Bioteknologi dengan memanfaatkan mikroorganisme dapat dilakukan untuk mengatasi permasalahan

udin abay | Rabu, 20 Mei 2020 , 20:34:00 WIB

Swadayaonline.com - Bioteknologi berasal dari kata bios yaitu hidup, teuchos yaitu alat dan logos yaitu ilmu, sehingga dapat dikatakan bahwa bioteknologi adalah ilmu yang mempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi. Menurut European Federation of Biotechnology (EFB), bioteknologi sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan untuk meningkatkan aplikasi organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan/atau analog molekuler untuk menghasilkan barang dan jasa.

Bioteknologi terbagi menjadi 2, yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Bioteknologi konvesional adalah bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme secara langsung untuk menghasilkan suatu produk, proses bioteknologi konvensional ini lebih dikenal dengan istilah fermentasi. Fermentasi merupakan proses produksi energi tanpa oksigen (anaerob) namun seiring berkembangnya teknologi istilah fermentasi meluas menjadi semua proses yang melibatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk baik metabolit primer atau metabolit sekundernya. Contoh produk hasil fermentasi yaitu yoghurt, keju, bir, tape dan tempe. Dalam dunia pertanian bioteknologi konvensional dapat digunakan untuk membuat pupuk kompos, pupuk kandang dan biogas melalui proses fermentasi dengan bantuan mikroorganisme. Selain itu proses fermentasi ini juga dimanfaatkan untuk menambah nilai jual suatu produk hasil pertanian sebagai contoh pengolahan keju, kimchi, tape, minuman beralkohol dan masih banyak lagi produk-produk yang memanfaatkan mikroorganisme dalam proses fermentasi.

Bioteknologi modern erat kaitannya dengan rekayasa genetika, dalam bidang pertanian bioteknologi mempunyai tujuan untuk meningkatkan produktivitas dan perbaikan sifat-sifat suatu tanaman pada level gen. Secara keseluruhan bioteknologi dalam bidang pertanian bertujuan untuk menjaga ketahanan pangan.

Era Industri 4.0 saat ini merupakan era teknologi dimana hampir di semua sektor menggunakan teknologi, seperti yang sedang marak saat ini yaitu mobile connectivity, artificial intelligence, internet of things, next generation robotics, 3D printing, genetic engineering, nanotechnology, advanced materials, dan biotechnology. Kecepatan dan peningkatan produksi merupakan 2 hal yang dibutuhkan oleh sektor pertanian dalam era ini, sehingga digitalisasi, bioteknologi, dan kecepatan proses merupakan kunci dari revolusi pertanian pada era 4.0 saat ini.

Aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian dapat membantu dalam percepatan produksi benih, perbaikan sifat-sifat tanaman, hingga menghasilkan jenis tanaman baru. Semua itu bisa dihasilkan dengan cara rekayasa genetika dan kultur jaringan. Rekayasa genetika adalah suatu usaha memanipulasi suatu gen organisme untuk tujuan tertentu, dengan cara menghilangkan atau menambahkan suatu gen sehingga menghasilkan organisme dengan sifat-sifat yang diinginkan. Organisme yang telah direkayasa genetikanya sering disebut dengan Genetic Modified Organism (GMO). Contoh bioteknologi dalam bidang pertanian yang berupa tanaman GMO yang ada di sekitar kita diantaranya adalah:1. Jagung manis. Jagung manis yang kita konsumsi saat ini merupakan jagung hasil rekayasa genetika. Pada jagung manis gula yang terkandung direkayasa untuk tidak diubah menjadi pati sehingga tetap manis dan berair.2. Pepaya California, pepaya ini juga merupakan hasil rekayasa genetika oleh seorang profesor dari IPB, yang memiliki kelebihan rasa lebih manis dan cepat berbuah.

3. Golden rice, pada tanaman padi ini disisipkan gen penghasil betakaroten dari tanaman wortel, sehingga padi ini memiliki kelebihan selain mengandung karbohidrat juga memiliki kandungan vitamin A. 4. Kapas yang resisten terhadap Bt toksin, pada tanaman kapas ini telah disisipkan gen Bt toksin sehingga aman dari hama. 5. Kedelai impor yang menjadi bahan baku dari tempe dan tahu, kedelai ini telah disisipkan dengan gen EPSPS sehingga kedelai impor ini tahan terhadap herbisida berbahan glifosfat. Selain itu kelebihan lainnya adalah harganya lebih murah karena selalu tersedia di pasaran.

