1. Bidang Industri Kimia
Pelarut organik yang biasa dihasilkan melalui proses fermentasi, antara lain etanol, aseton, butanol dan isopropanol. Etanol diperoleh dengan cara fermentasi gula oleh khamir (ragi) dalam keadaan anaerobik. Bahan baku gula yang murah biasanya digunakan tetes (molase) yaitu ampas tebu. Aseton dan butanol biasanya menggunakan bahan baku pati dalam keadaan anaerobik pada suhu 300C–320C selama 40 – 80 jam. Mikroba yang berperan contohnya Clostridium acetobutylinum. Butanol banyak digunakan dalam pembuatan Plastik dan minyak rem. Asam-asam organik penting hasil fermentasi contohnya adalah asam asetat, asam laktat, asam sitrat, dan glukonat. Asam asetat (asam cuka) berasal dari fermentasi etanol secara aerobik oleh bakteri Acetobacter aceti. Asam laktat merupakan bahan yang rasa dan baunya sedap dan mempunyai daya pengawet. Asam ini digunakan sebagai penyedap minuman ringan, pengharum, sari buah, selai dan sirup, juga dalam pengalengan buah dan ikan. Bahan yang difermentasi biasanya gula, dengan bantuan Lactobacillus Sp. Asam sitrat juga diperoleh dari fermentasi gula, dengan bantuan Aspergillus niger atau Aspergillus wentii. Asam sitrat banyak digunakan dalam pembuatan minuman, selai, manisan, dan sirup.
2. Bidang Farmasi dan Kesehatan
Tidak perlu diragukan lagi, bahwa kemajuan bioteknologi dapat meningkatkan upaya pemeliharaan kesehatan masyarakat. Penerapan industri biologi dalam bidang kesehatan mengalami kemajuan yang mengagumkan. Berbagai aspek biologi telah dijadikan dasar pembuatan rancangan-rancangan untuk memerangi penyakit seperti produksi berbagai obat, antibiotik, vaksin, hormon, enzim, dan antibodi.
a. Antibiotik
Antibiotik adalah senyawa kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Senyawa ini mampu membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Antibiotik digolongkan menjadi empat kelas utama, yaitu penisilin, tetrasiklin, sefalosporin, dan eritromisin. Penisilin dapat menghentikan infeksi oleh bakteri-bakteri yang umumnya sangat berbahaya. Sefalosporin adalah senyawa lain yang dapat membunuh bakteri yang resisten (tahan) terhadap penisilin. Sefalosporin, misalnya digunakan untuk melawan Staphylococcus (bakteri penyebab pneumonia).
Streptomisin bekerja dengan mencegah pembentukan protein pada bakteri. Antibiotik yang dihasilkan oleh jamur Streptomyces griseus ini ditemukan oleh Selman Waksman (1944). Streptomisin digunakan untuk mengobati tuberculosis (TBC). Antibiotik-antibiotik di atas dapat mengakibatkan sifat resistensi (tahan) sehingga mendorong para ahli untuk melakukan pencarian antibiotik baru. Rekayasa genetik dapat digunakan untuk menciptakan antibiotik yang termodifikasi. Sebuah teknik yang dikenal sebagai “Fusi Sel” member harapan besar untuk mendapatkan antibiotik dalam jumlah besar bahkan yang lebih baik.
b. Antibodi
Tubuh manusia dan hewan terus-menerus menghadapi serangan virus, bakteri, jamur, dan senyawa kimia yang terdapat dalam lingkungan. Untuk mengatasi serangan tersebut, tubuh membutuhkan golongan protein yang disebut antibodi. Antibodi tersebut dibentuk oleh sel khusus bernama limfosit B yang terdapat dalam limpa, darah, dan kelenjar limfe. Antibodi bersifat mengenali substansi asing (disebut antigen) dan menyerangnya atau menghancurkannya. Bagaimana jika tubuh diserang antigen secara berlebihan, sementara tubuh mempunyai kemampuan yang terbatas dalam menghasilkan antibodi?
Suatu teknik pembentukan antibodi telah dikembangkan berkat kemajuan bioteknologi. Para pakar bioteknologi telah dapat mengembangkan produksi antibodi secara besar-besaran. Sebuah antibodi yang disebut antibody monoklonal telah mampu mengatasi berbagai penyakit pada manusia, mulai dari penyakit kanker dan kegagalan ginjal sampai dengan penyakit infeksi oleh virus atau bakteri. Antibodi monoklonal juga meningkatkan keberhasilan pencangkokan organ. Antibodi monoklonal adalah kelompok antibodi yang identik dengan bentuk lekuk yang sama sehingga hanya mengenali antigen yang sama (perhatikan gambar di bawah ini).
| |||||
| |||||
George Kohler dan Cesar Milstein, berhasil menemukan cara membuat antibodi monoklonal pada penyakit kanker, penemuan ini memberikan harapan besar dalam pengobatan kanker. Dengan menggabungkan kemampuan sel B dalam membuat antibodi dan sifat sel kanker yang dapat dikatakan terus-menerus hidup pada lingkungan luar, dapat diproduksi sejumlah antibodi monoklonal. Cara ini dilakukan dengan memfusikan sel B dengan sel kanker sehingga dihasilkan sel hibrid (Teknologi hibridoma) yang memiliki sifat kedua sel tersebut, yaitu sel yang dapat membuat antibody dan hidup dalam jangka waktu yang lama. Untuk lebih jelasnya pelajari bagan berikut ini!
