SEJARAH PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI
Abad ke XXI sering disebut abad bioteknologi dan biomolekuler, yang diharapkan dapat memecahkan berbagai masalah berkaitan dengan kesejahteraan manusia. Bioteknologi adalah teknik penggunaan makhluk hidup, atau bahan yang didapat dari makhluk hidup, untuk membuat suatu produk dan jasa yang bermanfaat bagi manusia. Perkembangan ilmu selanjutnya membawa manusia mengenal kromosom. Pada awal tahun 1880-an Wilhelm Roux memperkirakan bahwa kromosom adalah pembawa bahan hereditas. Ahli lain, Mendel mempelajari perilaku kromosom sebagai pembawa bahan hereditas ini. Menurut Mendel, orgaisme membawa dua unit hereditas bagi setiap sifat keturunan. Selanjutnya teori Mendel sesuai juga j uga dengan kenyataan, bahwa induk menurunkan hanya separoh kromosom melalui sel kelamin. Pada tahun 1860-an Fredrich Miescher berhasil mengisolasi bahan dari inti sel ini, setelah diidentifikasi diketahui mengandung protein dan asam nukleat. Selanjutnya diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas unit pembangun yang dikenal dengan nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari gula (ribose), gugus fosfat dan empat macam basa nitrogen. Untuk kromosom, gulanya adalah deoksiribosa, sehingga disebut DNA (deoxyibose nucleic acid): dan keempat macam basanya adalah adenin (A), timin (T), sitosin (C) dan guanin (G). Untaian DNA ini selanjutnya dikenal dengan gen. Pada pertengahan tahun 1970, ahli Bioteknologi menemukan teknologi baru yang dikenal dengan antibodi klon tunggal. Prinsip antibodi klon tunggal berbeda dengan antibody klon ganda. Kisah antibody klon tunggal dimulai pada tahun 1974, ketika George Kohler dan Cecar Milstein dari Medical Research Council’s Laboratory of Molecular Biology di Cambridge, Inggris, mengamati sesuatu yang kemudian menjadi masalah menonjol yang belum terpecahkan dalam imunologi. Antibody adalah bagian dari pertahanan tubuh terhadap benda asing yang ingin masuk ke dalam tubuh, t ubuh, termasuk organisme penyebab penyakit. Produksi antibody dikendalikan oleh gen, Kohler dan Milstein mempunyai ide untuk menyatukan sel penghasil antibodi normal dengan sel dari tumor yang mengkanker, yang disebut mieloma. Teknologi ini menghasilkan sel hybrid yang selanjutnya dapat dikulturkan
dan menghasilkan klon. Semua hybrid klon yang sama menghasilkan molekul antibodi yang sama pula, oleh karena itu disebut antibodi klon tunggal (monoclonal antibody). Perkembangan bioteknologi telah membawa manusia untuk dapat mengobati penyakit keturunan atau penyakit yang disebabkan adanya kelainan genetis, yaitu dengan memasukkan gen yang baik ke dalam sumsum tulang belakang, dikenal dengan metode transfer gen. Metode transfer gen yang sedang dikembangkan untuk mengobati penyakit genetic manusia tersebut diatas adalah untuk memasukkan gen baru ke dalam sel somatic saja. Gen tersebut tidak dapat diturunkan pada anak jika tidak berada pada sel benih yang menghasilkan sperma dan sel telur. 1. Periode Perkembangan bioteknologi Pemanfaatan mikrob untuk kepentingan manusia telah ada sejak zaman sebelum masehi. Hingga sekarang manusia telah mengalami tiga periode perkembangan bioteknologi, yaitu sebagai Berikut : a. Periode bioteknologi tradisional ( sebelum abad ke-15 M ) Dalam periode ini telah ada teknologi pembuatan minuman bir dan anggur menggunakan ragi (6000 SM), mengembangkan roti dengan ragi (4000 SM), dan pemanfaatan ganggang sebagai sumber makanan yang dilakukan oleh bangsa aztek (1500 SM ). b. Periode bioteknologi ilmiah ( abad ke-15 sampai ke-20 M), Periode ini ditandai dengan adanya beberapa peristiwa berikut ini : 1. Tahun 1670 : usaha penambangan biji tembaga dengan bantuan mikrob di Rio Tinto, Spanyol. 2. Tahun 1686 : Penemuan mikrosop oleh Antony van Leeuwenhoek yang juga menjadi manusia pertama yang dapat melihat mikrob. 3. Tahun 1870 : Louis pasteur menemukan adanya mikrob dalam makanan dan minuman. 4. Tahun 1890 : alkohol dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar motor. 5. Tahun 1897 : penemuan enzim dari ekstrak ragi yang dapat mengubah gula menjadi alkohol oleh Eduard Buchner. 6. Tahun 1912 : pengelolahan limbah dengan menggunakan mikrob
