BAB XII BIOTEKNOLOGI
12.1. PENDAHULUAN Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni, seperti biokimia, komputer, biologi molekuler, mikrobiologi, dan genetika. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa. Bioteknologi, dalam pengertian yang umum, telah berkembang sejak ribuan tahun yang silam. Pembuatan minuman beralkohol melalui proses fermentasi yang dilakukan oleh mikroba telah dikerjakan sejak sekitar 3.000 tahun sebelum Masehi, meskipun pada saat itu belum diketahui dasar ilmiahnya. Oleh karena itu jika dirunut dari sejarah perkembangan ilmu dan teknologi, maka produk-produk jasad hidup yang telah dikembangkan manusia sejak ratusan atau bahkan ribuan tahun yang silam dapat dikategorikan sebagai produk bioteknologi. Sebagai contoh, produk minuman hasil fermentasi, wine, bir, yoghurt, tempe, oncom, tape dan lain-lain adalah produk yang dihasilkan dari pemanfaatan agensia jasad hidup. Dari sejarah singkat bioteknologi tersebut maka bioteknologi didefinisikan sebagai penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa. Pada masa kini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi seperti rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinasi DNA, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena kandungan gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi
yang tumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru. 12.2. SEJARAH PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI Bioteknologi telah berkembang sejak ribuan tahun yang silam. Pembuatan minuman beralkohol melalui proses fermentasi yang dilakukan oleh mikroba telah dikerjakan sejak sekitar 3.000 tahun sebelum Masehi. Di bawah ini secara ringkas digambarkan sejarah perkembangan bioteknologi. 3000 th SM
minuman berakohol hasil fermentasi
1680
penemuan sel khamir oleh Antonie van Leeuwenhoek
1818
fermentasi sel khamir oleh Erxleben
1857
fermentasi asam laktat oleh Pasteur
1897
Buchner mengungkap enzim yang berperan dalam fermentasi
Awal abad 20
konsep pewarisan sifat dari Gregor Mendel
1928
Fred. Griffith menemukan konsep transformasi
1944
Oswall Avery, Colin McLeod & Maclyn Mc Carty menunjukkan bahwa yang ditransformasikan adalah senyawa asam nukleat tipe deoksiribosa
1953
Watson & Crick menemukan struktur 3 dimensi DNA
1970-an
Nathan & Smith menemukan enzim yang dapat memotong molekul DNA secara spesifik yaitu enzim endonuklease restriksi Penemuan enzim DNA ligase (enzim untuk menyambung potongan DNA) Paul Berg berhasil menyambung molekul DNA sehingga dihasilkan DNA rekombinan yang pertama kali (Nobel)
Teknologi DNA Rekombinan (Rekayasa Genetik)
merupakan tulang punggung bioteknologi modern
12.2. PERANAN MIKROORGANISME DALAM BIOTEKNOLOGI Dalam
bioteknologi,
mikroba
mempunyai
peranan
yang
penting
untuk
menghasilkan suatu produk. Mikroorganisme yang sering digunakan dalam bioteknologi adalah virus, bakteri, jamur dan alga. Beberapa alasan mengapa mikroorganisme dijadikan subyek pada berbagai proses bioteknologi adalah: 1. Perkembangan mikroba yang sangat cepat 2. Mudah diperoleh di lingkungan kita 3. Sifat mikroorganisme yang mudah dimodifikasi melalui teknik rekayasa genetika sehingga dpat menghasilkan produk yang sesuai dengan yang diinginkan 4. Mikroba dapat menghasilkan berbagai produk yang dibutuhkan oleh manusia tanpa tergantung pada musim dan kondisi lingkungan Di bawah ini akan diuraikan peranan mikroorganisme dalam berbagai bidang. 12.2.1. Peranan Mikroorganisme di Bidang Pertanian Tanah
sangat
kaya
akan
keragaman
mikroorganisme,
seperti
bakteri,
actinomicetes, fungi, protozoa, alga dan virus. Tanah pertanian yang subur mengandung lebh dari 100 juta mikroba per gram tanah. Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba tersebut. Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungkan bagi pertanian, yaitu berperan dalam menghancurkan limbah organik, re-cycling hara tanaman, fiksasi bologis nitrogen, pelarutan fosfat, merangsang pertumbuhan, biokontrol patogen dan membantu penyerapan unsur hara. Bioteknologi berbasis mikroba dikembangkan dengan memanfaatkan peran-peran penting mikroba tersebut, diantaranya adalah sebagai berikut. A. Teknologi Kompos Bioaktif Salah satu masalah yang sering ditemui ketika menerapkan pertanian organik adalah kandungan bahan organik dan status hara tanah yang rendah. Petani organik mengatasi masalah tersebut dengan memberikan pupuk hijau atau pupuk kandang. Kedua jenis pupuk itu adalah limbah organik yang telah mengalami penghancuran sehingga menjadi tersedia bagi tanaman. Limbah organik seperti sisa-sisa tanaman dan kotoran binatang ternak tidak bisa langsung diberikan ke tanaman. Limbah organik harus dihancurkan/dikomposkan terlebih dahulu oleh mikroba tanah menjadi unsur hara yang dapat diserap oleh tanaman. Proses pengkomposan alami memakan waktu yang sangat lama,
berkisar antara enam bulan hingga setahun sampai bahan organik tersebut benar-benar tersedia bagi tanaman. Proses
pengomposan
dapat
dipercepat
dengan
menggunakan
mikroba
penghancur (dekomposer) yang berkemampuan tinggi. Penggunaan mikroba dapat mempersingkat proses dekomposisi dari beberapa bulan menjadi beberapa minggu saja. Di pasaran saat ini banyak tersedia produk-produk biodekomposer untuk mempercepat proses pengomposan, misalnya: SuperDec, OrgaDec, EM4, EM Lestari, Starbio, Degra Simba, Stardec, dan lain-lain. Kompos bioaktif adalah kompos yang diproduksi dengan bantuan mikroba lignoselulolitik unggul yang tetap bertahan di dalam kompos dan berperan sebagai agensia hayati pengendali penyakit tanaman. SuperDec dan OrgaDec, biodekomposer
yang
dikembangkan
oleh
Balai
Penelitian
Bioteknologi
Perkebunan Indonesia (BPBPI), dikembangkan berdasarkan filosofi tersebut. Mikroba
biodekomposer
unggul
yang
digunakan
adalah
Trichoderma
pseudokoningii , Cytopaga sp, dan fungi pelapuk putih. Mikroba tersebut mampu mempercepat proses pengomposan menjadi sekitar 2-3 minggu. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos. Ketika kompos tersebut diberikan ke tanah, mikroba akan berperan untuk mengendalikan organisme patogen penyebab penyakit tanaman. B. Biofertilizer Petani organik sangat menghindari pemakaian pupuk kimia. Untuk memenuhi kebutuhan hara tanaman, petani organik mengandalkan kompos sebagai sumber utama nutrisi tanaman. Sayangnya kandungan hara kompos rendah. Kompos matang kandungan haranya kurang lebih : 1.69% N, 0.34% P2O5, dan 2.81% K. Dengan kata lain 100 kg kompos setara dengan 1.69 kg Urea, 0.34 kg SP 36, dan 2.18 kg KCl. Misalnya untuk memupuk padi yang kebutuhan haranya 200 kg Urea/ha, 75 kg SP 36/ha dan 37.5 kg KCl/ha, maka membutuhkan sebanyak 22 ton kompos/ha. Jumlah kompos yang demikian besar ini memerlukan banyak tenaga kerja dan berimplikasi pada naiknya biaya produksi.
