SEJARAH GENETIKA
Sejarah perkembangan
genetika sebagai ilmu pengetahuan dimulai menjelang akhir abad ke 19 ketika
seorang biarawan Austria
bernama Gregor Johann Mendel berhasil melakukan analisis yang cermat dengan
interpretasi yang tepat atas hasil-hasil percobaan persilangannya pada tanaman
kacang ercis (Pisum satifum). Sebenarnya, Mendel bukanlah orang
pertama yang melakukan percobaan- percobaan persilangan. Akan tetapi, berbeda
dengan para pendahulunya yang melihat setiap individu dengan keseluruhan
sifatnya yang kompleks, Mendel mengamati pola pewarisan sifat demi sifat
sehingga menjadi lebih mudah untuk diikuti. Deduksinya mengenai pola pewarisan
sifat ini kemudian menjadi landasan utama bagi perkembangan genetika sebagai
suatu cabang ilmu pengetahuan, dan Mendelpun di akui sebagai Bapak Genetika.
Karya Mendel tentang
pola pewarisan sifat tersebut dipublikasikan pada tahun 1866 di Proceedings
of the Brunn Society for Natural History. Namun, selama lebih dari 30
tahun tidak pernah ada peneliti lain yang memperhatikannya. Baru pada tahun
1900 tiga orang ahli botani secara terpisah, yaitu Hugo de Vries di belanda,
Carl Correns di jerman dan Eric von Tschermak-Seysenegg di Austria, melihat
bukti kebenaran prinsip-prinsip Mendel pada penelitian mereka masing-masing.
Semenjak saat itu hingga lebih kurang pertengahan abad ke-20 berbagai percobaan
persilangan atas dasar prinsip-prinsip Mendel sangat mendominasi penelitian di
bidang genetika. Hal ini menandai berlangsungnya suatu era yang dinamakan
genetika klasik.
Selanjutnya, pada awal
abad ke-20 ketika biokimia mulai berkembang sebagai cabang ilmu pengetahuan
baru, para ahli genetika tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang hakekat
materi genetik, khususnya mengenai sifat biokimianya. Pada tahun 1920-an, dan
kemudian tahun 1940-an, terungkap bahwa senyawa kimia materi genetika adalah
asam dioksiribonekleat (DNA). Dengan ditemukannya model struktur molekul DNA
pada tahun1953 oleh J.D.Watson dan F.H.C. Crick dimulailah era genetika yang
baru, yaitu genetika molekuler.
Perkembangan penelitian
genetika molekuler terjadi demikian pesatnya. Jika ilmu pengetahuan pada
umumnya mengalami perkembangan dua kali lipat (doubling time) dalam satu dasa
warsa, maka hal pada genetika molekuler hanyalah dua tahun. Bahkan,
perkembangan yang lebih revolusioner dapat disaksikan semenjak tahun 1970-an,
yaitu pada saat dikenalnya teknologi manipulasi molekul DNA atau teknologi DNA
rekombinan atau dengan istilah yang lebih populer disebut Rekayasa Genetika.
Saat ini sudah menjadi
berita biasa apabila organisme- organisme seperti domba, babi dan kera,
didapatkan melalui teknik rekayasa genetika yang disebut kloning . sementara
itu, pada manusia telah di lakukan pemetaan seluruh genom atau dikenal sebagai
proyek genom manusia (human genom project), yang diluncurkan pada
tahun 1990 dan diharapkan selesai pada tahun 2005. ternyata pelaksaan proyek
ini berjalan justru lebih cepat dua tahun dari pada jadwal yang telah
ditentukan.
A. PENGERTIAN REKAYASA GENETIKA
Genetika adalah kata
yang dipinjam dari bahasa Belanda:genetica, adaptasi dari bahasa Inggris:
genetics, dibentuk dari kata bahasa Yunani genno,
yang berarti "melahirkan". Genetika merupakan cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat pada
organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Maka,
dapat juga dikatakan bahwa genetika adalah ilmu tentang
gen dan segala aspeknya.
Bidang
kajian genetika dimulai dari wilayah subselular (molekular) hingga populasi.
Dan secara lebih rinci, genetika berusaha menjelaskan tentang :
• material pembawa
informasi untuk diwariskan (bahan genetik),
• bagaimana informasi itu
diekspresikan (ekspresi genetik), dan
• bagaimana informasi itu
dipindahkan dari satu individu ke individu yang lain (pewarisan genetik)
Rekayasa atau biasa
juga disebut dengan teknik adalah penerapan ilmu dan teknologi untuk
menyelesaikan permasalahan manusia. Hal ini diselesaikan lewat pengetahuan,
ataupun pengalaman dari trial dan error. Dan rekayasa juga mengalami
perkembangan layaknya lomba lari estapet yang meneruskan teknologi generasi
sebelumnya.
Maka, Rekayasa genetika
dalam arti luas adalah teknologi dalam penerapan genetika untuk membantu
masalah dan kepentingan apapun dari manusia. Dengan segala pengetahuan dan
pengalaman dari trial dan error tersebut manusia dapat mengembangkan
produk-produk yang bermanfaat bagi manusia itu sendiri.