7. Tahun 1915 : produksi aseton, butanol, dan gliserol dengan menggunakan bakteri. 8. Tahun 1928 : penemuan zat antibiotik penisilin oleh Alexander Fleming 9. Tahun 1994 : Produksi besar-besaran penisilin 10. Tahun.1953 : penemuan struktur asam deoksiribo nukleat ( ADN ) oleh Crick dan Watson . c. Periode bioteknologi modern ( abad ke-20 M sampai sekarang)
Periode ini diawali dengan penemuan teknik rekayasa genetik pada tahun 1970-an. Era rekayasa genetik dimulai dengan penemuan enzim endonuklease restiksi oleh Dussoix dan Boyer. Dengan adanya enzim tersebut memungkinkan kita dapat memotong ADN pada posisi tertentu, mengisolasi gen dari kromosom suatu organisme, dan menyisipkan potongan ADN lain ( dikenal dengan teknik ADN rekombinan). Setelah penemuan enzim endonuklease restriksi, dilanjutkan dengan program bahan bakar alkohol dari brazil, teknologi hibridoma yang menghasilkan antibodi monoklonal (1976), diberikannya izin untuk memasarkan produk jamur yang dapat dikonsumsi manusia kepada Rank Hovis Mc. Dougall (1980). Peran teknologi rekayasa genetik pada era ini semakin terasa dengan diizinkannya penggunaan insulin hasil percobaan rekayasa genetik untuk pengobatan penyakit diabetes di Amerika Serikat pada tahun 1982. insulin buatan tersebut diproduksi oleh perusahaan Eli Lilly dan Company. Hingga saat ini, penelitian dan penemuan yang berhubungan dengan rekayasa genetik terus dilakukan. Misalnya dihasilkan organisme transgenik penelitian genom makhluk hidup.
B. Peranan dan Produk Bioteknologi 1. Peranan Bioteknologi a. Teknik enzimatis Enzim merupakan katalis dalam reaksi kimia sehingga reaksi tersebut dapat berlangsung lebih cepat Dalam bioteknologi, Enzim digunakan dalam bahan makanan, industri kimia, dan farmasi ( sintesis asam amino dan antibiotik) . Pada produk makanan minuman, Enzim telah lam digunakan untuk membuat keju, bir, pemanis, dan anggur. Di
Amerika Serikat, sirup berkadar gula tinggi dari jagung merupakan produk terbesar yang dibuat menggunakan teknologi enzimatis. Enzim renin yang dihasilkan dari lambung anak sapi bermanfaat untuk menghasilkan dalah susu yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan keju. Pada industri minuman, enzim digunakan untuk membuat minuman sari buah, anggur dan bir agar tahan terhadap dingin. Selain itu, bahan ini dapat dipakai untuk membuat permen dengan rasa manis sedang.
b. Teknik fermentasi Fermentasi (peragian) adalah proses penguraian motabolik senyawa Organik oleh makrob pada kondisi anaerob yang menghasilkan energi dan gas. Teknik dapat digunakan dalam pengelolahan bahan baku untuk menghasilkan produk berupa makanan, minuman, dan obat-obatan. Proses teknik fermentasi dapat digambarkan dengan diagram sebagai berikut.
2.2 Proses Teknik Fermantasi 1. Tahap Pengelolahan bahan baku Bahan baku yang akam difermentasi lebih dahulu diolah menjadi subtrat dengancara menghauluskan (pada bahan baku padat) atau dengna mengantur pH, penambangan air, dan pengaturan komposisi senyawa makro / mikro. 2. Tahap sterlisasi Bahan subtrat disetrilkan agar tidak terkontaminasi oleh mikrob lain yang dapat mengangu proses. 3. Tahap fermentasi Proses fermentasi biasanya dilakukan dalam bioeraktor, yaitu suatu tabung tertutup yang dapat diataur mengadukan, pengudaraan (aeransi), suhu optimumnya. Di dalam bioreaktor telah terdapat ragi atau yang dibutuhkan.