Mikroba-mikroba tanah banyak yang berperan di dalam penyediaan maupun penyerapan unsur hara bagi tanaman. Tiga unsur hara penting tanaman, yaitu Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba. Hara N tersedia melimpah di udara. Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udara tidak dapat langsung dimanfaatkan tanaman. N harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman. Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dan ada pula yang hidup bebas. Mikroba penambat N simbiotik antara lain : Rhizobium sp yang hidup di dalam bintil akar tanaman kacang-kacangan ( leguminose ). Mikroba penambat N nonsimbiotik misalnya: Azoospirillum sp dan Azetobacter sp. Mikroba penambat N simbiotik hanya bisa digunakan untuk tanaman leguminose saja, sedangkan mikroba penambat N non-simbiotik dapat digunakan untuk semua jenis tanaman. Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K). Tanah pertanian kita umumnya memiliki kandungan P cukup tinggi (jenuh). Namun, hara P ini sedikit/tidak tersedia bagi tanaman, karena terikat pada mineral liat tanah. Di sinilah peranan mikroba pelarut P. Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat dan menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara lain: Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp dan Bacillus megatherium. Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P, umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K. Kelompok mikroba lain yang juga berperan dalam penyerapan unsur P adalah Mikoriza yang bersimbiosis pada akar tanaman. Setidaknya ada dua jenis mikoriza yang sering dipakai untuk biofertilizer, yaitu: ektomikoriza dan endomikoriza.
Mikoriza
berperan
dalam
melarutkan
P
dan
membantu
penyerapan hara P oleh tanaman. Selain itu tanaman yang bermikoriza umumnya juga lebih tahan terhadap kekeringan. Contoh mikoriza yang sering dimanfaatkan adalah Glomus sp dan Gigaspora sp. Beberapa mikroba tanah mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih
besar. Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman, antara lain: Pseudomonas sp dan Azotobacter sp. Mikroba-mikroba bermanfaat tersebut diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer. Hasil penelitian yang dilakukan oleh BPBPI mendapatkan bahwa biofertilizer setidaknya dapat mensuplai lebih dari setengah kebutuhan hara tanaman. Biofertilizer yang tersedia di pasaran antara lain: Emas, Rhiphosant, Kamizae, OST dan Simbionriza. C. Agen Biokontrol Hama dan penyakit merupakan salah satu kendala serius dalam budidaya pertanian organik. Jenis-jenis tanaman yang terbiasa dilindungi oleh pestisida kimia, umumnya sangat rentan terhadap serangan hama dan penyakit ketika dibudidayakan dengan sistim organik. Alam sebenarnya telah menyediakan mekanisme perlindungan alami. Di alam terdapat mikroba yang dapat mengendalikan
organisme
patogen
tersebut.
Organisme
patogen
akan
merugikan tanaman ketika terjadi ketidakseimbangan populasi antara organisme patogen dengan mikroba pengendalinya, di mana jumlah organisme patogen lebih banyak daripada jumlah mikroba pengendalinya. Apabila kita dapat menyeimbangakan populasi kedua jenis organisme ini, maka hama dan penyakit tanaman dapat dihindari. Mikroba yang dapat mengendalikan hama tanaman antara lain: Bacillus thurigiensis
(BT),
Bauveria
bassiana,
Paecilomyces
fumosoroseus,
dan
Metharizium anisopliae. Mikroba ini mampu menyerang dan membunuh berbagai serangga hama. Mikroba yang dapat mengendalikan penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp. yang mampu mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh Ganoderma sp, JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia di pasaran antara lain: Greemi-G, Bio-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago. 12.2.2. Peranan Mikroorganisme dalam Produksi Pangan Mikroorganisme dapat mengubah substrat menjadi produk yang diinginkan dan berperan dalam proses fermentasi. Sejas dahulu orang sudah menggunakan
mikroorganisme untuk mengolah bahan pangan. Prosesnya disebut fermentasi. Melalui proses fermentasi ini akan dihasilkan berbagai produk makanan dan minutan, seperti tempe, oncom, kecap, keju, yogurt, minutan beralkohol, dan roti. A. Tempe Tempe merupakan produk hasil fermentasi jamur Rhizopus sp. Bahan atau substratnya adalah kedelai. Tempe adalah makanan asli Indonesia yang sudah dikenal secara luas oleh penduduk Indonesia terutama penduduk di Pulau Jawa. Tempe merupakan makanan yang memiliki kandungan protein yang tinggi. B. Oncom Oncom adalah makanan khas penduduk Jawa Barat. Oncom merupakan hasil fermentasi kacang oleh mikroorganisme tertentu. Apabila bungkil kacang difermentasi oleh Neurospora sp. akan menghasilkan oncom merah, sedangkan bila bungkil kacang difermentasi oleh Rhizopus sp. akan menghasilkan oncom putih. C. Kecap Kecap
merupakan
makanan
fermentasi
dengan
bahan
baku
kedelai.
Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan kecap adalah Aspergillus wentii. D. Keju Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat keju adalah kelompok bakteri asam laktat yang berfungsi memfermentasi laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Bakteri asam laktat yang biasa digunakan adalah Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis, dan Streptococcus. Proses pembuatan keju diawali dengan memanaskan susu sampai suhunya mencapai 90oC, kemudian didinginkan sampai suhunya menjadi 30oC. Selanjutnya keju diinokulasi dengan bakteri asam laktat. Aktivitas bakteri asam laktat mengakibatkan turunnya pH dan susu yang terpisah menjadi dadih padat
dan cairan whey. Proses pemisahan susu menjadi dadih padat dan cairan whey disebut pendadihan. Kemudian enzim renin dari lambung sapi muda (sekarang diganti dengan enzim buatan yaitu kimosin) ditambahkan untuk menggumpalkan dadih. Dadih yang terbentuk dipanaskan 32o – 42oC sambil ditambah garam. Dadih kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan supaya matang. Penyimpanan bertujuan juga supaya mikroorganisme dan enzim bekerja yang menghasilkan citarasa keju. Makin lama disimpan, makin tinggi derajat keasamannya dan makin tajam citarasanya. E. Yoghurt Pembuatan yoghurt diawali dengan pasteurisasi susu, kemudian sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus camemberti. Kedua
bakteri
tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang sama, kemudian disimpan pada suhu 95oC selama 5 jam. Penyimpanan ini menyebabkan terjadinya aktivitas bakteri sehingga mengakibatkan turunnya pH menjadi 4,0. Kemudian susu didinginkan dan yoghurt siap untuk dikonsumsi. Apabila diinginkan yoghurt dengan rasa buah-buahan maka dapat ditambahkan citarasa buah. F. Minuman beralkohol Contoh minuman beralkohol antara lain anggur, bir, minuman keras beralkohol tinggi. Pada pembuatan minuman beralkohol dibutuhkan mikroorganisme. Anggur dapat dibuat dari buah anggur atau buah lainnya. Apabila dibuat dari buah anggur maka dapat langsung difermentasi oleh mikroorganisme karena buah anggur mengandung banyak gula, sedangkan apabila dibuat dari buah lainnya maka sebelum difermentasi oleh mikroorganisme harus ditambahkan gula terlebih dahulu. Bir dibuat dari biji-biji sereal seperti gandum. Pembuatannya melibatkan proses penumbukkan atau penggilingan dan fermentasi yang dibantu oleh khamir.
Contoh minutan keras beralkohol tinggi adalah güisqui, vodka, dan rum. Ketiga jenis minutan tersebut dibuat dari bici-biji sereal, disamping itu dapat juga dibuat dari kentang dan sirop atau tetes tebu. Bahan-bahan tersebut difermentasi sehingga dihasilkan alkohol, kemudian alkohol disuling untuk menghasilkan alcohol beradar tinggi. G. Roti Pada
pembuatan roti,
mikroorganisme
yang
digunakan
adalah khamir
Sacharomyces cerevisiae. Proses pembuatannya diawali dengan memecah bijibiji sereal untuk dijadikan tepung terigu. Kemudian terigu ditambah air untuk mengaktifkan enzim-enzim misalnya amilase. Amilase berperan untuk mengubah tepung menjadi maltosa, kemudian maltosa dihidrolisis menjadi glukosa oleh enzim maltase. Glukosa tersebut kemudian dimanfaatka oleh khamir sebagai substrat respirasinya sehingga dihasilkan karbondioksida (CO2). Karbon dioksida yang dihasilkan akan membentuk gelembung-gelembung yang terperangkap pada adonan roti sehingga dengan adanya gelembung ini mengakibatkan roti mempunyai struktur dan mengembang. Pada saat roti dipanggang di dalam oven, panas yang dihasilkan akan membunuh khamir dan adonan roti akan mengembang serta ukurannya menjadi lebih besar. Roti yang dihasilkan akan berwarna kuning dan lembut.
12.3. BIOTEKNOLOGI PERTANIAN Secara umum, bioteknologi diklasifikasikan menjadi dua aras (level) yaitu bioteknologi konvensional dan boteknologi modern.
12.3.1. Bioteknologi Konvensional Dalam bioteknologi konvensional, penerapan teknik-teknik biologi, biokimia atau rekayasa masih sangat terbatas sehingga belum mencapai aras rekayasa molekular yang terarah. Dalam hal ini agensia jasad hidup digunakan sebagaimana apa adanya. Kalaupun ada rekayasa, maka rekayasa tersebut masih dalam aras yang belum sepenuhnya dapat dikendalikan. Sebagai contoh, untuk meningkatkan produksi etanol oleh mikroba tertentu, para ilmuwan telah menerapkan teknik mutasi genetik sejak
puluhan tahun yang silam. Pada awal perkembangannya, teknik mutasi tersebut dilakukan secara acak sehingga hasil mutasi tidak dapat sepenuhnya dikendalikan atau diramalkan.
12.3.2. Bioteknologi Modern Dalam perkembangannya, bioteknologi kini telah mencapai aras rekayasa yang jauh lebih terarah sehingga hasilnya dapat lebih, atau bahkan sepenuhnya dikendalikan. Sebagai contoh sekarang telah dimungkinkan untuk melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad secara sangat terarah sehingga hasil manipulasi tersebut dapat diramalkan secara lebih pasti. Teknik manipulasi semacam ini mulai berkembang ketika para ilmuwan berhasil melakukan teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro. Dengan teknik yang dikenal sebagai DNA rekombinan, atau rekayasa genetik (genetic engineering), para ilmuwan dapat menyambung molekul-molekul DNA yang berasal dari jasad yang berbeda menjadi suatu molekul rekombinan. Perkembangan teknik biologi molekuler semacam ini akhirnya menumbuhkan madzhab bioteknologi baru yaitu bioteknologi modern yang berbeda secara substansial dibanding dengan bioteknologi konvensional. Istilah bioteknologi yang sekarang banyak digunakan yang sekarang banyak digunakan mengacu pda bioteknologi yang berlandaskan pada teknk biologi molekuler. Meskipun demikian, teknik biologi molekuler yang dimaksudkan bukan semata-mata teknik yang didasarkan atas rekayasa genetik, melainkan juga teknik-teknik molekuler yang lain, misalnya teknik antibodi monoklonal. Selain itu bioteknologi modern juga tidak hanya berhenti pada aras manipulasi jasad di laboratorium, tetapi juga mencakup proses hilir setelah proses manipulasi, misalnya teknologi fermentasi, teknologi isolasi dan purifikasi. Pada Tabel 12.1. disajikan beberapa contoh usaha atau praktek pertanian dengan menggunakan bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern.