Teknologi Rekayasa
Genetika merupakan inti dari bioteknologi didifinisikan sebagai teknik in-vitro
asam nukleat, termasuk DNA rekombinan dan injeksi langsung DNA ke dalam sel
atau organel; atau fusi sel di luar keluarga taksonomi; yang dapat menembus
rintangan reproduksi dan rekombinasi alami, dan bukan teknik yang digunakan
dalam pemuliaan dan seleksi tradisional.
Prinsip dasar teknologi
rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat
dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme
penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari
organisme apa saja. Misalnya, gen dari bakteri bisa diselipkan di kromosom
tanaman, sebaliknya gen tanaman dapat diselipkan pada kromosom bakteri. Gen
serangga dapat diselipkan pada tanaman atau gen dari babi dapat diselipkan pada
bakteri, atau bahkan gen dari manusia dapat diselipkan pada kromosom bakteri.
Produksi insulin untuk
pengobatan diabetes, misalnya, diproduksi di dalam sel bakteri Eschericia coli
(E. coli) di mana gen penghasil insulin diisolasi dari sel pankreas manusia
yang kemudian diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. coli. Dengan demikian
produksi insulin dapat dilakukan dengan cepat, massal, dan murah. Teknologi
rekayasa genetika juga memungkinkan manusia membuat vaksin pada tumbuhan,
menghasilkan tanaman transgenik dengan sifat-sifat baru yang khas.
B. PENERAPAN GENETIKA
Charles Darwin dengan
teori evolusinya menjadi seseorang yang pertama kali menyinggung variasi
genetik di dalam bukunya the origin of species.
Tetapi istilah "genetika" pertama
kali diperkenalkan oleh William
Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam Chadwick yang
juga ia gunakan pada Konferensi
Internasional tentang Genetika ke-3 pada tahun 1906.
Perkembangan genetika
terus terjadi baik itu dalam bidang genetika murni ataupun genetika terapan.
Dan perkembangan dilakukan pertama kali oleh Gregor Mendel dengan menyilangkan
tanaman pada 1985 yang biasa dikenal dengan "hukum pewarisan Mendel".
Sebuah hukum yang mengenalkan konsep gen (Mendel menyebutnya 'faktor') sebagai
pembawa sifat. Yang menyatakan bahwa setiap gen memiliki alel yang menjadi
ekspresi alternatif dari gen dalam kaitan dengan suatu sifat. Setiap individu
disomik selalu memiliki sepasang alel, yang berkaitan dengan suatu sifat yang
khas, masing-masing berasal dari tetuanya. Status dari pasangan alel ini
dinamakan genotipe. Dan apabila suatu individu memiliki pasangan alel sama,
genotipe individu itu bergenotipe homozigot, apabila pasangannya berbeda,
genotipe individu yang bersangkutan dalam keadaan heterozigot. Genotipe terkait
dengan sifat yang teramati. Sifat yang terkait dengan suatu genotipe disebut
fenotipe.
Setelah penemuan karya
Mendel tersebut, genetika berkembang sangat pesat. Perkembangan genetika sering
kali menjadi contoh klasik mengenai penggunaan metode ilmiah dalam ilmu
pengetahuan atau sains. Dan perkembangan tersebut terjadi dalam bidang genetika
murni maupun terapan.
C. TUJUAN REKAYASA GENETIKA
Rekayasa genetika pada
tanaman mempunyai target dan tujuan antara lain untuk peningkatan produksi, peningkatan mutu
produk agar tahan lama dalam penyimpanan
pascapanen, peningkatan kandungan
gizi, tahan terhadap serangan hama dan penyakit tertentu (serangga, bakteri,
jamur, atau virus), tahan terhadap herbisida, sterilitas dan fertilitas
serangga jantan (untuk produksi benih hibrida), toleransi terhadap pendinginan,
penundaan kematangan buah, kualitas aroma dan nutrisi, serta perubahan pigmentasi.
Rekayasa Genetika pada
mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut
(misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan
kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak,
mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan
obat-obatan dan kosmetika.
Di negara-negara maju
seperti di Amerika, Eropa, Australia, dan Jepang organisme hasil rekayasa
genetika telah banyak beredar di masyarakatnya maupun diekspor ke negara-negara
lain seperti Indonesia. Organisme hasil rekayasa genetika dapat berupa
mikrooraganisme (bakteri, jamur, ragi, virus), serangga, tanaman, hewan dan
ikan. Di AS produk-produk hasil rekayasa genetika dijual secara bebas di
pasaran, sementara di Eropa dan Jepang diwajibkan untuk memberi label bagi
produk-produk tersebut. Cina juga merupakan negara yang telah sangat maju dalam
pengembangan bioteknologi rekayasa genetika.
D. PERKEMBANGAN
REKAYASA GENETIKA
Kemajuan
di bidang bioteknologi khususnya dalam bidang rekayasa genetika tak lepas dari kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologi.
Bioteknologi
sebenarnya sudah ada sejak ribuan tahun yang lalu.
Garis
waktu bioteknologi
1. 8000 SM Pengumpulan benih untuk
ditanam kembali. Bukti bahwa bangsa
Babilonia, Mesir, dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif
(seleksi artifisal) untuk meningkatkan kualitas ternak.