|
Produksi sel hibridoma yang membuat antibodi monoklonal mengenali dan melekat pada molekul antigen. Tikus diinjeksi dengan campuran bahan yang mengandung sejumlah kecil antigen. Beberapa hari setelah injeksi itu limpa tikus dipindahkan dan sel-sel B-nya, beberapa di antaranya akan membuat antibodi mengenali antigen, dibiarkan berfusi dengan sel myeloma kanker untuk menghasilkan hibridoma. Klon hibridoma dipisahkan satu dengan lainnya dan diuji untuk melihat mana yang menghasilkan antibody monoklonal.
c. Vaksin
Pada tahun 1067 lebih dari sepuluh juta penduduk dunia terserang penyakit cacar, dan penyakit ini bersifat endemik bagi lebih dari 30 negara. Sekarang penyakit ini telah dapat diatasi sejak program vaksinasi masal WHO dilakukan.Vaksinasi juga telah dilakukan untuk memerangi penyakit rabies, dipteri, tetanus, batuk kering, radang sum-sum tulang belakang, radang paruparu, radang selaput otak, TBC, polio, hepatitis, dan lain-lain. Meskipun demikian, penyakit akibat infeksi virus masih banyak melanda masyarakat, hal ini disebabkan oleh belum tersedianya vaksin yang efektif dan harganya murah.
Metode baku pembuatan vaksin adalah membiakkan mikroba pathogen (misalnya virus) dalam binatang yang cocok atau membiakkan sel dalam laboratorium. Virus kemudian dikumpulkan, dimatikan atau dilemahkan sebelum diinjeksikan ke dalam tubuh manusia. Tubuh kemudian membuat antibodi untuk menyerang mereka. Cara ini memerlukan waktu, tetapi yang merupakan masalah utama sebenarnya adalah sering kali tidak ditemukannya metode konvensional untuk membiakkan virus dalam jumlah banyak. Untuk mengatasi hal ini vaksin telah dibuat dengan rekayasa genetika dengan teknik “Kloning”.
d. Interferon
Sejarah interferon dimulai pada tahun 1957, ketika Alick Isaacs dan Jean Lindenmann meneliti tanggapan tubuh terhadap infeksi virus. Mereka menemukan bahwa suatu substansi yang disekresikan oleh sel yang terserang dapat membantu sel lain untuk menentang virus penyerang. Senyawa tersebut dinamakan interferon. Interferon digunakan untuk mengobati penyakit oleh virus dan beberapa penyakit kanker.
Sampai tahun 1980, sumber interferon dunia berasal dari laboratorium Karl Cantell di Helsinki, di sini sel darah putih dari donor darah dalam jumlah banyak, kemudian sengaja diinfeksi dengan virus untuk menghasilkan interferon. Jumlah interferon yang dibuat sangat kecil dan sangat sukar dipisahkan dari bahan lain yang terdapat dalam darah. Darah dari 90.000 donor hanya dapat menghasilkan 1 gram interferon, yang harganya dapat mencapai 50 juta (per gram).
Hal yang sangat menggembirakan Charles Weissman (Swiss, 1980) bersama kerabat kerjanya mengumumkan telah berhasil mengklonkan gen pengendali pembuatan satu tipe interferon manusia dengan menyisipkannya ke dalam bakteri, lalu sel bakteri tersebut segera membuat interferon. Kini interferon telah dapat diproduksi secara besar-besaran dan digunakan untuk mengobati berbagai infeksi virus (herpes, hepatitis, rabies) dan kanker.
3. Bidang Energi
Energi mutlak diperlukan manusia sebagai bahan dasar melakukan berbagai aktivitas. Sumber energi terbesar di dunia saat ini adalah bahan bakar fosil. Sementara bahan bakar fosil ini semakin hari semakin berkurang. Mau tidak mau manusia harus berpikir keras untuk mencari bahan bakar alternatif. Di antara berbagai alternatif penggunaan energi, biomassa merupakan suatu pilihan yang banyak mendapat perhatian.
Biomassa merupakan sumber energi kimia yang selalu dapat diperbarui. Bahan ini dapat dibakar atau dengan mudah diubah menjadi bahan bakar cair atau gas (metan, alkohol atau hidrogen) oleh mikroorganisme. Biomassa mempunyai pengertian produksi bahan bakar mutu tinggi dan senyawa kimia tertentu dari hasil budi daya tanaman dengan sengaja atau limbah biologi seperti yang dihasilkan dalam pertanian dan kehutanan atau limbah pengolahan pangan.
Di Brasil (1975), alkohol digunakan sebagai bahan bakar pengganti minyak bumi. Kendaraan bermotor menggunakan alkohol yang dicampur dengan bensin menjadi gasohol. Alkohol tersebut diperoleh dari fermentasi tebu. Di Amerika, gasohol merupakan campuran 10% alkohol dan 90% bensin, bahan pembuatan alkoholnya adalah jagung. Kebanyakan fermentasi etanol skala komersial dilakukan oleh khamir (Saccharomycess sp). Bahan yang digunakan bisa glukosa, fruktosa dan maltosa.
Bahan bakar lain adalah metan. Metan berasal dari penguraian bahan organik oleh bakteri anaerobik. Bahan organik yang dimaksud dapat berupa limbah ternak, limbah panenan, atau limbah manusia.
4. Bidang Makanan dan Minuman
Kisaran hasil pangan yang pembuatannya melibatkan mikroorganisme adalah sangat lebar, dari produk yang difermentasikan secara konvensional seperti tempe, oncom, kecap, mentega, keju, roti, yoghurt anggur, bir, tape, terasi, nata de coco, sampai yang modern seperti protein sel tunggal (PST) dan mikroprotein. Protein sel tunggal (“Single Cell Protein”) adalah sel
mikroorganisme yang dikeringkan seperti ganggang, jamur, bakteri, ragi, dan kapang.