Tabel 12.1. Contoh Boteknologi Konvensional dan Bioteknologi Modern dalam Bidang Pertanian
Kegiatan
Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi Modern
Budidaya tanaman
Penggunaan galur tanaman
Budidaya tanaman transgenik
alami yang belum mengalami
yang membawa gen ketahanan
modifikasi genetik
terhadap herbisida
Pengendalian hama
Penggunaan bakteri Bacillus
Penggunaan
galur
tanaman
dan penyakit
thuringiensis alami untuk
transgenik yang membawa gen
pengendalian hama
cry dari Bacillus thuringiensis
Di bidang Pertanian dalam kegiatan budidaya tanaman maupun pengendalian hayati dengan menggunakan bioteknologi modern, mutlak diperlukan pengetahuan mengenai kultur jaringan tanaman dan rekayasa genetika. Berikut ini akan diuraikan secara ringkas dasar-dasar teknik kultur jaringan tanaman dan rekayasa genetika.
12.3.2.1. Teknik Kultur Jaringan Tumbuhan Apabila
kita
berbicara
mengenai
budidaya
tanaman,
biasanya
kita
menggambarkannya sebagai suatu cara menumbuhkan tanaman di dalam pot, green house, sawah atau ladang. Pada awalnya budidaya atau kultur tanaman merupakan bagian dari disiplin ilmu pertanian, hortikultura, kehutanan dan perbanyakan tanaman. Pada tahun 1904 Hannig mengembangkan metode baru kultur tanaman yang disebut kultur embrio. Ia mengisolasi embrio beberapa spesies Cruciferacea yang belum masak secara in vitro dan mendapatkan planlet. Berbagai tipe kultur telah banyak ditemukan sejak 1920, seperti kultur biji anggrek secara in vitro, kultur kalus, kultur organ dan sebagainya. Sesudah tahun 1945, semua tipe kultur kemudian dikelompokkan bersamasama di dalam satu konsep yaitu kultur jaringan tumbuhan. Kultur jaringan adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian-bagian tanaman seperti sel, jaringan atau organ serta menumbuhkannya secara aseptis di dalam atau di atas suatu medium budidaya sehingga bagian-bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali. Prinsip kultur jaringan terdapat pada teori sel yang dikemukakan oleh dua orang ahli Biologi dari Jerman, M.J. Schleiden dan T. Swann. Teori tersebut menyatakan bahwa sel tumbuhan bersifat autonom dan mempunyai totipotensi. Sel bersifat autonom artinya dapat mengatur rumah tangganya sendiri, artinya dapat melakukan metabolisme, tumbuh dan berkembang secara independen, jika diisolasi dari jaringan induknya. Totipotensi artinya kemampuan sel tumbuhan (baik sel somatik/vegetatif maupun sel gametik) untuk beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali. Disamping kultur jaringan, juga dikenal istilah kultur in vitro tanaman, istilah ini muncul karena sel, kelompok sel atau organ tanaman tersebut tumbuh, berkembang dan beregenerasi secara aseptis pada medium di dalam wadah (tabung) yang
transparan. Istilah eksplan digunakan untuk menyebutkan bagian kecil dari tanaman (sel, jaringan atau organ) yang digunakan untuk memulai suatu kultur (Gambar 12. ...). Eksplan yang diambil dari tanaman induk bila ditumbuhkan pada medium kultur akan dihadapkan pada kondisi stress. Kondisi ini akan mengubah pola metabolisme sel sehingga sel akan memulai siklusnya yang baru, selanjutnya akan tumbuh dan berkembang di dalam kultur. Respon yang pertama kali terlihat adalah terbentuknya jaringan penutup luka atau disebut juga kalus (Gambar 12. ...). Kalus adalah suatu massa sel yang tidak terorganisir akibat pembelahan sel secara terus menerus tidak terkendali. Sel-Sel kalus ini berbeda dengan sel-sel eksplannya, karena sel-sel menjadi tidak terdiferensiasi, dan proses ini disebut dediferensiasi (kembali ke keadaan tidak terdiferensiasi). Induksi dediferensiasi dapat dilakukan dengan menambahkan zat pengatur tumbuh dari kelompok auksin ke dalam medium kultur. Perkembangan selanjutnya adalah terjadinya morfogenesis, yaitu proses terbentuknya organ-organ baru (de novo) yang kemudian akan tumbuh menjadi tanaman utuh. Tanaman hasil regenerasi dengan teknik kultur jaringan disebut planlet (Gambar 12. ...). Pembentukan planlet terjadi melalui dua proses yang berbeda, yaiu: 1. organogenesis, yaitu diferensiasi unipolar, menghasilkan ujung tunas (shoot tip) yang akan menjadi tunas atau ujung akar (root tip) yang akan menjadi akar. 2. embryogenesis somatik, yaitu suatu proses diferensiasi meristem bipolar yang berupa bakal tunas dan akar. Pertumbuhan dan perkembangan embrio berlangsung secara bertahap melalui proses yang identik dengan proses embryogenesis zigotik, yaitu terbentuknya struktur bipolar melalui tahapan bentuk bulat, jantung, torpedo dan akhirnya berkecambah menjadi planlet.
