Futuris Amerika, Alvin Toffler dalam bukunya The Third Wave, memprediksi empat teknologi yang akan sangat berperan dalam kehidupan manusia di abad 21. Keempat teknologi tersebut adalah mikroelektronika, teknologi energi alternatif, aeronautika, dan bioteknologi.
Revolusi bioteknologi yang diawali dengan penemuan strukturheliks molekul DNA ( asam deoksi ribonukleat ) oleh Watson dan Crick (1953 ) melejit pesat di pertengahan tahun 1970-an dengan berkembangnya rekayasa genetika. Perkembangan ini menjadikan bioteknologi sebagai bidang antardisiplin yang memberi harapan untuk memecahkan problem yang dihadapi umat manusia.
Di awal abad 21 ini, bioteknologi telah menjadi salah satu penopangkegiatan industri terutama di negaramaju. Sebaliknya penerapan dan pengembangannya di negara berkembang masih banyak menghadapi masalah dan dilema. Hal ini karena bioteknologi memerlukan padat modal dan padat teknologi untuk penelitian dan penerapannya.
Empat gelombang perkembangan bioteknologi
Gelombang pertama. Tahap ini dikenal juga sebagai era pra-pasteur, yang dicirikan oleh pemanfaatan mikroba ( bakteri, kapang, khamir ) untuk pengawetan dan atau pembuatan makanan/ minuman. Minuman khas Jepang ( sake ), bir, anggur, keju, yoghurt, dan pangan tradisional dari Indonesia ( tempe, oncom, kecap ) merupakan contoh hasil proses bioteknologis tradisional. Sampai tahun 1920-an, penggunaan mikroba juga dikembangkan untuk produksi bahan kimia ( aseton, butanol, asam sitrat ) dan biomassa.
Gelombangkedua. Bioteknologigenerasi kedua ini dimulai ketika ditemukan penisilin oleh Fleming ( 1929 ) dan permulaan pengusahaannya dalam bentuk industri pada tahun 1944. Pada era ini ( dan sampai sekarang ) kegiatan bioteknologi diwarnai oleh proses produksi industri antibiotika, vitamin, dan asam-asam organik dengan fermentasi. Generasi kedua ini juga dikenal sebagai era antibiotika.
Gelombang ketiga. Bioteknologi generasi ketiga melejit secara pesat pada paruh tahun 1970-an dengan diterapkannya rekayasa genetika untuk memanipulasi dan memperbaiki sifat organisme sebagai “agen” yang berperan penting dalam bioindustri. Berbagai produk farmasi dan kedokteran yang bernilai tinggi seperti interferon, hormon, dan vaksin diproduksi berkat rekayasa genetik ini. Teknologi hibridoma yang ditemukan Kohler dan Milstein(1975) membuka era ini untuk produksi antibodimonoklonal. Kekhasan ini menyebabkan tahapan ini juga dinamai bioteknologi baru.
Gelombang keempat. Gelombang ini dicirikan dengan perekayasaan struktur enzim ( tiga dimensi ) yang dikaji dalam bidang protein engineering. Perkembangan proses bioteknologis tidak lepas dari peran enzim sebagai biokatalis. Pengkajian sifat dan kinetika reaksi enzimatik dan perkembangan peralatan analisis, seperti kristalografi sinar X dan spektrofotometer massa yang ditopang oleh rekayasa genetik telah memunginkan ahli biokimia merekayasa enzim sesuai sifat yang diinginkan. Generasi kempat ini juga dikenal sebagai era rekayasa enzim / protein.
Ruang lingkup bioteknologi
Definisi bioteknologi adalah penggunaan terpadu dari disiplin biokimia, mikrobiologi, dan ilmu keteknikan dengan bantuan mikroba, bagian-bagian mikroba, atau sel dan jaringan organisme dalam penerapannya secara teknologis dan industri ( European Federation Of Biotech. 1983 ). Sesuai definisi tersebut, dalam proses bioteknologis terkandung tiga hal pokok, yaitu agen biologis seperti mikroba, enzim, sel tanaman/hewan; pendayagunaan secara teknologis dan industrial, serta adanya produk atau jasa yang dihasilkan.
Dalam kaitan ini, maka bioindustri dapat diartikan sebagai penerapan bioteknologi pada kegiatan industri atau industri yang menerapkan prinsip-prinsip bioteknologi. Penerapan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa tersebut menjadi pilar utama bioteknologi, sedang teknologi fermentasi merupakan proses produksi suatu bahan dengan bantuan mikroba dengan cara konversi biologis. Rekayasa genetik mencakup teknik-teknik yang memungkinkan materi genetik suatu organisme hidup dimodifikasi. Dengan teknik tersebut sifat-sifat baru dapat dibentuk. Tiga teknik terakhir yang merupakan lompatan besar bioteknologi adalah teknologi rekombinasi DNA, fusi sel, dan amplifikasi gen.
Aplikasi bioteknologi
Berdasar pengertian bioteknologi di atas, maka kegiatan atau sektor industri / jasa yang dapat dimasuki oleh bioteknologi menjadi sangat banyak jenis dan ragamnya, seperti kedokteran, farmasi, pertanian, industri pangan, kimia, energi, dan lingkungan. Aplikasi bioteknologi secara jelas dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Sektor aktivitas bioteknologi dan produk utamanya
Sektor
Produk utama
Kedokteran-Farmasi
Antibiotika, vaksin, vitamin, steroid, hormon, antibodi, interferon, pereaksi untuk diagnostik, inhibitor enzim
Industri Pangan
Minuman beralkohol, produk susu, bahan penguat rasa, protein sel tunggal, asam amino, asam organik, enzim, nukleotida, zat pemanis, zat pewarna, aroma, antioksidan
Pertanian