Di bawah ini adalah daftar nama mikroba peranannya dalam mengubah bahan mentah menjadi suatu produk yang bernilai tinggi.
Cita rasa dan aroma sangat penting agar makanan/minuman menjadi lebih enak dan menarik. Saat ini cita rasa dan aroma tidak hanya mengandalkan sumber dari bahan alami, tetapi sudah dapat disintesis di laboratorium.
Beberapa contoh senyawa penimbul flavour dan aroma yang mempunyai potensi untuk dikembangkan secara komersial dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.
| |||
Contoh-contoh enzim dalam industri makanan yang telah diproduksi melalui fermentasi adalah sebagai berikut.
| |||
5. Bidang Pertanian dan Peternakan
Bertambahnya penduduk dari waktu ke waktu tentu saja menuntut tersedianya bahan pangan yang lebih banyak. Dalam beberapa dasawarsa terakhir, produksi hasil pertanian telah meningkat melebihi kebutuhan. Hal ini mendorong manusia untuk selalu meningkatkan teknologi pangan. Bioteknologi mempunyai potensi besar untuk meningkatkan produksi tanaman yang lebih tinggi, tahan terhadap herbisida tertentu, tahan terhadap penyakit, mengurangi kebutuhan terhadap pupuk, dan lain-lain.
a. Pemuliaan Tanaman
Penyilangan konvensional oleh para petani dilakukan dengan tujuan menghasilkan tanaman yang menjadi besar, kuat, dan lebih tahan penyakit. Selama puluhan tahun bahkan ratusan tahun lalu para petani dan para pemulia tanaman telah berhasil memuiliakan tanaman padi, jagung, dan tebu, sehingga tanaman tersebut memiliki kualitas panen yang baik.
Pemuliaan tradisional telah banyak membantu meningkatkan produksi pertanian dalam kurun waktu 50 tahun terakhir. Data FAO tahun 1992 menunjukkan adanya peningkatan hasil biji-bijian dari rata-rata 1,1 ton per hektar pada tahun 1950 menjadi 2,8 ton per hektar pada tahun 1992. Namun, karena jumlah penduduk masih jauh lebih besar dibandingkan jumlah produksi pangan, peningkatan hasil pangan melalui proses pemuliaan ini masih terus dikembangkan.
Pada tahun 2030 diperkirakan penduduk dunia mencapai 8 miliar atau meningkat 2 miliar dari populasi sekarang. Di Indonesia sendiri diperkirakan pada tahun 2010 penduduk mencapai 245,71 juta atau bertambah sebesar 33,78 juta jiwa dari sekarang. Pada saat itu kebutuhan beras diperkirakan 36,42 juta ton, padahal produksi hanya 29,42 juta ton, sehingga defisit produksi mencapai 6,72 juta ton (Suryana A., 2002).
Akibat dari pembangunan yang sangat pesat di berbagai bidang dalam beberapa tahun terakhir ini lambat laun lahan produktif semakin banyak terkonversi menjadi lahan nonpertanian. Pada tahun 1950 lahan yang dapat dimanfaatkan untuk aktivitas per orang sekitar 0,24 hektar, tetapi lahan tersebut hampir separuhnya (0,12 hektar) pada tahun 1993 dan diperkirakan hanya akan tinggal 0,08 hektar pada tahun 2030 (Suranto, 1999).
Dari data di atas Indonesia diperkirakan akan mengalami krisis pangan yang dapat mengganggu ketahanan pangan nasional. Untuk mencukupi kebutuhan pangan penduduk yang populasinya terus bertambah dengan pesat ini, diperlukan lahan yang luas, sementara lahannya semakin berkurang. Oleh karena itu, diperlukan terobosan-terobosan di bidang teknologi pertanian untuk meningkatkan produktivitas pertanian.
Seperti diyakini para pakar rekayasa genetika merupakan salah satu teknologi pertanian yang berpeluang dapat meningkatkan produktivitas pertanian. Pada pemuliaan tradisional diperlukan sedikitnya lima generasi penyilangan balik untuk menghilangkan gen-gen yang tidak dikehendaki sehingga pemuliaan tradisional memerlukan waktu yang lama. Dengan kemajuan ilmu genetika molekuler pada tahun 1970-an, dimungkinkan usaha mencari gen yang diduga bertanggung jawab terhadap karakter unggul satu tanaman. Saat ini secara umum ada dua cara untuk mencari gen tanaman itu, yakni isolasi gen dalam skala kecil dengan menargetkan satu gen saja (strategi ini disebut map-based cloning) dan dalam skala besar dengan menggunakan proyek genom, yaitu dengan membaca (dalam istilah khususnya menyekuen) semua urutan DNA suatu organism untuk mendapatkan semua gen yang ada.
Pada tahun 1920 istilah genom telah lahir, dipakai untuk menunjukkan keseluruhan kode genetika pada kromosom yang ada pada suatu organisme. Baru pada tahun 1944 diketahui bahwa materi dari kode genetik itu adalah DNA yang ada pada setiap organisme. Sekarang ini istilah genom telah begitu dikenal luas oleh masyarakat. Keunggulan rekayasa genetika adalah mampu memindahkan materi genetika dari sumber yang sangat beragam dengan ketepatan tinggi dan terkontrol dalam waktu yang lebih singkat. Usaha yang dilakukan untuk menanggulangi krisis pangan di Indonesia dengan pendekatan biologi molekuler, antara lain dengan merakit tanaman yang resisten terhadap serangan hama dan penyakit, toleran terhadap cekaman lingkungan serta bergizi tinggi.
b. Transgenik
Rekayasa genetika dalam bidang tanaman dilakukan dengan mentransfer gen asing ke dalam tanaman. Hasil rekayasa genetika pada tanaman seperti ini disebut tanaman transgenik. Pernahkah kamu berpikir bahwa sepotong jagung dan sebuah tomat dapat menyembuhkan penyakit? Atau hanya dengan memakan pisang kita dapat melindungi diri dari hepatitis?