Morfogenesis in vitro dapat terjadi secara langsung (direct morphogenesis) dan tidak langsung (indirect morphogenesis). Secara langsung terjadi
tanpa melalui tahapan
kalus terlebih dahulu (Gambar 12. ...a). Sel-sel diinduksi lagsung menjadi embrionik, hal ini dapat dikerjakan dengan menanam eksplan pada medium dengan kombinasi zat pengatur tumbuh dari kelompok auksin dan sitokinin secara simultan. Sel-sel yang sudah terinduksi menjadi embriogenik identik dengan zigot, sehingga dapat melanjutkan pertumbuhannya menjadi embrio dan selanjutnya tanaman utuh. Morfogenesis secara tidak langsung umumnya melalui tahapan kalus terlebih dahulu (Gambar 12. ....b). Selanjutnya jika proses induksi dediferensiasinya benar, maka gengen yang bertanggung jawab terhadap totipotensi akan berfungsi. Pembelahan sel-
selnya terkendali, membentuk sel-sel yang terorganisir (embrio). Embrio yang terbentuk adalah dari sel-sel somatik atau gametik dan bukan dari zigot, embrio demikian disebut embrio adventif dan prosesnya disebut embryogenesis somatik. Embrio selanjutnya akan tumbuh dan berkembang mejadi tanaman utuh melalui proses yang identik dengan proses embryogenesis zigotik. Diferensiasi selular dan morfogenesis in vitro terutama dikendalikan oleh interaksi antara konsentrasi auksin dan sitokinin yang diberikan pada medium kultur. Manipulasi rasio auksin dan sitokinin dapat memengaruhi organogenesis. Pada perbandingan auksin/sitokinin tinggi memacu pembentukan akar, sedangkan perbandingan sebaliknya memacu pembentukan tunas. Jika perbandingan auksin dan sitokinin seimbang hanya terbentuk kalus. Perbedaan perbandingan konsentrasi antara auksin dan sitokinin dapat memengaruhi berbagai proses morfogenesis.
a
b
B Tunas
Kalus
Gambar 12..... Contoh morfogenesis tak langsung (a) dan morfogenesis langsung (b) pada kultur eksplan hipokotil tanaman kubis (Brassica oleracea var. Capitata L.) Teknik kultur jaringan yang semula ditujukan untuk penelitian dasar di bidang Biologi, terutama pembuktian totipotensi sel, sekarang telah berkembang sedemikian pesatnya sehingga dapat dipergunakan untuk keperluan-keperluan yang lain, terutama di bidang agribisnis dan farmasi/kesehatan. Teknik kultur jaringan mensyaratkan kondisi steril baik ruang, peralatan, bahan maupun seluruh rangkaian kerjanya. Hal ini disebabkan karena pertumbuhan eksplan di dalam kultur harus selalu dalam kondisi aseptis (steril). Untuk itu tahapan pelaksanaan teknik kultur in vitro harus dilaksanakan di dalam laboratorium dan harus ditunjang oleh
organisasi serta perlengkapan yang memadai serta tata kerja yang teliti. Pelaksanaan kerja kultur jaringan tumbuhan memiliki tahapan-tahapan dan urutan kerja yang khusus. Oleh karena itu laboratorium harus diatur sedemikian rupa sehingga ada tingkatan sterilitas ruangan sesuai dengan tahapan kerja. Tahapan-tahapan kerja di dalam laboratorium kultur jaringan dibagi 4 kelompok yaitu:
1. Persiapan eksplan dan media Merupakan tahap awal kerja kultur jaringan, dimulai dari penyiapan tanaman sebagai sumber eksplan yang ditanam di green house, kemudian menyiapkan alatalat, botol-botol kultur dan pembuatan medium (Gambar 12. ...)
Gambar 12.... Contoh peralatan yang diperlukan dalam laboratorium kultur jaringan tumbuhan, (a) peralatan gelas, (b) timbangan analitik, (c) Laminar Air Flow, (d) entkas, (e) autoclave, (d) rak botol kultur
2. Penanaman eksplan Penanaman eksplan meliputi sterilisasi, pengambilan/pemotongan bagian tanaman yang akan dijadikan sebagai eksplan, kemudian menanamnya di dalam atau di atas medium buatan yang telah disediakan. Untuk penanaman eksplan ini diperlukan kondisi yang mutlak steril, oleh karena itu penanaman dilakukan dalam laminar air flow atau entkas (Gambar 12. ....).
Gambar 12.... Urutan penanaman eksplan daun Catharanthus roseus L. G.Don, (a-b) pembuatan larutan sterilisasi eksplan (Clorox), (c-e) perendaman eksplan dalam larutan sterilisasi, (f-g) pemotongan eksplan, (h-i) penanaman eksplan dalam medium kultur
3. Pemeliharaan Setelah diinokulasi, botol kultur diletakkan di rak-rak pemeliharaan di ruang inkubator untuk diikuti pertumbuhan dan perkembangannya menjadi planlet. Untuk pemeliharaan tersebut dibutuhkan ruang yang tidak steril tetapi harus bersih dengan pengatur suhu (25-28)oC dan pencahayaan dengan lampu TL (1000-3000) lux (Gambar 12. ....)
4. Aklimatisasi Aklimatisasi merupakan proses penyesuaian planlet dari kondisi heterotrof di dalam botol kultur menjadi autotrof yang dapa ditanam pada kondisi alamiahnya di tanah. Proses aklimatisasi dilaksanakan di dalam green house dengan memberikan perlakuan kelembaban, intensitas cahaya dan temperatur (Gambar 12. ...)
12.3.2.2. Pemuliaan Tanaman Melalui Rekayasa Genetika Sejak
lama
manusia
telah
melakukan
pemuliaan
tanaman
dan
membudidayakannya. Pemuliaan tanaman yang dilakukan sebelum berkembangnya bioteknologi modern dilakukan dengan cara mengumpulkan galur-galur tanaman yang ada di alam. Secara bertahap galur-galur tanaman tersebut disilangkan sehingga didapatkan galur-galur tanaman dengan sifat-sifat yang dikehendaki. Mungkin juga persilangan antara galur tanaman tersebut terjadi secara alami tanpa ada campur tangan usaha manusia. Dengan berkembangnya ilmu dan teknologi, manusia kemudian melakukan modifikasi-modifikasi terhadap sifat-sfiat fisiologis tumbuhan dengan mengubah komposisi bahan genetiknya. Pada awalnya pengubahan komposisi bahan genetik tersebut dilakukan secara acak, misalnya dengan perlakuan mutagenesis menggunakan perlakuan fisik, misalnya radiasi atau menggunakan bahan kimia. Selanjutnya, dengan semakin banyak diketahui dasar-dasar biologi molekuler jasad hidup, maka kemudian berkembang teknologi baru untuk melakukan perubahan terhadap komposisi bahan genetik jasad hidup. Teknologi baru tersebut dikenal dengan istilah rekayasa genetik. Rekayasa genetika dimulai dengan teknologi kloning DNA di dala suatu plasmid bakteri. Gambaran umum bagaimana rekayasa genetika menggunakan plasmid bakteri untuk mengklon gen (DNA) dapat dilihat pada Gambar 12. .... Dengan teknologi ini manusia dapat melakukan perubahan komposisi bahan genetik jasad secara terarah, misalnya dengan menyisipkan gen dari jasad lain ke dalam tanaman tingkat tinggi sehingga menghasilkan tanaman transgenik. Tanaman transgenik adalah tanaman yang ke dalam komposisi bahan genetiknya telah ditambahkan seperangkat gen asing yang diisolasi dari jasad lain sehingga tanaman tersebut mempunyai kemampuan fisiologis baru yang tidak pernah ada sebelumnya di alam.
Gambar 12 .... Gambaran umum bagaimana bioteknologi (rekayasa genetika) menggunakan plamid bakteri untuk mengklon gen. Tahap 1
Teknologi DNA rekombinan (rekayasa genetika) merupakan terobosan teknis dalam pemuliaan jasad, termasuk tanaman tingkat tinggi, karena dilakukan pada aras molekul DNA. Dengan teknik ini dimungkinkan untuk memindahkan suatu gen dari suatu jasad ke jasad lain meskipun hubungan kekerabatannya sangat jauh. Sebagai contoh, sekarang telah banyak tanaman transgenik yang membawa gen-gen dari bakteri, virus, atau dari tanaman lain yang jarak hubungan kekerabatannya tidak memungkinkan dilakukan persilangan konvensional. Kelebihan utama penggunaan teknologi DNA rekombinan untuk pemuliaan tanaman adalah dimungkinkannya melakukan penyisipan gen asing dari jasad apapun ke dalam tanaman serta modifikasi genetik pada genom tanaman secara terarah. Hal ini memungkinkan para pemulia tanaman untuk
memprediksikan sifat-sifat baru yang akan muncul pada tanaman hasil rekayasa genetik tersebut. Rekayasa genetik pada tanaman tingkat tinggi dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu : (1) Plasmid Ti diisolasi dari bakteri Agrobacterum tumefaciens dan fragmen DNA asing diselipkan ke dalam darah T-nya dengan teknik DNA rekombinan standar, (2) Ketika plasmid rekombinan dimasukkan ke dalam sel tumbuhan yang dikulturkan, DNA T berintegrasi ke dalam DNA kromosom tumbuhan tersebut, (3) Pada saat sel tumbuhan membelah, setiap turunannya menerima satu salinan DNA T tersebut dari setiap gen asing yang dibawanya. Jika seluruh tumbuhan itu diregenerasi, semua selnya akan membawa dan mengekspreskan gen baru tersebut. Secara skematis tahapan ini dapat dilihat pada Gambar 12.....
Gambar 12.... Tahapan rekayasa genetik pada pembuatan tanaman transgenik
12.3.2.3. Kelebihan dan Kekurangan Bioteknologi Konvensional dan Modern Meskipun pembedaan antara bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern tidak selalu mudah dilakukan, namun ada beberapa ciri yang dapat digunakan sebagai pegangan, khususnya untuk memahami kelebihan dan kekurangan kedua macam pendekatan teknologi tersebut. Sekali lagi perlu dipahami bahwa pengertian konvensional dan modern tersebut sangat relatif, karena apa yang sekarang dianggap modern, suatu ketika nanti akan menjadi teknologi konvensional di masa mendatang. Dalam konteks pertanian, ada beberapa ciri yang membedakan apakah usaha pertanian tersebut menerapkan konsep-konsep bioteknologi modern atau tidak.
Pertama, bioteknologi modern menerapkan konsep dan pendekatan molekuler untuk melakukan perubhan atau perbaika terhadap sistem dan budidaya pertanian. Misalnya, pemuliaan tanaman dapat dilakukan dengan cara konvensional seperti sudah dilakukan oleh manusia sejak ratusan tahun yang silam. Cara-cara pemuliaan tanaman konvensional dicirikan oleh teknik yang dilakukan pada aras individu tanaman tanpa usaha mengubah sifat genetik tanaman secara terarah pada bahan genetiknya. Dengan teknik semacam ini, hasil pemuliaan tanaman tersebut tidak dapat diperhitungkan sebelumnya, karena mungkin sifat yang muncul pada anakannya tidak sesuai dengan yang diharapkan. Dalam metode pemuliaan tanaman secara konvensional, kendala utama yang dihadapi adalah masalah inkompatibilitas (ketidaksesuaian) genetik antara tanaman yang disilangkan. Suatu tanaman hanya dapat disilangkan dengan tanaman lain yang secara relatif mempunyai hubungan kekerabatn yang dekat, misalnya suatu galur pdi dengan galur padi yang lain. Dengan pendekatan bioteknologi modern, masalah inkompatibilitas dapat diatasi sehingga dihasilkan galur tanaman baru dengan sifat-sifat genetik dan fisiologi baru yang tidak mungkin diperoleh dengan metode pemuliaan konvensional. Berikut ini diuraikan kelebihan dan kekurangan penerapan bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern di bidang pertanian.
12.4. BIOTEKNOLOGI KESEHATAN Sejumlah besar obat-obatan berbasis bioteknologi kini tersedia untuk mengobati penyakit. Sebagai contoh, insulin saat ini tersedia untuk mengobati penyakit diabetes, antibiotik untuk mengobati berbagai penyakit infeksi, dan masih banyak lagi. Berikut ini diuraikan peranan mikroorganisme dalam bioteknologi kesehatan. 12.4.1. Pembuatan Antibiotik Antibiotik adalah produk metabolisme yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu yang mempunyai sifat dapat menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme lain. Antibiotik pertama yang digunakan untuk mengobati penyakit pada manusia adalah tirotrisin. Antibiotik ini diisolasi dari bakteri Bacillus brevis (suatu bakteri tanah) oleh Rene Dubois.