Selain rekayasa genetika, kultur jaringan juga memiliki peran dalam bidang bioteknologi pertanian. Kultur jaringan digunakan untuk memperbanyak tanaman hasil rekayasa genetika dan juga untuk menyediakan benih unggul yang selalu tersedia sepanjang waktu yang tidak dapat dipenuhi dengan perbanyakan tanaman secara konvensional. Selain itu kultur jaringan juga digunakan untuk menghasilkan benih tanaman dalam waktu relatif cepat dan dalam jumlah banyak yang tidak tergantung kondisi musim atau cuaca.

Kultur jaringan sendiri bukanlah suatu ilmu, melainkan suatu teknik yang sangat penting dalam bidang bioteknologi pertanian. Kultur jaringan merupakan teknik menumbuhkan tanaman dari bagian tanaman yang dapat berupa sel, jaringan atau organ yang ditanam dalam media tumbuh dalam kondisi lingkungan yang aseptis sehingga tumbuh menjadi tanamah utuh. Media tumbuh yang digunakan pada kultur jaringan berisi nutrisi makro, mikro, dan vitamin yang dibutuhkan oleh tanaman seperti layaknya yang ada dalam tanah.

Aplikasi bioteknologi lainnya dapat digunakan untuk menciptakan pertanian yang berkesinambungan, dengan cara mengurangi ketergantungan pertanian terhadap bahan kimia. Aplikasi bioteknologi ini dapat berupa pembuatan kompos, pupuk hayati, biopestisida, bioherbisida dan bioinsektisida. Berbagai macam riset bioteknologi terus dilakukan untuk menemukan produk pertanian yang dapat meningkatkan produksi maupun dapat menjadi solusi terhadap permasalahan pertanian lainnya. SY/SRA

BMC – Bioteknologi adalah suatu teknik modern untuk mengubah bahan mentah melalui transformasi biologi sehingga menjadi produk yang berguna. Supriatna (1992 ) memberi batasan tentang arti bioteknologi secara lebih lengkap, yakni: pemanfaatan prinsip–prinsip ilmiah dan kerekayasaan terhadap organisme, sistem atau proses biologis untuk menghasilkan dan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.

Bioteknologi (1) : Konsep dasar dan perkembangan

Bioteknologi di masa lampau (konvensional)

Bioteknologi sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu.

8000 SM Pengumpulan benih untuk ditanam kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal) untuk meningkatkan kualitas ternak.
6000 SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat roti, membuat tempe dengan bantuan ragi
4000 SM Bangsa Tionghoa membuat yogurt dan keju dengan bakteri asam laktat
1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia
1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop.
1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang pengembangbiakan hewan
1880 Mikroorganisme ditemukan
1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan
1865 Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya.
1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologi
1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk memotong gen gen
1975 Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein
1978 Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar
1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain, dalam bentuk manusia. Sekitar 5{f96eda6f8618a63bcc95c2e2e67272e5834b316e5a9a9c3aeb9c545dc6b63cdc} pengidap diabetes alergi terhadap insulin hewan yang sebelumnya tersedia.
1992 FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat “flavor saver”
2000 Perampungan Human Genome Project

Contoh produk bioteknologi konvensional, misalnya:

di bidang pangan ada pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19,
pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan.
di bidang medis, antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktoroleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.

Bioteknologi modern

Sekarang bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal:

Rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.
Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.
Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan.
Penerapan bioteknologi di saat ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Misalnya saja penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Berikut ini adalah daftar kemajuan bidang bioteknologi yang telah diaplikasikan. Mayoritas didominasi oleh bidang peternakan, perikanan, dan kesehatan.

Bioteknologi dalam Bidang Peternakan dan Perikanan

Penggunaan bioteknologi guna meningkatkan produksi peternakan meliputi :

teknologi produksi, seperti inseminasi buatan, embrio transfer, kriopreservasi embrio, fertilisasi in vitro, sexing sperma maupun embrio, cloning dan spliting.
rekayasa genetika, seperti genome maps, masker asisted selection, transgenik, identifikasi genetik, konservasi molekuler,
peningkatan efisiensi dan kualitas pakan, seperti manipulasi mikroba rumen,
bioteknologi yang berkaitan dengan bidang veteriner (Gordon, 1994; Niemann dan Kues, 2000).

Teknologi reproduksi yang telah banyak dikembangkan adalah:

transfer embrio berupa teknik Multiple Ovulation and Embrio Transfer (MOET). Teknik ini telah diaplikasikan secara luas di Eropa, Jepang, Amerika dan Australia dalam dua dasawarsa terakhir untuk menghasilkan anak (embrio) yang banyak dalam satu kali siklus reproduksi.
cloning telah dimulai sejak 1980-an pada domba. Saat ini pembelahan embrio secara fisik (embryo spliting) mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi dan kuda.
produksi embrio secara in vitro: teknologi In vitro Maturation (IVM), In Vitro Fertilisation (IVF), In Vitro Culture (IVC), telah berkembang dengan pesat. Kelinci, mencit, manusia, sapi, babi dan domba telah berhasil dilahirkan melalui fertilisasi in vitro (Hafes, 1993).

Di Indonesia, transfer embrio mulai dilakukan pada tahun 1987. Dengan teknik ini seekor sapi betina, mampu menghasilkan 20-30 ekor anak sapi (pedet) pertahun. Penelitian terakhir membuktikan bahwa, menciptakan jenis ternak unggul sudah bukan masalah lagi. Dengan teknologi transgenik, yakni dengan jalan mengisolasi gen unggul, memanipulasi, dan kemudian memindahkan gen tersebut dari satu organisme ke organisme lain, maka ternak unggul yang diinginkan dapat diperoleh.

Babi transgenik, di Princeton Amerika Serikat, kini sudah berhasil memproduksi hemoglobin manusia sebanyak 10 – 15 {f96eda6f8618a63bcc95c2e2e67272e5834b316e5a9a9c3aeb9c545dc6b63cdc} dari total hemoglobin manusia, bahkan laporan terakhir mencatat adanya peningkatan persentasi hemoglobin manusia yang dapat dihasilkan oleh babi transgenik ini.

Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan dan Pengobatan

Suatu terobosan baru telah dilakukan di Colorado AS. Pasangan Jack dan Lisa melakukan program bayi tabung bukan semata-mata untuk mendapatkan turunan, tetapi karena perlu donor bagi putrinya Molly yang berusia 6 tahun dan menderita penyakit fanconi anemia. Fanconi anemia adalah suatu penyakit yang disebabkan oleh tidak berfungsinya sumsum tulang belakang sebagai penghasil darah. Jika dibiarkan akan menyebabkan penyakit leukemia. Satu-satunya pengobatan adalah melakukan pencakokkan sumsum tulang dari saudara sekandung, tetapi masalahnya, Molly adalah anak tunggal. Teknologi bayi tabung diterapkan untuk mendapatkan anak yang bebas dari penyakit fanconi anemia. Melalui teknik “Pra Implantasi genetik diagnosis” dapat dideteksi embrio-embrio yang membawa gen fanconi. Dari 15 embrio yang dihasilkan, ternyata hanya 1 embrio yang terbebas dari gen fanconi. Embrio ini kemudian ditransfer ke rahim Lisa dan 14 embrio lainnya dimusnahkan. Bayi tabung ini lahir 29 Agustus 2000 yang lalu, dan beberapa jam setelah lahir, diambil sampel darah dari umbilical cord (pembuluh darah yang menghubungkan bayi dengan placenta) untuk ditransfer ke darah Molly. Sel-sel dalam darah tersebut diharapkan akan merangsang sumsum tulang belakang Molly untuk memproduksi darah.

Kontroversi

Dalam perkembangannya, kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi. Sebagai contoh:

teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan terutama kaum konservatif religius
pro dan kontra penggunaan tanaman transgenik, salah satu contohnya adalah kapas transgenik. Pihak yang pro, terutama para petinggi dan wakil petani yang tahu betul hasil uji coba di lapangan memandang kapas transgenik sebagai mimpi yang dapat membuat kenyataan, sedangkan Pihak yang kontra, sangat ekstrim mengungkapkan berbagai bahaya hipotetik tanaman transgenik (Tajudin, 2001).
selain kapas, Setyarini (2000) memaparkan tentang kontroversi penggunaan tanaman jagung yang telah direkayasa secara genetik untuk pakan unggas. Kekhawatiran yang muncul adalah produk akhir unggas Indonesia akan mengandung genetically modified organism ( GMO ).
masalah lain yang menjadi kekhawatiran berbagai pihak adalah potensinya dalam mengganggu keseimbangan lingkungan antara lain serbuk sari jagung dialam bebas dapat mengawini gulma-gulma liar, sehingga menghasilkan gulma unggul yang sulit dibasmi. Sebaliknya, kelompok masyarakat yang pro mengatakan bahwa dengan jagung transgenik selain akan mempercepat swa sembada jagung, manfaat lain adalah jagung yang dihasilkan mempunyai kualitas yang hebat, kebal terhadap serangan hama sehingga petani tidak perlu menyemprot pestisida.

Bagaimana cara kita menyikapinya? Satu-satunya jalan adalah dengan melakukan beberapa tahapan pengujian, studi kelayakan, serta sistem pengawasan yang ketat oleh instansi yang berwenang. Disini, pihak peneliti memegang peranan penting dalam mengungkap dan membuktikan atau menyanggah berbagai kekhawatiran yang timbul (www.biologimediacenter.com)