Penerapan Bioteknologi pada Berbagai Bidang Kehidupan Manusia

Bioteknologi terdiri dari kata "bio" (kehidupan), "technos" (teknologi), dan "logos" (sains), dan secara harafiah berarti ilmu yang mempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi. Pada dasarnya bioteknologi adalah ilmu yang memanfaatkan makhluk hidup (mikroorganisme, hewan, tumbuhan) atau bagian-bagian makhluk hidup untuk menghasilkan produk atau menyederhanakan proses. Ada empat prinsip dasar dalam bioteknologi, yaitu penggunaan agen biologis; penggunaan metode tertentu; industri barang turunan; dan melibatkan banyak bidang (Dewi et al., 2021).

Berdasarkan perkembangannya, bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Berikut dijelaskan secara rinci.

• Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional melibatkan penerapan biologi, biokimia, atau teknik rekayasa genetika secara terbatas. Bioteknologi tradisional menggunakan organisme hidup secara utuh. Bioteknologi konvensional atau sederhana sebagian besar didominasi oleh pangan. Contoh produk bioteknologi tradisional antara lain tempe, tauco, kecap, oncom, yoghurt, keju, mentega, dan acar (Dewi et al., 2021).

• Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern menggunakan metode teknis yang canggih dan tepat sasaran yang memungkinkan pengendalian yang baik terhadap hasil. Teknik yang umum digunakan melibatkan manipulasi genetik organisme hidup secara selektif untuk mencapai hasil yang diinginkan. Bioteknologi modern bahkan dapat mengubah struktur gen (mutasi genetik) yang dikenal dengan istilah rekayasa genetika. Rekayasa genetika adalah metode memanipulasi gen untuk menciptakan organisme baru dengan karakteristik yang diinginkan. Rekayasa genetika menggunakan DNA untuk menggabungkan karakteristik organisme hidup. Hal ini karena DNA semua makhluk hidup memiliki struktur yang sama sehingga mampu melakukan rekombinasi. Selanjutnya DNA ini mengontrol ciri-ciri suatu organisme dari generasi ke generasi. Modifikasi DNA seluler dapat dilakukan dengan berbagai cara, termasuk transfer nuklir, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA. Contoh produk bioteknologi modern antara lain insulin manusia, vaksin, antibodi monoklonal, dan hormon pertumbuhan (Dewi et al., 2021).

Bioteknologi sudah berkembang selama ribuan tahun dalam membantu kehidupan manusia. Adapun penerapan bioteknologi pada berbagai bidang kehidupan manusia adalah sebagai berikut.

• Bidang Pertanian

Penelitian sedang dilakukan untuk mengembangkan bioteknologi di bidang pertanian sehingga menghasilkan  varietas  padi dan tanaman tahunan yang berkualitas, yang akan sangat  membantu dalam memenuhi kebutuhan pangan  Indonesia (Wasilah et al., 2019). Selain itu, pada bidang pertanian, bioteknologi telah berperan dalam menghasilkan tanaman yang tahan terhadap hama, menghasilkan makanan bergizi, obat-obatan dan senyawa bermanfaat. Bioteknologi seperti Genetically Modified Organism (GMO) di bidang pertanian pada dasarnya sudah mulai dikembangkan, namun karena adanya penolakan dari berbagai pihak, teknologi ini tidak berkembang pesat. Tanaman yang mampu meningkatkan hasil dan kualitas dengan GMO antara lain kapas dan jagung (Dewi et al., 2021).

• Bidang Kesehatan

Bioteknologi di bidang kesehatan memberikan peluang untuk memecahkan masalah seperti diagnosis, pencegahan, dan pengobatan berbagai penyakit, termasuk penyakit genetic (Wasilah et al., 2019). Di bawah ini adalah beberapa produk bioteknologi kesehatan.

(1) Antibiotik adalah zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme (bakteri atau jamur) yang dapat menghambat atau membunuh bakteri. Isolasi antibiotik dari mikroorganisme sederhana dan mudah. Namun seiring berjalannya waktu, antibiotik mulai diproduksi secara semi sintetik atau sintetik. Contoh : Antibiotik Penisilin dan Streptomisin.

