliti pasca-doktoral Khaled bun Sultan Living Oceans Foundation (LOF). Sebagai bagian dari “Global Reef Expedition” LOF (GRE), saya mengambil sampel ribuan koloni karang (berfokus pada genus Pocillopora) mulai dari Kepulauan Polinesia Prancis ke Kepulauan Chagos (British Indian Ocean Territory), dan ratusan situs karang di antara kedua lokasi tersebut. Kami fokus pada karang yang sebelumnya tidak pernah disurvei atau dieksplorasi.
Apakah karang selalu dalam keadaan stres?
Setelah melakukan berbagai prosedur diagnostik molekuler, saya menemukan bahwa setiap karang yang saya sampel tampaknya memiliki ciri konsentrasi yang sangat tinggi dari semua penanda stres yang ditargetkan (baik pada inang karang dan ganggang).
Kondisi ini saya temukan di atol-atol terpencil dari Kepulauan Austral and Cook , serta Fiji, Tonga, Kaledonia Baru, Kepulauan Solomon, Palau, dan Chagos.
Penjelasan yang paling sederhana dari hasil pengamatan saya adalah bahwa karang-karang tersebut memang tertekan. Namun, beberapa peneliti berpendapat bahwa karang berbeda dan, tidak seperti organisme sel lainnya, dapat tetap “stres” setiap saat untuk mengantisipasi perubahan lingkungan di masa depan.
Hal seperti ini benar terjadi di beberapa ekosistem, seperti terumbu karang di Taiwan Selatan, di mana kualitas air laut selalu berubah. Namun, meski demikian, kami menemukan sedikit terumbu karang yang menghadapi lingkungan yang ekstrem pada penelitian global kami.
Tertekan atau hanya “pesimistis”?
Kebanyakan sel atau organisme yang stres berhenti tumbuh dan bereproduksi karena harus mengalihkan begitu banyak energi untuk untuk mengembalikan keseimbangan sel-sel, yang dikenal dengan homeostasis. Namun pada karang-karang yang saya amati tidak demikian. Kebanyakan, karang tersebut tidak menunjukkan tanda-tanda kerusakan jaringan atau penyakit. Lebih jauh lagi, meski beberapa mengalami pemutihan di kemudian hari, tidak semuanya mengalami hal tersebut.
Dengan kata lain, meski sel-sel karang dan sel-sel internal alga secara terus menerus mengalami tekanan bukan berarti “holobiont” karang (gabungan dari inang+simbion) pada akhirnya akan hancur.
Mungkin mobilisasi energi cadangan, seperti lemak, telah memungkinkan karang ini bertahan hingga saat ini, meski dalam tekanan. Namun, ini menunjukkan strategi bertahan hidup jangka pendek. Mungkin mereka beralih dari mengandalkan fotosintesis dan hanya makan plankton, seperti halnya banyak hewan laut lainnya yang tidak bersimbiosis dengan alga.
Atau mungkin karang itu memang aneh; alih-alih menggunakan respons “melawan atau lari” seperti hewan lain ketika dalam keadaaan tertekan, mereka tetap “pesimistis secara fisiologis,” terus-menerus siap untuk yang terburuk sepanjang waktu. Hanya pengamatan berkesinambungan ke situs-situs ini yang akan menjawab apakah gaya hidup yang penuh tekanan ini memungkinkan kelangsungan hidup karang yang berkelanjutan dalam beberapa dekade mendatang.