Prodi gene Inc. of College station, Texas menjadi perusahaan pertama yang berhasil memodifikasi tanaman untuk menghasilkan protein tertentu yang berfungsi sebagai obat. Protein tersebut adalah trypsin, insulin, dan obat penting lainnya yang akan dimasukkan ke dalam jagung. Mereka juga mengujinya pada kentang, tomat dan wortel untuk menghasilkan vaksin hepatitis B. Para peneliti juga memodifikasi tomat, bayam, dan melon untuk menghasilkan vaksin rabies.
Kedelai transgenik muncul menjadi obat untuk herpes. Sebuah tim ilmuwan dari Purdue University dan Departemen Pertanian AS (USDA) telah mengembangkan tomat yang tiga setengah kali lebih banyak mengandung lycopene dan antioksidan untuk melawan kanker. Kemajuan ini sangat penting dan dalam kenyataan jumlah tanaman transgenik yang diproduksi setiap tahun semakin meningkat. Hingga tahun 1988 yang asalnya hanya ada 23 tanaman transgenik, meningkat menjadi 30 pada tahun 1989 dan lebih dari 40 pada tahun 1990.
Pencangkokan (kloning) adalah transplantasi/transfer gen ke gen lainnya, misalnya gen pankreas babi ditransplantasikan ke bakteri E. Coli sehingga dihasilkan insulin dalam jumlah besar. Sebaliknya gen bakteri yang menghasilkan toksin pembunuh hama ditransplantasikan ke tanaman jagung, maka akan diperoleh jagung transgenik yang tahan hama tanaman. Gen dari sel kelenjar susu domba ditransplansikan ke sel telurnya sendiri yang kemudian ditumbuhkembangkan di dalam kandungan induknya sehingga lahirlah Domba Dolly. Demikian pula gen tomat ditransplantasikan ke ikan transgenik sehingga ikan menjadi tahan lama dan tidak cepat busuk dalam penyimpanan.
Vektor DNA yang digunakan untuk memindahkan gen ke dalam tumbuhan, misalnya plasmid dari bakteri Agrobakterium tumefaciens. Perhatikan gambar berikut ini.
| |||
Tanaman membutuhkan unsur N yang cukup. Kemampuan tanaman untuk memperoleh nitrogen sangat penting. Rhizobium merupakan penambat nitrogen yang sangat populer dan banyak ditemukan pada akar kacangkacangan. Telah lama diketahui bahwa enzim utama yang berperan menambat nitrogen tersebut adalah nitrogenase. Ternyata lebih dari selusin gen yang terlibat dalam menghasilkan enzim tersebut. Gen tersebut dinamakan gen nif (Nitrogen fixation). Rekayasa genetik telah berhasil untuk mentransfer gen nif dari bakteri penambat nitrogen ke dalam Eschecilia coli sehingga bakteri E Coli kemudian mampu menambat nitrogen. Bakteri ini kemudian dapat dijadikan inokulan untuk diberikan pada tanaman budi daya.
c. Transplantasi nukleus pada hewan
Pada tahun 1997 seorang peneliti Skotlandia, Ian Wilmut dan rekanrekannya menguasai pokok pemberitaan di berbagai media bahwa mereka telah mengklon seekor domba dewasa dengan mentrasplantasi nukleus dari sel puting susu kambing ke dalam suatu sel telur domba lain yang tidak di buahi. Hasilnya adalah domba “Dolly” yang DNA-nya sungguh-sunguh identik dengan domba pendonor nukleus, perhatikan Gambar:
|
1. Sel kelenjar susu diambil dari kambing seekor domba dan ditumbuhkan di dalam kultur dengan nutrisi rendah. Kondisi nutrisi rendah (setengahkelaparan) ini menahan siklus sel tetap berada pada G0 dan tampaknya membiarkan sel untuk berdediferensiasi.
2. Sementara itu sel telur diambil dari domba lain dan nukleusnya dipindahkan.
3. Sel kelenjar susu dalam fase G0 berfusi dengan sel telur yang tak bernukleus dengan cara memberikan getaran arus listrik ke kedua sel tersebut, yang juga merangsan agar mulai melakukan pembelahan.
4. Setelah ditumbuhkan dalam kultur selama 6 hari.
5. Embrio ditanam pada uterus domba ketiga, yang mirip seperti pendonor sel telur.
6. Hasilnya setelah kehamilan berupa anak domba (Dolly) yang identik dalam penampakan dan susunan kromosomnya dengan domba yang mendonorkan sel kelenjar susu. (Namun, gen Dolly tidak identik secarakeseluruhan dengan domba pendonor sel kelenjar susu karena DNA mitokondria Dolly berasal dari pendonor sel telur). Dolly ini merupakan kasus pertama yang laporannya disebarluaskan tentang mamalia yang “diklon” menggunakan nukleus dari suatu sel terdiferensiasi. Fotograf pada Gambar memperlihatkan Dolly ketika sudah menjadi seekor domba dewasa.
d. Proyek Genom
Tanaman menyediakan materi untuk kebutuhan industri seperti minyak, tekstil, bahan bakar dan obat-obatan. Nenek moyang kita dahulu meningkatkan kualitas tanaman dengan menyeleksi tanaman berdasarkan sifat dan karakter yang diinginkan melalui proses persilangan yang panjang. Sifat unggul dari satu tanaman liar digabungkan ke tanaman lain sehingga terbentuk tanaman baru dengan beberapa karakter yang lebih bagus. Proses panjang ini telah memungkinkan lahirnya revolusi hijau, dalam hal ini produk pertanian teroptimalkan sampai menyamai pertambahan jumlah penduduk dunia. Meskipun demikian, ledakan penduduk dunia terutama di negaranegara berkembang yang diikuti oleh berkurangnya lahan-lahan pertanian untuk pemukiman menyebabkan pertanian tidak seimbang lagi. Dengan demikian, usaha persilangan yang memakan waktu lama dengan sendirinya tidak mampu meningkatkan hasil produksi untuk mencukupi kebutuhan pangan pada masa mendatang. Untuk itu diperlukan satu teknologi baru guna meningkatkan produksi pangan secara lebih cepat.