(2) Vaksin adalah mikroorganisme yang telah dilemahkan atau dibunuh racunnya sehingga dapat digunakan untuk memperkuat kekebalan tubuh.  Secara tradisional, bakteri dilemahkan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia. Bioteknologi modern melibatkan fusi gen dan transplantasi. Contoh: Vaksin Hepatitis B, Malaria, Cacar, dan Polio. Vaksin digunakan tidak hanya untuk manusia, tetapi juga  untuk melindungi hewan ternak (ayam, sapi, dll) dari serangan berbagai penyakit menular.

(3) Sebelumnya, hormon insulin yang digunakan untuk diabetes diperoleh dari insulin babi atau sapi yang tidak dapat ditoleransi oleh tubuh manusia.  Insulin secara tradisional pertama kali dibuat dari kelenjar babi atau sapi.  Ini masih tersedia, tetapi dalam jumlah terbatas. Saat ini insulin diproduksi secara massal dengan memasukkan DNA ke dalam bakteri dan menggunakan rekayasa genetika  menggunakan DNA rekombinan.

(4) Teknologi antibodi monoklonal adalah teknik yang menggunakan sel-sel sistem kekebalan tubuh yang menghasilkan protein yang disebut antibodi. Sistem kekebalan tubuh kita terdiri dari berbagai jenis sel yang bekerja sama untuk menemukan dan menghancurkan zat yang dapat menyerang tubuh kita. Setiap jenis sel mempunyai tugas khusus (Dewi et al., 2021). Berikut tahapan teknologi antibody monoklonal pada Gambar 2.

Gambar 2. Tahapan Teknologi Antibodi Monoklonal, Sumber: https://www.infors-ht.com/en/blog/monoclonal-antibodies-from-screening-to-production/

• Bidang Lingkungan

Bioteknologi lingkungan telah digunakan di Indonesia sejak perkembangan industri dan urbanisasi menghancurkan lingkungan yang semula bersih. Perkembangan bioteknologi di bidang lingkungan hidup dapat memulihkan lingkungan yang tercemar dan meningkatkan kualitas lingkungan hidup khususnya bagi manusia. Untuk mengatasi permasalahan lingkungan, bioteknologi menggunakan mikroorganisme untuk mengolah limbah dan permasalahan lingkungan lainnya. Pasalnya penggunaan mikroorganisme tersebut dinilai lebih alami dibandingkan penggunaan bahan kimia dan plastik serta tidak menimbulkan efek berbahaya (Wasilah et al., 2019).

Gambar 3. Spirulina sp. dapat dimanfaatkan sebagai bioremidiasi logam berat, Sumber: https://www.pinterest.com/pin/664421751260952505/

• Bidang Peternakan

Inseminasi buatan merupakan proses teknis pemupukan alami dan memerlukan intervensi teknologi. Pemanfaatan bioteknologi untuk meningkatkan produksi hewan meliputi: (1) Teknik produksi seperti inseminasi buatan, transfer embrio, kriopreservasi embrio, fertilisasi in vitro, penentuan jenis kelamin sperma dan embrio, kloning dan pembelahan; (2) rekayasa genetika seperti pemetaan genom, seleksi berbantuan masker, transgenetika, identifikasi gen, dan pelestarian molekuler; (3) efisiensi pakan dan peningkatan  kualitas  seperti manipulasi mikroba rumen; dan (4) bioteknologi  veteriner (Dewi et al., 2021).

Gambar 4. Kloning pada Domba, Sumber: livescience.com

Bioteknologi memiliki banyak manfaat untuk kemajuan dalam bidang pertanian, Kesehatan, lingkungan dan perternakan. Namun, bioteknologi di Indonesia belum berkembang pesat dibandingkan dengan negara Asia yang lain. Oleh sebab itu, diharapkan bioteknologi dapat berkembang pesat di Indonesia agar bioteknologi dapat meningkatkan kualitas hidup manusia.

Referensi:

Dewi, E. R. S., Widyastuti, D. A., & Nurwahyunani, A. (2021). Buku Ajar Bioteknologi (pp. 4--100). Semarang: Universitas PGRI Semarang.

Wasilah, U., Rohimah, S., & Su'udi, M. (2019). Perkembangan Bioteknologi di Indonesia. Rekayasa, 12(2), 85--90. https://doi.org/10.21107/rekayasa.v12i2.5469