4. Tahap pemisahan hasil Pemisahan antara produk dan residu ( hasil sampingan ) dapat dilakukan dengna cara filtrasi (penyaringan ). 5. Tahap pengelolahan hasil Produk yang sudah dihasilkan diolah lebih lanjut dengan menambahkan zat adiktif untuk menambah aroma atau warna yang lebih menarik. 6. Tahap produk akhir Produk akhir merupakan produk yang telah siap di pasarkan. Bioremediasi adalah proses pengguanan mikrob untuk menyingkirkan atau melenyapkan polutan dari lingkungan. Bioremendiasi dibedakan menjadi bioremendiasi intristik, yaitu biodegradsi yang terjadi pada kondisi alami dan bioremendiasi yang direkayasa. Keberhasilan bioremediasi sangat di tentukan oleh beberapa faktor, yaitu kontak antara mikrob dan subtrat, keadaan fisik lingkungan yang tepat, nutrien oksigen, dan keberadaan senyawa toksik bioremediasi meliputi dua tipe, yaitu fitoremediasi dan biofiltrasi, fitoremidiasi adalah pemanfaatan atau fungsi untuk menyisihkan polutan komplek dari buangan limbah industri. Bahan-bahan sisa dari minyak bumi dan minyak kelapa tersebut masih mengandung berbagai macam asam lemaka berantai panjang dan pendek yang dapat dimanfaatkan sebagai subtrat penghasil asam laurat. Asam lemak tersebut dapat dikomersialisasikan sebagai kompenen utama sabun dan deterjen. Produksi asam laurat dari limbah- limbah tersebut dapat ditingkatkan dengan menggunakan mikrob yang telah dimodifikasi. Salah satu mikrob tertsebut adalah Candida sp.
2. Produk Bioteknologi Pada zaman kita telah dapat menjumpai berbagi produk bioteknologi, misalnya, bayi tabung, makanan dan minuman hasil fermentasi, obat antibiotik, dan organisme transgenitik.
Bayi tabung ( test tube baby ) adalah bayi yang berasal dari pembuahan sel telur ibu sperma yang diambil dari suami atau donor dalam piring kaca laboratorium. Zigot hasil pembuahan akan tumbuh memjadi berpuluh puluh sel. Zigot tersebut lalu dimaksukan kedalam rahim ibu semula dan mengalami pertumbuhan sampi kelahiran. Teknik tersebut diperlukan bagi istri yang ovumnya tidak bisa turun kedalam oviduk atau dilakukan kepada pasangan yang suaminya mempunyai sperma sangat sedikit ( oligozoosermia ekstrem). a.
Bakteri transgenic
Teknologi ADN rekombinan digunakan untuk menghasilka bakteri yang di biakan dalam bioreaktor. Beberapa produk yang di hasilkan bkteri anatara lain insuli, hormon pertumbuhan manusia, dan vaksin hepatitis B. Bakteri transgenitik dapat diunakan untuk meningkatkan kekebalan tanaman. Misalnya, bakteri yang biasa hidup di akar tanaman jagung di beri gen yang mengandung racun serangga dari bakteri lain sehingga dapat melindungi dari serangga serangga. Beberapa bakteri dapat digunakan untuk meningkatkan mendegradasi substansi tertentu dan kemapuan tersebut dapat ditingkatkan dengan rekayasa genetik, misalnya, bakteri pemakan minyak dapat digunakan untuk membersihkan pantai dari tumpahan minyak industri bakteri biofilter yang akan menyaring polutan kimia sebelum di lepas ke udara. Bakteri transgenik juga dapat memindahkan sulfur dari batu bara sebelum di bakar dan membantu membersihkan area perbuangan limbah toksik. Bakteri transgenik pendegradasi tersebut dapat pula diberi gen ” sehingga akan mati setelah selesai bertugas.
c. Dampak Bioteknologi 1.