Salah satu penemuan spektakuler telah dikembangkan, kita kenal dengan istilah Proyek Genom (“Genom Project”). Strategi ini ditopang dengan majunya perkembangan teknologi marker DNA, pemetaan genetika dan perpustakaan genom (genome library), teknologi sekuen DNA secara otomatis, serta analisis komputer (computerized analysis). Selain itu juga teknik kultur jaringan untuk mentransfer gen-gen yang ditemukan. Dengan demikian, bisa dikatakan ada dua tahap revolusi pertanian, yang pertama dicapai dengan persilangan tanaman secara tradisional yang memakan waktu dan yang kedua adalah melalui aplikasi ilmu genetika molekuler.
Proyek genom adalah proyek menyekuen urutan DNA setiap kromosom dari ujung ke ujung. Proyek genom pada tanaman sangat menjanjikan untuk mendapatkan informasi terlengkap tentang seluruh sifat biologis tanaman. Informasi ini akan membantu kita memahami bagaimana gen-gen menyebabkan tanaman mampu melaksanakan segala aktivitasnya sebagai makhluk hidup.
Inilah target umum proyek genom tanaman. Adapun target khususnya adalah untuk mengisolasi gen-gen yang memberikan sifat unggul, seperti sifat tahan penyakit, sifat toleran pada tanah bergaram, dan sifat alami lainnya, di antaranya gen yang mengatur pembentukan minyak biji-bijian atau waktu berbunga yang semuanya berdampak pada hasil panen. Usaha ini nantinya akan memungkinkan rekayasa genetika untuk menghasilkan tanaman baru yang lebih berkualitas.
Besarnya proyek genom serta teknologi yang mendukung untuk penyelesaiannya melahirkan genomika sebagai ilmu baru. Genomika diartikan sebagai usaha mendalami struktur dan fungsi gen dalam skala besar. Genomika dibagi dalam dua bagian, yaitu structural genomics (genomika struktur) dan functional genomics (genomika fungsi). Berikut ini beberapa contoh mikroba yang telah selesai pembacaan genomnya dan prospek yang diharapkan saat ini dan masa yang akan datang.
1) Pengubahan Zat Pati
Clostridium acetobutylicum adalah bakteri yang dapat mengubah zat pati menjadi pelarut organik aseton dan butanol yang sangat bermanfaat untuk industri.
2) Tahan Radioaktif
Deinococcus radioduran adalah mikroba yang dapat bertahan di lingkungan radioaktif berdosis tinggi yang membunuh hampir semua makhluk hidup lain. Bakteri ini dapat bertahan hidup pada tingkat radiasi 1,7 juta rad yang membuat E. Coli, kecoa, dan manusia tak mungkin bertahan hidup.
Informasi genom bakteri ini sangat potensial untuk proses “bioremediasi” seperti pembersihan lingkungan dari limbah radioaktif, logam berat atau senyawa kimia organik. Saat ini para peneliti di Amerika Serikat sedang mengekplorasi kapabilitas bakteri D. radioduran dengan menambah gen dari organisme lain. Tambahan gen ini mengodekan protein yang bisa mengubah logam berat menjadi biomassa yang lebih netral dan menguraikan zat organik berbahaya, seperti toluena. Diharapkan pula dengan mempelajari genom mikroba, manusia dapat lebih memahami proses terjadinya sel kanker sekaligus menemukan obat dan cara pengobatan kanker tersebut sebab bakteri ini sanggup memperbaiki DNA-nya sendiri yang rusak karena pengaruh radiasi.
3) Penghasil Gas Metan
Arkeo Methanococcus jannaschii adalah mikroba yang dapat menghasilkan gas metan. Mikroba ini ditemukan di lingkungan berasap hidrothermal, tanpa cahaya, tanpa oksigen, tanpa sumber zat karbon. Sifat yang sangat tidak biasa yang dimiliki oleh mikroba ini membawa pada kesimpulan bahwa makhluk hidup tidak hanya “prokariot” dan “eukariot”, tetapi ada kelompok baru yang berbeda dengan prokariot dan eukariot. Para ilmuwan mengelompokkan mikroba ini ke dalam kelompok baru yaitu Archeae (Arkeo). Dengan berhasilnya pembacaan genom mikroba ini diharapkan masalah mengenai bahan bakar dapat dipecahkan.
Aplikasi dahsyat dan kemajuan sains yang dijanjikan oleh proyek ini memang di depan mata. Proyek genom mikroba ini sampai saat ini memang hanya milik negara-negara maju yang bermodal besar. Namun, mudah-mudahan masa depan yang cerah ini bukan hanya milik negaranegara bermodal besar. Indonesia tak kalah kaya dengan mikroba yang potensial untuk kehidupan masa depan.
| |||
4) Menstabilkan Jumlah Karbon Dioksida di Atmosfer
Mikroba lain seperti Nitrosomonas europaea, Prochlorococcus marinu, Rhodopseudomonas palustris adalah organisme yang menjadikan karbondioksida sebagai satu-satunya sumber nutrisi zat karbonnya. Mikrobamikroba ini diduga mempunyai peranan penting dalam perubahan iklim. Dengan demikian, informasi yang didapat dari genom mikroba-mikroba ini mampu berperan mengatasi pemanasan global dengan menstabilkan jumlah CO2 di atmosfer.
| |||
Pada tahun 1998 Arabidhopsis thaliana dikukuhkan menjadi tanaman pertama yang disekuen genomnya oleh konsorsium internasional dari Jepang, Eropa dan Amerika. Arabidhopsis merupakan model yang cocok bagi kelompok tanaman berbji belah yang termasuk di dalamnya tomat, kentang, tembakau, dan sayur-sayuran. Di antara kelebihan model ini adalah ukuran genomnya yang kecil. Tanaman diploid yang terdiri atas 5 set kromosom mudah ditanam karena kecil dan cepat menghasilkan biji untuk regenerasi, latar belakang genetika memadai, serta mudahnya proses transformasi.
Padi memiliki nilai ekonomi tinggi karena menjadi makanan pokok lebih dari setengah jumlah penduduk di planet ini. Padi merupakan tanaman berbiji tunggal, diploid dengan 12 kromosom, dan mempunyai ukuran genom yang lumayan kecil, yaitu 450 juta base. Latar belakang genetika padi sangat kuat dengan adanya peta genetika yang terlengkap di antara tanaman lain, yaitu adanya lebih dari 2.000 molecular marker DNA yang terbagi merata sepanjang kromosomnya serta proses transformasinya padi yang sudah berkembang. Secara evolusi, padi mempunyai hubungan sangat erat dengan tanaman pangan yang masuk dalam jenis rumput-rumputan. Berdasarkan studi perbandingan, ternyata pada konservasi gene collinearity (persamaan urutan gen) dalam kromosom antara padi dan anggota keluarga rerumputan, seperti barley, oats (keduanya adalah jenis gandum), jagung, dan gandum.
Untuk itu, dengan menyekuen genom padi, semua gen dari tanaman berbiji tunggal yang notabene adalah bahan pokok hidup manusia sedunia bisa diketahui. Pada tahun 1998, dalam pertemuan Internasional Society of Plant Molecular Biologist (ISPMB) di Singapura, padi dari jenis nipponbare disetujui sebagai tanaman model kedua untuk proyek genom setelah Arabidhopsis oleh konsorsium internasional yang beranggotakan Jepang, Cina, Korea, Amerika, dan Uni Eropa.
Selain pada tumbuhan proyek genom juga dilakukan pada manusia. Hanya dalam tempo tiga belas tahun, lebih cepat dua tahun dari target tahun 2005 para ilmuwan dunia yang bergabung dalam The Human Genom Project mengumumkan keberhasilan mereka memetakan genom manusia. Karena genom adalah suatu cetak biru informasi genetik yang menentukan sifat setiap makhluk hidup, maka pemetaan ini bakal menjadi kunci pembuka babak baru dalam memahami penyakit dan bagaimana mengobatinya. Informasi genetika setiap makhluk hidup disandi dalam bentuk pita molekul asam deoksiribonukleat yang dikenal sebagai DNA. Dengan pengumuman di atas, berarti proyek genom manusia telah berhasil memetakan tiga miliar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dalam tubuh manusia. Dengan demikian, setiap individu memiliki kurang lebih 100.000 gen untuk diturunkan. Varian-varian dari gen inilah yang kemudian menentukan tinggi badan, warna mata, sidik jari, golongan darah, maupun kerentanan terhadap penyakit.
Lembaga pertama “The Human Genom Project“ membangun peta susunannya dari DNA yang diambil dari 24 individu anonim dari berbagai grup ras dan etnisitas. Dari situlah dipahami adanya perbedaan rata-rata tiga juta antara satu orang dan orang lainnya. Proyek riset genom memang masih akan berlanjut dengan upaya mencari mutasi gen-gen penyebab kanker yang mematikan maupun gen yang terlibat dalam pemunculan diabetes, leukemia, bahkan juga eksim yang suka muncul pada usia kanak-kanak.
Seperti yang diberitakan Reuters, para peneliti di Amerika Serikat, Prancis, Jerman, Jepang, dan Cina mengungkapkan, mereka sebenarnya juga berminat menguak misteri protein yang menyusun jaringan dan mengatur fungsi metabolisme tubuh. Namun, kode genetikanya ternyata lebih kompleks dari yang dibayangkan. Memang harus diakui, masih perlu jalan panjang untuk mengaplikasikan hasil pemetaan genom manusia ini. Pekerjaan memetakan genom manusia tentulah pantas dipandang sebagai ikhtiar ilmiah yang mengagumkan.
6. Bidang Lingkungan Hidup dan Pengolahan Limbah
Limbah rumah tangga, pertanian, dan aktivitas industri telah banyak mengubah lingkungan kita, membuat pencemaran yang sangat merusak dan membahayakan ekosistem. Limbah tersebut dapat berupa senyawa kimia cair (asam, basa) dan senyawa kimia padat (logam logam berat), tumpahan minyak, pestisida, pupuk, dan lain-lain.
Bioteknologi yang berperan penting dalam pemeliharaan lingkungan ditujukan pada proses mengatur dan membuat produk buangan tersebut menjadi aman untuk dibuang ke lingkungan. Banyak bakteri dapat mengekstraksi logam-logam berat, seperti tembaga, timbal, nikel, dan besi.
Kelompok bakteri yang diduga bersifat aktif dalam proses pengolahan air limbah dikenal sebagai zoogles, meskipun sejumlah organisme lain juga ikut terlibat, seperti ganggang biru, ganggang hijau, cacing tanah, dan serangga. Saat ini banyak pabrik yang mengelola limbah cairnya dengan pengaktifan lumpur (lumpur aktif). Sejumlah mikroorganisme yang terlibat dalam lumpur aktif ini adalah Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas, moraxella, Thiobacillus, Nitrosomonas, Nitrobacter dan Ferrobacillus sp
B. DAMPAK BIOTEKNOLOGI TERHADAP SAINS, LINGKUNGAN, TEKNOLOGI, DAN MASYARAKAT
1. Transgenik
Seperti yang telah dikemukakan pada bagian sebelumnya, bahwa produk transgenik yang dikenal juga dengan istilah GMO = Genetics Manipulation Organism merupakan produk bioteknologi yang spektakuler. Dengan transgenik (gen suatu species disisipi dengan gen tertentu) memungkinkan terbentuknya suatu jenis hewan atau tumbuhan yang mempunyai sifat-sifat unggul, seperti lebih besar, lebih kuat, tahan lama, dan kandungan gizi tinggi.
Pertanyaannya sekarang adalah “Seberapa aman produk teknologi reproduksi tersebut?” Sejauh ini terdapat sejumlah pernyataan aman dari lembaga resmi internasional, seperti WHO dan FAO. (Masih ingat kepanjangan WHO dan FAO?). Masyarakat AS sejak tahun 1996 telah mengonsumsi kedelai transgenik dan tidak ada laporan dampak negatif yang timbul. Masyarakat Eropa yang awalnya menentang produk transgenik kini sudah mulai menerima. Hal ini ditandai dengan adanya pernyataan dari Komisi Pusat Masyarakat Eropa di Brussel pada bulan Oktober 2001.
Akan tetapi, ada juga yang berpendapat bahwa terdapat beberapa kemungkinan risiko mengonsumsi makanan transgenik ini, seperti keracunan, risiko kanker, dan alergi makanan. Hal ini disebabkan antara lain produk transgenik tersebut bersifat “kebal antibiotik”, dan mengundang “residu pestisida”. Beberapa produk transgenik yang sudah dilepas di pasaran negaranegara maju, sepanjang penelitian ilmiah dengan teknologi dan pengamatan yang ada sekarang, tidak ada masalah dalam hal keamanan terhadap lingkungan ataupun tubuh manusia. Demikian kesimpulan Departemen Kesehatan Inggris dalam laporannya tahun 1999.
Sejak 20 tahun lalu, teknologi ini dimanfaatkan hingga kini karena belum ada laporan ilmiah yang memaparkan efek negatif produk rekayasa genetika yang telah dievaluasi sesuai standar Jepang adalah aman. Ini kesimpulan Departemen Pertanian dan Kehutanan Jepang tahun lalu. Di Indonesia sendiri, meskipun mengundang banyak protes dari banyak pihak, pengembangan kapas transgenik telah ditanam di tujuh kabupaten Sulawesi Selatan. Namun, penelitian yang dilakukan oleh dua mahasiswa Pascasarjana Program Studi Bioteknologi IPB (Institut Pertanian Bogor), Marhamah Nadir dan Reza Indriadi membuktikan bahwa kapas transgenik di Indonesia ternyata mengontaminasi kapas non-transgenik di sekitarnya. Penelitian tersebut dilakukan selama setahun (September 2001–Agustus 2002).
Adanya kontaminasi (pencemaran genetik) dapat menyebabkan antara lain kebalnya hama (sehingga dapat memicu ledakan hama), mengganggu kesehatan bahkan tanaman transgenik tersebut menjadi gulma. Gulma adalah tanaman liar yang mengganggu tanaman budi daya. Jadi, sebenarnya mengelola tanaman transgenik itu tidak gampang, karena itu, perlu
pengkajian yang benar, peraturan dan pengawalan yang ketat pula.
Dengan tetap berprinsip pada pendekatan kehati-hatian (precautionary approach) bahwa OHM (organisme hidup hasil modifikasi) yang secara nyata dapat memberi manfaat bagi manusia, tetapi tetap perlu waspada untuk mencegah hal-hal yang dapat merugikan bagi kesehatan manusia, pelestarian lingkungan, dan keanekaragaman hayati, maka Indonesia bersama dengan 133 perwakilan pemerintah, LSM, organisasi industri, dan masyarakat ilmiah, telah menyepakati suatu kesepakatan internasional mengenai pengaturan tata cara gerakan lintas batas negara (termasuk penanganan dan pemanfaatan) OHM, atau yang terkenal dengan Cartagena Biosafety Protocol, pada tanggal 29 Februari 2000, di Mountreal, Kanada.
Cartagena Biosafety Protocol (cartagena Protocol) adalah kesepakatan antara berbagai pihak yang mengatur tata cara gerakan lintas batas Negara secara sengaja (termasuk penanganan dan pemanfaatan) suatu organism hidup yang dihasilkan bioteknologi modern dari suatu negara ke negara lain oleh seseorang atau badan. Tujuan dibuatnya Cartagena Biosafety Protocol adalah untuk memberikan kontribusi dalam memastikan tingkat proteksi yang memadai dalam hal transfer, penanganan, dan penggunaan yang aman dari organisme hidup hasil bioteknologi modern. Hal itu untuk menjaga adanya kemungkinan pengaruh yang merugikan kelestarian dan pemanfaatan yang berkelanjutan pada keanekaragaman hayati, dengan mempertimbangkan risiko terhadap kesehatan manusia, dan khususnya berfokus pada pergerakan lintas batas. Sebenarnya sebelum tanaman transgenic disetujui untuk dikomersialisasi, tanaman tersebut telah diuji melalui proses evaluasi makanan bioteknologi.
2. Bayi Tabung
Bagi pasangan suami istri yang tak kunjung dikaruniai anak, program bayi tabung ini tentu sangat membantu. Terlebih di masyarakat masih tertanam kuat bahwa perkawinan tanpa anak dikatakan tidak sempurna. Tidak jarang berbagai masalah akan muncul karena alasan yang satu itu, tetapi tidak jarang masyarakat yang berpendapat tidak setuju dengan program bayi tabung ini. Hal tersebut dapat dimengerti sebab dikhawatirkan sel telur maupun sel sperma tidak berasal dari pasangan suami istrinya yang sebenarnya, melainkan sperma dari donor. Dari segi agama tentu hal ini tidak dibenarkan.
Walaupun dirasakan manfaatnya, program ini masih menimbulkan perdebatan. Perdebatan ini terfokus pada segi agama, etika, legalitas dan sosial, baik menyangkut prosedur maupun produk yang dihasilkan. Sebagian kelompok agamawan menolak “fertilitas in vitro” pada manusia karena dianggap mempermainkan Tuhan sebagai sang pencipta. Hal ini dapat dimengerti sebab dikhawatirkan sel telur maupun sperma tidak berasal dari pasangan suami istri yang sebenarnya. Sperma bisa saja dari donor (bank sperma). Dari segi agama tentu hal ini tidak dapat dibenarkan karena individu baru tersebut dapat kehilangan nasabnya (keutuhan keturunannya).
Di Indonesia sendiri sebenarnya program bayi tabung ini diatur berdasarkan undang-undang, yaitu UU No. 23/1992, tentang kesehatan. Undang-undang ini menjelaskan pelaksanaan program bayi tabung harus dilakukan sesuai dengan norma hukum, agama, kesusilaan, dan kesopanan. UU ini juga mengatur bahwa dalam pelaksanaan program bayi tabung di Indonesia tidak diizinkan menggunakan rahim milik wanita yang bukan istrinya.
Selain Undang-undang di atas, program bayi tabung di Indonesia, saat ini juga mengacu pada peraturan Menteri Kesehatan RI No.73/Menteri Kes/ Per/11/1999 tentang Penyelenggaraan Pelayanan Teknologi Reproduksi Buatan. Peraturan ini mengatur penyelenggaraan teknologi reproduksi buatan hanya dapat dilakukan di Rumah Sakit Umum Pemerintah Kelas A, B dan Rumah Sakit Umum Swasta kelas utama. Penyelenggaraan penelitian dan pengembangan teknologi reproduksi buatan hanya dapat dilakukan oleh Rumah Sakit Umum yang menyelenggarakan teknologi reproduksi buatan. Rumah Sakit yang diberi izin penyelenggaraan dan pelayanan, penelitian dan pengembangan adalah RSUP Cipto Mangunkusumo, RSAB Harapan Kita, RSUD Dr.Soetomo Surabaya. Dalam pasal 4 disebutkan pelayanan teknologi reproduksi buatan hanya dapat diberikan kepada pasangan suami istri yang terikat perkawinan yang sah dan sebagai upaya akhir untuk memperoleh keturunan.
3. Kloning
Kloning sebenarnya penting untuk menghasilkan organisme unggul baik pada tumbuhan maupun hewan. Di bidang pengobatan, klon hewan dipakai sebagai media membuat obat yang sangat langka dan mahal harganya, seperti yang dilakukan oleh Ian Wilmut yang menghasilkan Dolly, domba cloning pertama yang lahir pada tanggal 5 Juli 2003 di Skotlandia. Ian Wilmut berhasil membuat klon domba dengan sel donor dari kelenjar susu domba jenis “findorset” yang berumur 6 tahun. Findorset sebagai donor berbulu putih, sedangkan telurnya diambil dari domba betina jenis blacface, yang mukanya berbulu hitam, hasilnya Dolly yang berbulu putih bersih.
Setelah Dolly, sebenarnya secara teknik, klon manusia juga dapat dilakukan. Kloning dilakukan dengan cara mengeluarkan inti telur betina dan menggantinya dengan inti dari orang dewasa. Kalau berhasil, telur hasil rekayasa yang mulai berkembang tersebut ditanam di dalam rahim seorang perempuan. Nantinya telur tersebut akan tumbuh menjadi duplikat orang dewasa yang menyumbangkan intinya itu.
Secara medis infertilitas ketidaksuburan digolongkan sebagai penyakit. Salah satu cara yang sudah lazim ditempuh adalah teknik invitro (bayi tabung). Namun demikian, invitro tidak dapat menolong semua pasangan infertil, misalnya bagi seorang ibu yang tidak dapat menghasilkan sel telur, dan pria yang tidak dapat menghasilkan sperma. Dalam hal ini, teknik kloning merupakan hal yang “revolusioner” sebagai pengobatan infertilitas karena penderita tidak perlu menghasilkan sperma atau telur. Mereka hanya memerlukan sejumlah sel dari manapun diambilnya.
Pengklonan juga dapat dilakukan terhadap anggota badan untuk mengganti jaringan sel yang rusak di dalam tubuh. Bagaimana tanggapan masyarakat mengenai hal ini? Ternyata masih merupakan kontroversi. Berbagai usulan melarang kloning manusia. Banyak kalangan menganggap bahwa “pengklonan manusia secara utuh tidak boleh dilakukan sebab anggapan sebagai intervensi karya ilahi dan tidak bermoral.”
Tidak ada komentar:
Posting Komentar