Penelitian tentang antibiotik pertama kali dilakukan oleh A. Gratia dan S. Dath pada tahun 1924. Dari hasil penelitian ini dihasilkan actinomisetin dari Actinomycetes. Pada tahun 1928 Alexander flemming menemukan antibiotik penisilin dari jamur Penicillium
notatum.
Antibiotik
ini
mampu
menghambat
pertumbuhan
bakteri
Staphylococcus aureus. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 12.1. dibawah ini. Tabel 12.1. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Mikroorganisme Actinomycetes Sterptomycetes griseus Sterptomycetes erythraeus Sterptomycetes noursei Sterptomycetes nodosus Sterptomycetes niveus Bakteri Bacillus licheniforis Bacillus polymyxa Jamur Aspergillus fumigatus Penicillium notatum Penicillium griseofulvum
Antibiotik Streptomycin Erythromycin Nystatin Amphoetericin-B Novobiocin Bacitracin PolymixynB Fumigilin Penisilin Griseofulvin
Antibiotik digunakan untuk melawan berbagai infeksi mikroorganisme patogen. Mikroorganisme patogen adalah mikroorganisme yang menyebabkan penyakit. Antibiotik dibuat dengan cara tertentu. Tahap-tahap pembuatan antibiotik adalah sebagai berikut. 1. Mikroorganisme penghasil antibiotik dikembangbiakkan 2. Mikroorganisme dipindahkan ke dalam bejana fermentasi yang berisi media cair. Pada bejana fermentasi ini mikroorganisme dipacu untuk berkembang biak dengan cepat. 3. Dari cairan biakan mikroorganisme tersebut, antibiotik diekstraksi dan dimurnikan, kemudian dilakukan pengujian pertama kali dengan cara diuji di dalam laboratorium menggunakan cawan petri, apakah antibiotik tersebut dapat mematikan kuman atau tidak. Kedua, antibiotik diujikan pada hewan percobaan. Ketiga, apabila hasil pengujian pada hewan percobaan ternyata
aman, maka antibiotik ini dapat diujikan pada sekelompok orang dengan pengawasan ketat dari para ahli. 12.4.2. Pembuatan Insulin Insulin adalah protein yang berperan untuk mengontrol metabolisme gula dalam tubuh manusia. Apabila tubuh seseorang tidak mampu membentuk insulin dalam jumlah yang dibutuhkan maka akan menderita diabetes. Perkembangan bioteknologi telah berhasil membuat insulin manusia secara cepat dengan memanfaatkan sel bakteri melalui teknik rekombinasi gen. 12.4.3. Pembuatan Vaksin Vaksin digunakan untuk melindungi atau mencegah tubuh dari serangan penyakit. Secara konvensional vaksin dibuat dari mikroorganisme (bakteri atau virus) yang dilemahkan atau toksin yang dihasilkan oleh mikroorganisme tersebut. Akan tetapi vaksin yang dihasilkan kurang aman dan dapat menimbulkan efek yang merugikan, misalnya: a. Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat vaksin kemungkinan masih melanjutkan proses reproduksi b. Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat vaksin kemungkinan masih memiliki kemampuan menyebabkan penyakit c. Ada sebagian orang yang alergi terhadap sisa-sisa sel dari produksi vaksin meskipun sudah dilakukan proses pemurnian Perkembangan bioteknologi yang semakin pesat dapat mengurangi berbagai resiko yang tidak diinginkan tersebut. Vaksin dibuat secara bioteknologi melalui teknik rekayasa genetika, yaitu dengan menyisipkan gen-gen penghasil antibodi ke dalam DNA mikroorganisme (rekayasa genetika akan dibahas lebih lanjut dalam subbab bioteknologi modern). Keuntungan lain pembuatan vaksin dengan rekayasa genetika selain lebih aman, juga dapat diproduksi dalam jumlah besar.
Gambar 12... Proses pembuatan vaksin dalam jumlah besar Contoh vaksin antara lain vaksin poliomielitis, cacar air, rabies, rubella, dan gondong. Proses pembuatan vaksin-vaksin tersebut adalah dengan cara menumbuhkan virus di dalam kultur sel, seperti sel embrio ayam atau ginjal monyet. Kemudian virus-virus tersebut diekstraksi dengan penyaringan. Hasil ekstraksi digunakan untuk mematikan virus tersebut. Selanjutnya vaksin tersebut dapat dilemahkan dan disimpan pada suhu rendah dan dapat digunakan jika diperlukan. Apabila vaksin disuntikkan ke dalam tubuh seseorang, maka memungkinkan tubuh membangun sistem kekebalan tubuh dengan membentuk antibodi. 12.4.4. Pengembangan Sel Punca (Stem Cell) Tepat seabad yang lalu, tahun 1908, istilah “stem cell” pertama kali diusulkan oleh ahli histologi Rusia, Alexander Maksimov pada kongres hematologi di Berlin. Ia mempostulatkan adanya sel induk yang membentuk sel-sel darah (haematopoietic stem cells). Tahun 1978, terbukti teori ini betul dengan ditemukannya sel-sel punca di daerah sumsum tulang belakang manusia. Perkembangan riset sel punca melaju cepat dalam 10 tahun terakhir. Tahun 1998, James Thomson berhasil membiakkan untuk pertama kali sel-sel punca embrionik manusia di Universitas Wisconsin-Madison. Pada bulan Oktober 2007, Mario Capecchi, Martin Evans, dan Oliver Smithies memperoleh hadiah Nobel Kedokteran untuk riset
mereka mengubah gen-gen tertentu pada mencit menggunakan sel punca embrionik hewan ini. Kemudian pada November 2007 dua ilmuwan Jepang, Shinya Yamanaka dan Kazutoshi
Takahashi,
serta
James
Thomson
secara
terpisah
mengumumkan
keberhasilan mereka menciptakan aneka jenis sel somatik dari sel punca hasil reprogram sel somatik (induced pluripotent cells) yang berasal dari sel-sel kulit manusia. Temuan ini merupakan kesempatan untuk terapi regeneratif tanpa dibebani persoalan etik karena tidak memanfaatkan sel-sel punca dari pembiakan embrio. Di dalam tubuh manusia dan hewan pada umumnya terdapat dua jenis sel, yaitu sel somatik (tubuh) dan sel seksual (sperma dan sel telur). Dalam perkembangannya ada lebih dari 200 jenis sel manusia yang berbeda, misalnya sel saraf, kulit, darah, ginjal, hati, otot, jantung, usus hingga tulang. Setiap jenis sel pada tubuh manusia ini dapat dirunut balik dari sel telur yang difertilisasi oleh sel sperma membentuk morilla dan dalam lima hari menjadi blástula, yang kemudian membentuk sekumpulan sel punca. Selain sel-sel punca embrionik, ada sel-sel punca dewasa yang ditemukan di jeringan otak, mata, darah, hati, sumsum tulang, otot, dan kulit. Jadi definisi untuk sel punca adalah sebuah sel tunggal yang dapat bereplikasi sendiri menjadi sel serupa atau berdiferensiasi menjadi aneka jenis sel yang sama sekali berbeda (pluripoten). Karena sifat-sifatnya inilah maka sel punca diyakini dapat digunakan untuk meregenerasi sel-sel tubuh manusia yang rusak. Misalnya memperbaiki bagian jaringan jantung yang mati pada pasien serangan jantung, atau menumbuhkan jaringan otak/saraf dan pembuluh darah baru pada pasien stroke sehingga yang tadinya lumpuh dapat berjalan lagi.
Diyakini pula sel punca dapat meregenerasi organ ginjal yang
rusak, mengganti kulit pada pasien luka bakar, menyembuhkan pasien diabetes dan komplikasinya, Parkinson dan Alzheimer, artritis, cedera tulang belakang, dan masih banyak lagi “mukjizat” kesembuhan lainnya (Kompas, 26 Nopember 2008, Irwan Julianto).
12.5. DAMPAK PENGEMBANGAN BIOTEKNOLOGI PADA SAINS, LINGKUNGAN, TEKNOLOGI DAN MASYARAKAT (SALINGTEMAS) Bioteknologi berkembang karena kebutuhan masyarakat yang semakin lama semakin meningkat. Sebagai contoh di bidang pertanian, pertambahan jumlah penduduk tidak seimbang dengan produksi bahan pangan, sehingga diperlukan usaha-usaha untuk meningkatkan produksi pertanian untuk memenuhi kebutuhan pangan manusia. Banyak manfaat yang telah dirasakan oleh manusia dengan berkembangnya bioteknologi, walaupun di sisi lain juga mengundang pro dan kontra dari berbagai kalangan. Di bawah ini diuraikan kelebihan dan kekurangan penerapan bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Kelebihan bioteknologi konvensional adalah relatif murah, teknologinya relatif sederhana, dan pengaruh jangka panjang umumnya sudah diketahui karena sistemnya sudah mapan. Kekurangan bioteknologi konvensional adalah perbaikan sifat genetik tidak terarah, tidak dapat mengatasi masalah ketidaksesuaian (inkompatibilitas) genetik, hasilnya tidak dapat diperkirakan sebelumnya, memerlukan waktu relatif lama untuk menghasilkan galur baru, dan seringkali tidak dapat mengatasi kendala alam dalam sistem budidaya tanaman, misalnya hama. Kelebihan bioteknologi modern adalah perbaikan sifat genetik dilakukan secara terarah, dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik, hasil dapat diperhitungkan, dapat menghasilkan jasad baru dengan sifat baru yang tidak ada pada jasad alami, dapat memperpendek jangka waktu pengembangan galur tanaman baru, dan dapat meningkatkan kualitas dan mengatasi kendala alam dalam sistem budidaya tanaman. Kekurangan bioteknologi modern antara lain relatif mahal, memerlukan kecanggihan teknologi, dan pengaruh jangka panjang belum diketahui. Tumbuhan transgenik sejauh ini aman dikonsumsi. Hal tersebut berdasarkan pernyataan dari lembaga resmi internasional seperti WHO dan FAO. Penduduk Amerika Serikat sudah mengonsumsi kedelai transgenik sejak tahun 1996, sedangkan masyarakat Eropa yang awalnya menentang produk transgenik sekarang sudah menerima. Walaupun demikian ada juga yang berpendapat bahwa terdapat beberapa kemungkinan resiko mengonsumsi makanan transgenik ini, seperti alergi atau keracunan. Teknologi kloning sebenarnya penting untuk menghasilkan organisme unggul. Kemajuan kloning pada tumbuhan dan hewan disambut baik oleh umat manusia. Akan tetapi pada saat kloning ditujukan untuk kloning manusia, muncul perdebatan di
kalangan ilmuwan, para politisi, dan masyarakat. Mereka ada yang mendukung dan ada yang tidak mendukung pengklonan manusia. Kalangan yang mendukung kloning pada manusia lebih menitikberatkan pada produksi sel, jaringan, dan organ untuk mengobati penyakit, seperti diabetes, leukemia, dan yang lainnya.
12.5.
RANGKUMAN
1. Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. 2. Mikroorganisme memiliki peranan penting dalam bioteknologi terutama untuk menghasilkan
produk.
Mikroorganisme
yang
sering
digunakan
dalam
bioteknologi adalah virus, bakteri, jamur, dan alga. 3. Peranan mikroorganisme di bidang pertanian antara lain dalam
pembuatan
kompos bioaktif, pembuatan biofertilizer, dan sebagai bahan/agen biokontrol, sedangkan peranan mikroorganisme di bidang pangan antara lain dalam proses pembuatan tapai, tempe, kecap, minuman beralkohol, keju, yoghurt, dan lainlain. 4. Di bidang Pertanian terdapat kegiatan-kegiatan yang sampai saat ini masih menggunakan bioteknologi konvensional seperti pemuliaan tanaman dengan teknik persilangan, tetapi disamping itu telah digunakan pula bioteknologi modern untuk mendapatkan tanaman yang mempunyai sifat unggul dengan teknik kultur jaringan dan rekayasa genetik yang menghasilkan tanaman transgenik. 5. Di bidang kesehatan, bioteknologi dikembangkan antara lain untuk pembuatan antibiotik seperti streptomisin, eritromisin, penisilin, basitrasin, dan sebagainya; pembuatan insulin untuk para penderita diabetes, dan pembuatan vaksin. 6. Dampak perkembangan bioteknologi bagi kehidupan manusia sudah banyak dirasakan manfaatnya. Namun demikian ada beberapa produk bioteknologi yang masih menjadi perdebatan secara etika.