Dampak Negatif Bioteknologi
Bioteknologi, seprti juga lain, mengandung resiko akan dampak negatif. Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat. Di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing, seperti, gen cry dari bacillus thuringiensis maupun bacillus sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh mausia, perlu di cermati pula bahwa insersi ( penyisipan ) gen asibg ke genom inag dapat menimbulkan interaksi anatar gen asing dan inang produk bahan pertanian dan kimia yang menggunakan bioteknologi.
Dampak lain yang dapat ditimbulkan oleh bioteknologi adalah persaingan internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan tersebut dapat menimbulkan ketidakadilan bagi negara berkembang karena belum memiliki teknologi yang maju, Kesenjangan teknologi yang sangat jauh tersebut disebabkan karena bioteknologi modern sangat mahal sehingga sulit dikembangkan oleh negara berkembang. Ketidakadilan, misalnya, sangat terasa dalam produk pertanian transgenik yang sangat merugikan bagi agraris berkembang. Hak paten yang dimiliki produsen organisme transgenik juga semakin menambah dominasi negara maju. 2. Dampak Positif Bioteknologi Keanekaragaman hayati merupakan modal utama sumber gen untuk keperluan rekayasa genetik dalam perkembangan dan perkembangan industri bioteknologi. Baik donor maupun penerima (resipien) gen dapat terdiri atas virus, bakteri, jamur, lumut, tumbuhan, hewan, juga manusia. Pemilihan donor / resipien gen bergantung pada jenis produk yang dikehendaki dan nilai ekonomis suatu produk yang dapat dikembangkan menjadi komoditis bisnis. Oleh karena itu, kegiatan bioteknologi dengan menggunakan rekayasa genetik menjadi tidak terbatas dan membutuhkan suatu kajian sains baru yang mendasar dan sistematik yang berhubungan dengan kepentingan dan kebutuhan manusi ; Kegiatan tersebut disebut sebagai bioprespecting. Perdebatan tentang positif untuk mengatasi dampak negatif yang dapat ditimbulkan bioteknologi, antara lain pada tahun 1992 telah disepakati konvensi keanekaragaman Hayati, ( Convetion on Biological Diversity )yang mengikat secara hukum bagi negara-negara yang ikut mendatanginnya . Sebagai tindak lanjut penadatanganan kovensi tersebut, Indonesia telah meratifikasi Undang-Undang No. 5 Tahun 1994. perlu anda ketahui, Negara Amerika Serikat tidak ikut menadatangani konvensi tersebut. Di sepakati Pula Cartegena Protocol on Biosafety ( Protokol Cartegena tentang pengamanan hayati ). Protokol tersebut menyinggung tentang prosedur transpor produk bioteknologi antara negara untuk mencegah bahaya yang timbul akibat dampak negatif terhadap keanekaragaman hayati. Ekosistem, dan kesehatan manusia. Pengertian klon bioteknologi modern adalah pengadaan sel jasad renik, sel (jaringan), molekul bibit tanaman melalui setek yang banyak dilakukan pada tanaman perenial, antara lain kopi, teh, karet, dan mangga. Perbanyakan bibit dengan teknik kultur jaringan, kultur organ, dan embiogenesis somatik dapat pula diterapkan pada jaringan hewan dan manusia. Tidak seperti pada tumbuhan, kultur pada hewan dan manusia tidak dapat dikembangkan menjadi individu baru.
Secara ringkas, berikut ini beberapa implikasi bioteknologi bagi perkembangan sains dan teknologi serta perubahan lingkungan masyarakat. a. Bioteknologi dikembangkan melalui pendekatan multidisipliner dalam wacana molekuler. Ilmu-ilmu dasar merupakan tonggak utama pengembangan bioteknologi maupun industri bioteknologi b. Bioteknologi dengan pemanfaatan teknologi rekayasa genetik memberikan dimensi baru untuk menghasilkan produk yang tidak terbatas. c. Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif. d. Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon e. Bioteknologi dapat meningkatkan variasi dan hasil pertanian melalui kultur jaringan, fiksasi nitrogen pengendalian hama tanaman, dan pemberian hormon t umbuhan. f.
Bioteknologi dapat menghasilkan bahan bakar dengan pengelolahan biommasa menjadi etanol (cair) dan metana (gas)
g. Bioteknologi di bidang industri dapat menghasilkan makanan dan minuman, antara lain pembuatan roti, nata decoco, brem, mentega, yoghurt, tempe, kecap, bir dan anggur.