2. 6000 SM Pembuatan bir,
fermentasi anggur, membuat roti, membuat tempe
dengan bantuan ragi.
3. 4000 SM Bangsa
Tionghoa membuat yogurt dan keju dengan bakteri asam
laktat.
4. 1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia.
5. 1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop.
6. 1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang
Pengembangbiakan hewan.
7. 1880 Mikroorganisme ditemukan.
8. 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan.
9. 1865 Gregor Mendel menemukan hukum-hukum dalam penyampaian sifat
induk keturunannya.
10. 1919 Karl Ereky,
insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologi.
11. 1970 Peneliti di
AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan
untuk memotong gen-gen.
12. 1975 Metode produksi
antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan
Milstein.
13. 1978 Para peneliti di
AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan
bakteri yang terdapat pada usus besar.
14. 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% pengidap
diabetes alergi terhadap insulin
hewan yang sebelumnya tersedia.
15. 1992 FDA menyetujui
makanan GM pertama dari Calgene: tomat “flavor
saver”.
16. 2000 - Ditemukannya enzim pemotong DNA yaitu enzim restriksi
endonuklease.
- Ditemukannya pengatur ekspresi
DNA yang diawali dengan penemuan
operon laktosa pada prokariota.
- Ditemukannya perekat biologi
yaitu enzim ligase.
- Ditemukannya medium untuk memindahkan gen ke dalam sel
mikroorganisme.
E. HASIL REKAYASA GENETIKA
I. Tanaman
Transgenik
Transgenik terdiri dari kata trans yang berarti pindah dan gen yang
berarti pembawa sifat. Jadi transgenik adalah memindahkan gen dari satu makhluk
hidup kemakhluk hidup lainnya, baik dari satu tanaman ketanaman lainnya, atau
dari gen hewan ke tanaman. Transgenik secara definisi adalah the use of gene manipulation to permanently
modify the cell or germ cells of
organism (penggunaan manipulasi gen untuk mengadakan perubahan yang
tetap pada sel makhluk hidup).
Tanaman transgenik
pertama kalinya dibuat tahun 1973 oleh Herbert Boyer dan Stanley Cohen. Pada
tahun 1988 telah ada sekitar 23 tanaman transgenik, pada tahun 1989 terdapat 30
tanaman, pada tahun 1990 lebih dari 40 tanaman. Secara sederhana tanaman
transgenik dibuat dengan cara mengambil gen-gen tertentu yang baik pada makhluk
hidup lain untuk disisipkan pada tanaman, penyisipaan gen ini melalui suatu
vector (perantara) yang biasanya menggukan bakteri Agrobacterium tumefeciens
untuk tanaman dikotil atau partikel gen untuk tanaman monokotil, lalu
diinokulasikan pada tanaman target untuk menghasilkan tanaman yang dikehendaki.
Tujuan dari pengembangan tanaman transgenik ini diantaranya adalah
• menghambat
pelunakan buah (pada tomat).
• tahan
terhadap serangan insektisida, herbisida, virus.
• meningkatkan
nilai gizi tanaman, dan
• meningkatkan
kemampuan tanaman untuk hidup pada lahan yang ektrem seperti lahan kering,
lahan keasaman tinggi dan lahan dengan kadar garam yang tinggi.
Melihat potensi manfaat
yang disumbangkan, pendekatan bioteknologi dipandang mampu menyelesaikan
problematika pangan dunia terutama di negara-negara yang sedang berkembang
seperti yang sudah dilakukan di negara-negara maju (Winarno dan Agustina,2007)
Antara tahun 1996-2001
telah terjadi peningkat an yang sangat dramatis dalam adopsi atau penanaman
tanaman GMO (Genetically Modified Organism) di seluruh dunia. Daerah
penanaman global tanaman transgenik meningkat dari sekitar 1,7 juta ha pada
tahun 1996 menjadi 52,6 juta ha pada tahun 2001. Peningkatan luas tanam GMO
tersebut mengindikasikan semakin banyaknya petani yang menanam tanaman ini baik
di negara maju maupun di negara berkembang. Sebagian besar tanaman
transgenik ditanam di negara-negara maju. Amerika Serikat sampai sekarang
merupakan negara produsen terbesar di dunia. Pada tahun 2001, sebanyak 68% atau
35,7 juta ha tanaman transgenik ditanam di Amerika Serikat.
Sampai saat ini,
kedelai merupakan produk GMO terbesar yaitu 33,3 juta ha atau sekitar 63% dari
seluruh tanaman GMO. Kedelai tahan herbisida banyak ditanam di AS, Argentina, Kanada,
Meksiko, Rumania dan Uruguay. Jagung merupakan tanaman GMO terbesar kedua yang
ditanam yaitu seluas 9,8 juta ha sedangkan luas tanaman kapas GMO yang ditanam
adalah sekitar 6,8 juta ha . Sifat yang terdapat dari tanaman GMO pada umumnya
adalah resisten terhadap herbisida, pestisida, hama serangga dan penyakit serta
untuk meningkatkan nilai gizi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar