Memulihkan Lingkungan Tercemar dengan BioremediasiKarena populasi manusia yang jumlahnya semakin meningkat, hasil buangan dari aktivitas sehari-hari penduduk bumi kian menumpuk. Kebutuhan bahan bakar untuk berbagai kebutuhan hidup juga membuat manusia menghasilkan lebih banyak lagi zat-zat sisa yang harus dibuang ke lingkungan. Beberapa zat buangan tersebut sangat berbahaya jika menumpuk di lingkungan karena bersifat racun bagi makhluk hidup, termasuk manusia. Polutan atau zat yang menimbulkan polusi harus segera diolah atau dinetralkan agar tidak mengganggu kehidupan. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan bioremediasi.

Bioremediasi merupakan teknologi yang kini banyak digunakan untuk mengatasi permasalahan pencemaran lingkungan, terutama pencemaran air dan tanah. Manusia mengaplikasikan proses biologis yang dapat dilakukan oleh makhluk hidup untuk melakukan biotransformasi atau merubah struktur kimia suatu zat yang berbahaya menjadi lebih ramah lingkungan, bahkan menjadi sama sekali tidak berbahaya. Proses bioremediasi umumnya menggunakan makhluk hidup berupa mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Namun untuk bioremediasi sederhana, dapat pula menggunakan tanaman.

Teknik Pelaksanaan Bioremediasi pada Tanah Tercemar

Khusus untuk daerah tercemar yang berupa tanah, kita memiliki dua pilihan teknik bioremediasi yaitu in-situ dan eks-situ. Bioremidiasi in-situ dilakukan langsung pada tanah yang terkontaminasi sehingga tidak dilakukan pemindahan tanah yang mengandung polutan. Keuntungan menggunakan teknik ini adalah gangguan terhadap lokasi tanah terkontaminasi sangat sedikit karena tidak ada penggalian atau pemindahan tanah. Karena tidak dipindahkan maka masyarakat atau lingkungan yang beresiko terkena paparan bahan berbahaya beracun yang ada didalam sedimen (endapan) tersebut lebih sedikit. Keuntungan lain adalah mengurangi biaya penggalian, pemindahan dan pengangkutan (transportasi) yang relatif mahal.

Akan tetapi, aplikasi teknik in-situ memerlukan eksplorasi yang detail dan menyeluruh mengenai lokasi pencemaran dan karakteristik kontaminannya. Ini sangat penting untuk menghindari perluasan area pencemaran akibat perembesan atau pergerakan kontaminan ke daerah sekitarnya. Selain itu, penggunaan teknik in-situ dalam bioremediasi memerlukan penambahan nutrisi dan oksigen ke dalam sedimen (endapan) agar mikroorganisme yang digunakan dapat bekerja maksimal.

Cara kedua adalah dengan teknik eks-situ yaitu dengan mengolah tanah yang tercemar di tempat lain atau dengan memindahkannya ke lokasi bioremediasi khusus. Teknik eks-situ membutuhkan dana yang lebih banyak karena dibutuhkan biaya untuk penggalian, pengumpulan dan pengangkutan bahan tercemar ke lokasi pengolahan. Kelebihan dari cara ini adalah tanah yang tercemar dapat diolah dengan beragam cara seperti landfarming dan biopile

Pengolahan tanah tercemar secara eks-situ menggunakan teknik landfarming dilakukan dengan meratakan tanah yang tercemar di atas lapisan yang kedap air lalu menambahkan mikroorganisme pengurai berupa bakteri dan jamur pada tanah tersebut. Ketebalan tanah dibuat sekitar 30 cm hingga 50 cm agar mikroorganisme pengurai mendapatkan suplai oksigen. Untuk memastikan agar semua bagian tanah yang diremediasi dapat melakukan kontak dengan udara maka secara berkala tanah tersebut dibolak-balikkan. Pada saat membalikkan tanah, dilakukan penambahan mikroba secara bertahap. Nama landfarming diambil dari proses pembalikan ini karena proses yang sama dilakukan pula oleh petani untuk menggemburkan tanah saat mempersiapkan lahan pertanian. Pada teknik landfarming ini juga dilakukan penambahan nutrisi bagi mikroorganisme. Kondisi tanah yang diolah juga harus dijaga kelembaban, pH, suhu dan intensitas cahayanya agar kerja mikroorganisme dapat maksimal.

Cara kedua adalah dengan teknik biopile. Cara ini merupakan pengembangan dari teknik landfarming. Teknik ini juga disebut aerated compost pile. Pada teknik landfarming, aerasi atau pemberian udara pada mikroorganisme dilakukan secara sederhana yaitu dengan cara membolak-balikkan tanah, sedangkan pada teknik ini, aerasi dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan pompa penghisap untuk memasukkan oksigen ke dalam lapisan tanah tercemar yang sedang diremediasi dan yang kedua menggunakan blower untuk meniupkan udara ke dalam tanah. Proses biodegradasi atau penguraian limbah ini dipercepat dengan meningkatkan pasokan oksigen, pemberian nutrisi dan pengkondisian lingkungan seperti yang dilakukan pula pada teknik landfarming.

Berbagai Cara Bioremediasi pada Tanah dan Perairan Tercemar

Bioremediasi dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain bioremediasi intrinsik, biostimulasi, bioaugmentasi, penggunaan immobilized enzymes dan fitoremediasi atau penggunaan tanaman untuk bioremediasi. Bioremediasi intrinsik merupakan cara yang paling alami yaitu dengan membiarkan daerah yang mengandung polutan, pulih dengan sendirinya. Hal ini bisa terjadi karena secara natural, baik di tanah, air, maupun udara, terdapat mikroorganisme yang merupakan pengurai sehingga dapat menetralkan zat asing yang ada di lingkungannya, termasuk menguraikan polutan.

Jika zat pencemar terlalu banyak atau pekat sehingga mikroorganisme alami kesulitan menguraikannya, dapat ditempuh cara kedua yaitu biostimulasi. Bioremediasi ini dilakukan

dengan cara menambahkan nutrisi dan oksigen pada tempat yang tercemar, baik tanah maupun perairan, agar mikroorganisme pengurai yang secara alami ada di tempat tersebut dapat lebih aktif untuk menguraikan polutan. Keuntungan dari cara ini adalah tidak perlu menambahkan mikroorganisme sedangkan kekurangannya adalah kita tidak dapat mengendalikan jumlah dan jenis mikroorganisme yang bekerja dalam proses bioremediasi tersebut.

Cara bioremediasi yang ketiga adalah dengan bioaugmentasi. Cara ini merupakan adalah dengan menambahkan mikroorganisme tertentu yang dapat membantu memproses zat pencemar. Contohnya adalah dengan menggunakan bakteri Arthobactor untuk menguraikan limbah berupa minyak. Bakteri tersebut merupakan hasil dari rekayasa genetik dan tidak terdapat secara alami di lingkungan. Kesulitan dalam pelaksanaan bioremediasi dengan cara ini salah satunya adalah bakteri Arthobactor harus menyesuaikan diri terlebih dahulu dengan lingkungan barunya sebelum dapat melakukan metabolisme atau aktivitas alaminya yang dapat merubah ikatan hidrokarbon dari minyak menjadi senyawa yang tidak berbahaya yaitu air dan karbon dioksida.

Penemuan yang tercanggih adalah dengan penggunaan immobilized enzymes. Jika ketiga cara sebelumnya melibatkan mikroorganisme dalam prosesnya, maka cara ini hanya menggunakan enzim yang diekstrak dari mikroorganisme khusus yang dapat menguraikan polutan tertentu. Sehingga, jika bioaugmentasi menggunakan bakteri Arthobactor untuk menguraikan limbah berupa minyak, maka dengan cara immobilized enzymes, yang digunakan hanya enzim yang dihasilkan oleh bakteri Arthobactor. Enzim yang telah diisolasi atau dipisahkan dari makhluk hidup penghasilnya, dimasukkan dalam wadah khusus atau sejenis kapsul sehingga hanya substrat berupa minyak dan produknya yang berupa air dan karbon dioksida saja yang dapat masuk dan keluar dari kapsul tersebut sedangkan enzim tetap di dalam kapsu (immobilize). Cara ini menguntungkan karena enzim yang digunakan dalam proses bioremediasi dapat dipakai berulang-ulang.

Cara terakhir adalah dengan memanfaatkan tanaman untuk melakukan bioremediasi. Cara ini dikenal dengan fitoremediasi. Untuk perairan yang tercemar, dapat digunakan tanaman air. Tanaman air dapat dibedakan menjadi tanaman air yang hidup pada bagian tepi perairan yang disebut marginal aquatic plant, tanaman air yang hidup pada permukaan perairan atau floating aquatic plant, tanaman air yang hidup melayang di dalam perairan atau submerge aquatic plant dan tanaman air yang tumbuh pada dasar perairan yang disebut dengan deep aquatic plant.

Proses pengolahan limbah cair di perairan oleh tanaman air melalui proses penyaringan dan penyerapan oleh akar, kemudian didistribusikan ke batang dan daun tanaman air. Tubuh tanaman air tertentu dapat menguraikan polutan yang telah diserap tersebut. Selain itu, tumbuhan juga mampu melakukan proses pertukaran dan penyerapan ion sehingga dapat menetralkan kandungan kimia aktif yang mencemari perairan. Beberapa tanaman yang bisa membantu kita merevitalisasi perairan yang tercemar antara lain mendong (Iris sibirica), teratai (Nymphaea

firecrest), kiambang (Spirodella polyrrhiza), kangkung (Ipomoea aquatica), kayu apu (Pistia stratiotes), eceng gondok (Eichhornia crassipes) dan hidrila (Hydrilla verticillata).

Bioremediasi dapat dilakukan dengan satu cara atau dengan menggabungkan beberapa cara yang telah dijelaskan tersebut untuk mencapai hasil yang optimal. Jika dibandingkan dengan pengolahan limbah dengan proses fisik atau kimiawi, pengolahan limbah dengan bioremediasi lebih murah karena tidak memerlukan mesin-mesin pengolah limbah, lebih ramah lingkungan karena selain merubah polutan menjadi zat-zat yang tidak berbahaya, aktivitas bioremediasi juga tidak menimbulkan efek samping bagi kehidupan manusia dan lingkungan. Perkembangan bioremediasi memberikan tantangan baru bagi teknologi untuk terus memberikan inovasi yang lebih baik bagi lingkungan dan dengan kehadirannya, bioremediasi memberikan solusi yang ekonomis dan mudah dilakukan bahkan bagi skala kecil seperti industri kecil dan rumah tangga sehingga limbah rumah tangga dapat dikelola lebih baik. Pengembangan bioremediasi juga dapat membangkitkan industri baru sebagai produsen agen-agen bioremediasi seperti Regenesis Bioremediation Products, Inc., di San Clemente, California. Dari seluruh manfaat tersebut, yang terpenting adalah dengan pengelolaan limbah yang baik, pencemaran dapat diminimalisasi sehingga kualitas hidup manusia jauh meningkat.

***

Stem cell, Penyembuhan yang KontroversialStem cell atau yang akrab pula dengan sebutan sel punca, sel induk dan sel batang, merupakan jenis sel dari tubuh makhluk hidup yang memiliki kemampuan untuk memperbanyak diri dan bersifat multipotensi. Sel ini dapat berdiferensiasi sehingga membentuk jaringan, organ, sistem organ, bahkan organisme. Karena keistimewaannya ini, stem cell menjadi harapan baru untuk penyembuhan berbagai penyakit seperti kegagalan fungsi organ, leukimia, diabetes, Alzheimer, bahkan AIDS.

Jenis-jenis Stem Cell

Berdasarkan kemampuan perkembangannya, stem cell atau sel induk dibedakan menjadi sel induk bertotipotensi, sel induk berpluripotensi, sel induk bermultipotensi dan sel induk berunipotensi. Sel induk bertotipotensi adalah sel induk yang memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dari organisme tersebut. Jenis sel ini dapat bertumbuh menjadi organisme baru bila ditumbuhkan pada medium eksternal yang sesuai. Stem cell ini diperoleh dari sel induk embrio yaitu hasil fertilisasi atau pembuahan ovum oleh sperma.

Jenis kedua adalah sel induk berpluripotensi. Stem cell ini dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dalam tubuh, namun tidak dapat berkembang menjadi organisme lengkap. Selanjutnya adalah sel induk bermultipotensi yang memiliki kemampuan untuk berkembang menjadi beberapa jenis sel dewasa yang berbeda bentuk dan fungsi. Jenis stem cell yang paling sederhana adalah sel induk berunipotensi yaitu sel induk yang hanya dapat menghasilkan satu jenis sel tertentu, tetapi memiliki kemampuan memperbarui diri. Kemampuan ini merupakan keistimewaan yang tidak dimiliki oleh sel lain yang bukan sel induk.

Stem Cell dari Manusia untuk Manusia

Sel induk dapat diperoleh dari berbagai sumber dari berbagai makhluk hidup, termasuk manusia. Sumber pertama adalah zigot yaitu pada tahap sesaat setelah sperma bertemu dengan ovum sehingga bergabung membentuk satu sel. Fase kehidupan selanjutnya dari manusia, yaitu saat zigot berkembang menjadi embrio, juga merupakan sumber pengambilan stem cell. Sel induk yang diambil dari embrio disebut dengan embryonic stem cell. Embrio memiliki sel yang dapat dimanfaatkan sebagai sel induk pada saat memasuki fase blastosis yaitu sekitar hari kelima. Bagian dari embrio yang dimanfaatkan adalah sekumpulan sel yang disebut inner cell mass. Sel-sel ini kemudian diisolasi dan dikultur secara in vitro (di luar tubuh). Embryonic stem cell dapat

dikembangkan menjadi semua jenis sel yang dijumpai pada manusia dewasa, seperti sel darah, sel otot, sel hati dan sel ginjal.

Sel induk dapat pula diperoleh dari janin yang berumur lima sampai sembilan minggu. Penyebutan untuk sel induk dengan sumber janin ini adalah fetus stem cell. Ketika bayi lahir, masih ada bagian tubuhnya yang dapat digunakan sebagai sumber pengambilan stem cell yaitu darah plasenta dan tali pusat yang diambil segera setelah bayi lahir yang disebut sebagai umbilical cord blood stem cell. Orang dewasa dapat pula mendonorkan bagian dari tubuhnya yang dapat digunakan sebagai sel induk. Sel induk yang berasal dari manusia dewasa disebut dengan adult stem cell. Bagian yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber sel induk misalnya sumsum tulang belakang dan sel-sel pankreas.

Penggunaan Stem Cell untuk Pengobatan

Penelitian stem cell di bidang kedokteran mengalami kemajuan yang pesat. Sel induk terbukti dapat menangani penyakit atau kelainan yang sulit diobati. Salah satu jenis kelainan yang dapat diatasi dengan penggunaan stem cell adalah penyakit autoimun, misalnya lupus. Penderita lupus memiliki kelainan dalam sistem kekebalan tubuh (imun) sehingga sel-sel yang berfungsi sebagai agen imun menyerang bagian tubuh manusia itu sendiri karena menganggap protein di dalam tubuh adalah protein asing yang berbahaya.

Jenis sel induk yang digunakan untuk mengatasi kelainan autoimun tersebuit adalah hematopoietic stem cell yang dapat diperoleh dari zigot, embrio, janin, cairan tali pusat bayi atau sumsum tulang belakang penderita lupus itu sendiri. Sel induk ini dapat membentuk berbagai jenis komponen darah termasuk sel darah putih dan serum dalam darah yang berfungsi sebagai agen pertahanan tubuh (imun). Hematopoietic stem cell diinduksi dengan growth factor agar memperbanyak diri sehingga jumlahnya mencukupi. Setelah itu, hematopoietic stem cell dimasukkan ke dalam tubuh penderita. Sel yang diinjeksikan pada aliran darah ini diharapkan ikut bersirkulasi dan bermigrasi bersama darah menuju sumsum tulang untuk berdiferensiasi menjadi sel imun dewasa yang normal sehingga sistem imun tubuh kembali seperti semula. Cara ini juga dapat digunakan untuk mengembalikan imunitas penderita AIDS yang sel imunnya dirusak oleh HIV.

Penyakit lain yang dapat disembuhkan dengan stem cell adalah penyakit degeneratif seperti stroke, Parkinson dan Alzheimer. Pada penderita penyakit-penyakit tersebut, terdapat

beberapa kerusakan atau kematian sel-sel tertentu sehingga bermanifestasi klinis sebagai suatu penyakit. Dahulu dianggap bahwa sekali terjadi kematian sel otak yang menjadi penyebab utama penyakit stroke dan Alzheimer, maka akan menimbulkan kecacatan tetap karena sel otak tidak mempunyai kemampuan regenerasi. Akan tetapi, kini stem cell setelah dimanipulasi dapat ditransplantasi ke dalam tubuh pasien agar stem cell tersebut dapat berdiferensiasi menjadi sel

saraf yang menggantikan sel saraf otak yang telah rusak atau mati akibat penyakit degeneratif tersebut.

Pada penyakit Parkinson, terjadi kematian neuron nigrastriatal, yang merupakan neuron dopaminergik. Dopamin merupakan neurotransmiter yang berperan dalam gerakan tubuh yang halus. Dengan berkurangnya dopamin, maka terjadi gejala-gejala gangguan gerakan halus pada penderita Parkinson. Dalam hal ini transplantasi neuron dopamin yang diperoleh dari perkembangan stem cell diharapkan dapat memperbaiki gejala penyakit itu.

Selain dapat diinduksi atau diatur perkembangannya agar menjadi sel-sel tertentu, sel induk juga dapat diinduksi agar dapat tumbuh menjadi organ yang lengkap seperti jantung, hati dan ginjal untuk kemudian ditransplantasikan pada orang yang memiliki kelainan pada organ-organ tersebut. Penelitian terkini berhasil membuktikan bahwa adult stem cell dan embryonic stem cell dapat menggantikan sel otot jantung yang rusak dan membentuk pembuluh darah baru jika ditransplantasikan pada organ tersebut.

Kontroversi Seputar Penggunaan Stem Cell untuk Penyembuhan Penyakit

Meskipun stem cell terbukti sangat berguna untuk penyembuhan total berbagai penyakit, namun banyak pihak yang menganggap bahwa penggunaannya tidak etis. Kontroversi ini terkait dengan sumber pengambilan sel induk, khususnya yang bersumber dari zygot, embrio atau janin. Pengambilan inner cell mast dari fase blastosis embrio, menyebabkan embrio tidak dapat melanjutkan perkembangannya menjadi manusia. Hal ini dianggap sebagai pembunuhan terhadap calon individu. Begitu pula dengan sel induk yang diambil dari zigot maupun janin. Penggunaan janin berusia dini sebagai sumber stem cell membuat aborsi menjadi hal yang pantas dilakukan dengan alasan untuk penelitian atau disumbangkan sebagai donor.

Efek samping dari transplantasi sel induk juga harus diwaspadai karena kemampuan sel ini untuk melakukan pembelahan dan diferensiasi yang cepat, dapat menimbulkan kanker pada tubuh resipien atau penerima donor. Dampak ini dapat diminimalkan dengan pengontrolan pasca transplantasi. Jika terjadi tanda-tanda pembelahan sel yang terlalu cepat, maka dapat dilakukan radiasi atau kemoterapi untuk menghentikan pembelahan stem cell tersebut.

Bagaimanapun, perkembangan ilmu pengetahuan memang harus sejalan dengan prinsip kemanusiaan. Namun tidak berarti bahwa penggunaan stem cell sebagai alternatif baru pengobatan modern harus dihentikan. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut agar sel induk yang akan dikembangkan untuk mengobati suatu penyakit, diambil dari tubuh pasien itu sendiri tanpa melibatkan fertilisasi ovum dan sperma sehingga tidak perlu lagi ada sekumpulan sel yang selayaknya dapat tumbuh menjadi manusia normal, berakhir sebagai donor stem cell.

***

Penyembuhan Kanker dengan Antibodi Monoklonal

Satu per satu penyebab kematian pada manusia mulai terdeteksi. Mulai dari penyakit degeneratif akibat usia, penyakit akibat mikroorganisme parasit, protein asing, hingga kelainan genetik baik bawaan maupun akibat mutasi. Salah satu penyakit akibat mutasi genetik adalah kanker. Kanker merupakan salah satu penyakit penyebab kematian terbesar di dunia. World Health Organisazion (WHO) menyatakan bahwa setiap tahun terjadi peningkatan penderita kanker di dunia sebesar 6,25 juta orang dan pada tahun 2011, setidaknya ada 9 juta orang meninggal akibat kanker. Di Indonesia, setiap tahunnya terdapat 100 penderita kanker baru dari setiap 100.000 penduduk. Penyakit kanker saat ini menduduki urutan ke-3 penyebab kematian sesudah penyakit jantung dan paru-paru

Penyebab tumbuhnya kanker pada berbagai organ di tubuh manusia diawali dari terjadinya perubahan susunan kode materi genetik pada DNA yang terdapat pada nukleus atau inti sel. Sel-sel yang mengalami mutasi atau perubahan genetik tersebut dikenal sebagai onkogen. Sel ini dapat menginduksi sel-sel lain di sekitarnya untuk mengalami anomali atau kelainan metabolisme yang salah satu akibatnya adalah pembelahan sel yang tidak terkontrol yang disebut dengan tumor. Bila aktivitas ongkogen ini semakin aktif dan menyebar secara luas pada suatu organ, maka tumor akan berubah menjadi kanker.

Berbagai cara pengobatan telah dikembangkan untuk menekan pertumbuhan sel yang bersifat kanker ini, seperti kemoterapi hingga pembedahan untuk mengangkat jaringan yang sel-selnya termutasi. Pembedahan semacam ini tidak selalu berhasil dengan memuaskan karena sedikit saja sel kanker yang tertinggal, dapat menginduksi sel-sel lain di sekitarnya sehingga kanker kembali muncul. Kemoterapi masih menjadi pilihan walaupun efek samping dari pengobatan ini cenderung menyakitkan bagi tubuh penderita. Perkembangan ilmu pengetahuan akhirnya memunculkan suatu alternatif penyembuhan kanker yang lebih menjanjikan yaitu antibodi monoklonal.

Apakah yang Dimaksud Antibodi Monoklonal?

Pada tahun 1975, dua ahli Biologi yaitu Kohler dan Milstein menemukan bahwa salah satu jenis sel darah putih yang menghasilkan antibodi yaitu limfosit, dapat digabungkan dengan sel mieloma atau malignan. Sel mieloma merupakan sel kanker limfosit jenis B yang menghasilkan imunoglobulin abnormal bernama protein monoklonal. Sel unik ini dihasilkan di sumsum tulang

belakang manusia dan hewan. Karakteristik khusus dari mieloma adalah kemampuannya untuk melakukan perbanyakan sel secara cepat. Sedangkan limfosit memiliki kemampuan untuk menghasilkan antibodi yang spesifik, sehingga hanya menyerang antigen atau protein asing tertentu, sesuai dengan memori yang dimiliki oleh sel tersebut.

Penggabungan antara sel limfosit dengan sel mieloma akan menghasilkan sel baru yang disebut dengan hibridoma. Sel yang merupakan hasil penggabungan ini mengadopsi sifat dari kedua sel asalnya sehingga dapat mereplikasi atau memperbanyak diri tanpa henti serta mampu memproduksi antibodi yang spesifik. Produk hibridoma inilah yang dinamakan sebagai antibodi monoklonal.

Antibodi monoklonal dapat mengenali antigen tertentu dengan mengenali struktur protein yang dimiliki oleh antigen tersebut. Selain mengenali antigen, antibodi monoklonal membuat protein asing itu “terlihat” bagi antibodi alami dalam tubuh, sehingga secara sinergis seluruh sistem antibodi di dalam tubuh dapat bekerja untuk menghancurkannya. Berkat kemampuan tersebut, antibodi buatan ini tidak hanya dapat mempertahankan tubuh untuk melawan organisme penyebab penyakit tetapi juga dapat mengenali molekul target lain di dalam tubuh seperti protein khas yang terdapat pada permukaan sel kanker.

Bagaimana Cara Pembuatannya?

Pembuatan antibodi monoklonal umumnya membutuhkan bantuan dari hewan yang tergolong mammalia dan memiliki organ serta fungsi tubuh yang mirip dengan manusia, misalnya kelinci atau tikus. Langkah pertama adalah menginjeksikan antigen yang ingin diperangi dari tubuh manusia ke tubuh kelinci atau tikus secara berkala dengan tenggang waktu satu minggu. Injeksi terakhir dilakukan empat hari sebelum dilakukan fusi sel limfosit mencit dengan sel mieloma.

Empat hari setelah injeksi terakhir, tikus dimatikan dan limpanya diambil secara aseptik dan ditempatkan dalam cawan petri steril. Selanjutnya, secara aseptik pula, limpa yang masih utuh dan segar dipotong kecil-kecil untuk mengeluarkan limfosit. Potongan-potongan limpa di tekan-tekan menggunakan pinset agar limpositnya keluar ke dalam medium. Kemudian suspensi limfosit dengan medium disentrifugasi sehingga didapatkan sel-sel limfosit murni.

Sel limfosit tersebut kemudian difusikan atau digabungkan dengan sel mieloma. Fusi sel dilakukan dengan mencampur koloni sel mieloma dan sel limposit dengan perbandingan 10 : 1 ke dalam tabung konus. Setelah dilakukan fusi sel mieloma dengan limposit mencit, maka campuran tersebut harus dimurnikan dengan sentrifugasi lalu diinkubasi atau dibiakkan selama 30 hari. Mulai hari ke-11 hingga ke-30 pertumbuhan sel hibridoma diamati dengan melihat koloni yang tumbuh. Apabila koloni sel hibridoma yang tumbuh telah mencukupi, maka dilakukkan seleksi.

Seleksi dilakukan untuk mendapatkan sel yang berhasil mendapatkan sifat dari kedua sel asalnya yaitu sel limfosit yang mengandung antibodi yang diinginkan untuk melawan antigen tertentu, serta memiliki sifat sel mieloma yang dapat memperbanyak diri secara aktif. Untuk mengetahui hal tersebut, maka dilakukan pengujian dengan teknik ELISA Tidak Langsung (Indirect ELISA) terhadap cairan medium yang ditumbuhi biakan hibridoma. Cairan medium dari biakan hibridoma digunakan sebagai antibodi. Apabila reaksi ELISA positif, maka berarti biakan hibridoma menghasilkan antibodi yang diinginkan.

Proses penyeleksian ini dilakukan sebanyak dua kali. Seleksi kedua dilakukan dengan teknik yang sama untuk menguji kembali hibridoma penghasil antibodi yang diperoleh dari seleksi pertama sehingga memperoleh hibridoma yang potensial menghasilkan antibodi dalam jumlah yang banyak dan cepat. Koloni hibridoma yang telah lulus seleksi, kembali dibiakkan dalam medium. Antibodi yang dihasilkan oleh koloni yang telah lolos seleksi harus kembali diuji untuk meyakinkan bahwa antibodi yang diproduksinya benar-benar merupakan antibodi yang diinginkan. Setelah melalui proses seleksi yang panjang, sel-sel hibridoma terpilih akan diperbanyak dengan diinjeksikan kembali ke dalam tubuh hewan mammalia atau dibiakkan dalam suatu kultur sehingga koloni sel hibridoma tersebut dapat menghasilkan antibodi dalam jumlah besar untuk dipasarkan.

Bagaimana Antibodi Monoklonal dapat Menyembuhkan Kanker?

Pengobatan menggunakan antibodi monoklonal telah diterapkan pada beberapa jenis penyakit kanker yaitu kanker paru, kanker kulit, dan kanker limfosit atau kanker getah bening. Tubuh manusia tidak dapat menyerang sel kanker karena antibodi alami yang terdapat dalam tubuh manusia tidak mengenali sel-sel tersebut sebagai protein asing (antigen). Sehingga, fungsi utama antibodi monoklonal adalah untuk mengenali molekul khas yang terdapat pada permukaan sel kanker. Setelah mengenali sel abnormal tersebut, antibodi monoklonal akan mengikat sel kanker. Untuk penjelasan lebih lanjut mengenai cara kerja antibodi monoklonal, berikut ini adalah beberapa cara yang dapat dilakukan antibodi monoklonal untuk mengatasi sel kanker.

1. Antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC)

Antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC) adalah cara yang dilakukan antibodi monoklonal untuk membuat sel-sel kanker terlihat bagi sel fagosit, sebagai natural killer di tubuh manusia. Ikatan antibodi monoklonal dengan antigen permukaan sel tumor memicu penglepasan perforin dan granzymes yang dapat menghancurkan sel tumor. Sel - sel yang hancur ditangkap Antigen Presenting Cell (APC) lalu dipresentasikan pada sel B limfosit (sebagai penghasil antibodi alami di dalam tubuh) sehingga memicu pelepasan antibodi kemudian antibodi ini akan berikatan dengan target antigen. Pelepasan antibodi oleh sel B limfosit memicu sel T limfosit untuk mengenali dan membunuh sel target.

2. Complement dependent cytotoxicity (CDC)

Pengikatan antibodi monoklonal dengan antigen memicu protein lain untuk mengawali pelepasan proteolitik dari sel efektor kemotaktik yang dapat menyebabkan terbentuknya lubang pada membran sel-sel kanker. Lubang ini membuat air dan ion natrium dapat keluar dan masuk sel kanker tanpa terkendali sehingga sel tersebut akan mengalami lisis atau pecah.

3. Perubahan Transduksi Signal

Pada setiap sel tubuh, terdapat reseptor growth factor yang merupakan target sel tumor untuk menginduksi sel-sel sehat tersebut agar mengalami aktivitas metabolisme yang berlebihan dan terjadi pembelahan sel secara cepat sehingga timbul kanker. Transduksi sinyal dari sel kanker ini akan terus meluas sehingga pada suatu fase, jika tingkat keganasannya meningkat, pengobatan dengan kemoterapi tidak dapat mengendalikan atau menekan pertumbuhan sel ganas tersebut. Antibodi monoklonal sangat potensial untuk menormalkan laju perkembangan sel dan membuat sel sensitif terhadap zat sitotoksik (dari kemoterapi) dengan menghilangkan signal reseptor ini. Hasilnya, perkembangan sel kanker dapat terhenti dan obat yang diberikan melalui kemoterapi dapat menghancurkan sel-sel kanker tersebut.

4. Antibodi Directed Enzyme Prodrug Therapy (ADEPT)

Antibodi Directed Enzyme Prodrug Therapy (ADEPT) adalah cara penggunaan antibodi monoklonal sebagai penghantar enzim dan obat-obatan untuk sampai ke sel kanker. Enzim yang dibawa oleh antibodi monoklonal akan mengaktifkan obat-obatan sehingga dapat meningkatkan kerja obat untuk membunuh sel-sel kanker. Selain obat-obatan, antibodi monoklonal juga dapat digabungkan dengan partikel radioaktif untuk dikirimkan langsung pada sel kanker.

Sesuai dengan cara kerjanya tersebut, ada dua jenis antibodi monoklonal yang diberikan pada penderita kanker yaitu naked monoclonal antibodies atau antibodi monoklonal murni. Antibodi ini penggunaanya tanpa dikombinasikan dengan obat lain atau material radioaktif. Jenis yang kedua adalah conjugated monoclonal antibodies yaitu antibodi monoklonal yang dikombinasikan dengan berbagai jenis obat, toksin, dan materi-materi radioaktif. Antibodi monoklonal jenis ini ini hanya berperan sebagai pengangkut yang akan mengantarkan substansi-substansi obat, racun, dan materi radioaktif, menuju langsung ke sel-sel kanker.

Hingga kini, terapi kanker dengan antibodi monoklonal menjadi cara yang dinilai paling berhasil karena dapat memusnahkan sel kanker secara tuntas dan tanpa efek samping. Keluhan dari pasien yang mendapatkan terapi ini umumnya muncul akibat faktor lain yang digabungkan dengan antibodi monoklonal seperti obat kimiwai atau partikel radioaktif. Sayangnya, untuk menikmati pengobatan ini, penderita kanker harus mengeluarkan dana yang tidak sedikit.

***

Tanaman Transgenik, Solusi atau Masalah Baru?

Kebutuhan manusia akan makanan, baik dari segi jumlah maupun kualitas selalu meningkat dari tahun ke tahun. Perkembangan ilmu pengetahuan juga semakin cepat untuk mengimbangi kebutuhan tersebut karena kini manusia tidak bisa mengandalkan pertambahan lahan untuk menambah kuantitas bahan pangan. Salah satu hasil teknologi pangan adalah tanaman transgenik atau Genetically Modified Organism (GMO). Tanaman yang merupakan hasil dari rekayasa genetik terhadap tanaman pangan konvensional telah diproduksi secara massal, seperti jagung, kedelai, kentang dan tomat.

Tanaman Transgenik sebagai Produk Bioteknologi

Jika tanaman biasa menghasilkan sedikit buah, maka peneliti memodifikasi gen atau materi genetik tanaman tersebut sehingga menghasilkan lebih banyak buah. Untuk memastikan panen dapat dilakukan secara teratur, bahkan lebih cepat daripada waktu yang dibutuhkan tanaman konvensional, GMO dibuat untuk tahan terhadap berbagai hama, cuaca ekstrim dan memiliki laju pertumbuhan yang lebih cepat daripada tanaman biasa.

Sifat-sifat tersebut sebenarnya bisa didapatkan dengan cara yang lebih tradisional seperti mengawinkan dua tanaman sejenis yang memiliki sifat-sifat unggul yang saling melengkapi. Seperti yang umum dilakukan, misalnya tanaman padi yang memiliki ketahanan terhadap kondisi minim air dan tahan terhadap serangan hama namun produksi bulir padinya sedikit, disilangkan dengan tanaman padi yang rentan terhadap hama dan kekurangan air namun menghasilkan bulir padi yang banyak sehingga dihasilkan tanaman padi yang tahan terhadap hama dan tahan pada kondisi kekurangan air, serta mampu menghasilkan padi dalam jumlah yang banyak.

Cara penyilangan tersebut memerlukan waktu yang lebih lama untuk mendapatkan galur murni atau tanaman padi yang memiliki sifat-sifat unggul tersebut secara keseluruhan tanpa memunculkan kembali kekurangan dari sifat yang dimiliki oleh kedua induknya. Sedangkan dengan metode transgenik, sifat yang akan dimunculkan dalam suatu tanaman, dapat dikendalikan denganlebih baik. Sesuai dengan contoh kasus sebelumnya, untuk mendapatkan padi yang tahan terhadap hama, tahan pada kondisi kekurangan air, serta mampu menghasilkan padi dalam jumlah yang banyak, masing-masing gen pengendali sifat-sifat itu diisolasi dari kedua jenis padi yang memilikinya. Gen-gen tersebut kemudian ditransfer atau dimasukkan

dalam protoplas atau sel tumbuhan utuh, lalu protoplas tersebut ditumbuhkan menjadi tumbuhan baru yang memiliki sifat persis seperti yang diinginkan.

Cara Menghasilkan Tanaman Transgenik

Transfer gen merupakan langkah yang paling penting untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Proses ini merupakan upaya untuk menggabungkan suatu sifat yang diinginkan pada tanaman tertentu. Gen pembawa sifat ini tidak hanya diambil dari tanaman yang sama namun juga bisa dari tanaman jenis lain, bahkan dari bakteri atau hewan. Contoh yang populer adalah transfer gen dari Bacillus thuringiensis pada jagung dan tanaman lain. Bakteri ini mampu memproduksi suatu jenis protein yang mematikan bagi larva serangga yang merupakan hama bagi tanaman. Dengan mendapatkan transfer gen yang memproduksi protein tersebut, maka tanaman itu akan memiliki insektisida alami di dalam tubuhnya. Contoh lain adalah transfer gen yang dilakukan pada tanaman tomat. Gen dari ikan yang mengkode sifat tahan terhadap kelembaban tinggi ditransfer pada protoplas sel tomat sehingga dihasilkan tomat transgenik yang tidak mudah busuk bahkan jika disimpan dalam tempat lembab sekalipun.

Metode yang dapat dilakukan untuk mentransferkan gen antar makhluk hidup ini adalah sebagai berikut.

1. Penembakan partikel

Teknik paling modern yang telah digunakan saat ini adalah dengan penembakan partikel. Partikel DNA (Deoxyribonucleic Acid) yang merupakan gen pengkode sifat atau protein tertentu yang ingin ditransfer ke sel tanaman ditembakkan dengan suatu alat khusus yang disebut gen gun langsung ke sel target. Partikel DNA yang ditembakkan tersebut menembus dinding sel, membran sel, kemudian larut dan tersebar dalam sel tumbuhan.

2. Karbid silikon

Sesuai dengan namanya, cara transfer gen ini menggunakan tambahan bahan berupa karbid silikon. Suspensi atau campuran cairan dengan sel tanaman ditambahkan karbis silikat dan DNA dari gen yang diinginkan, lalu dilakukan pencampuran suspensi menggunakan alat penggetar yang bernama vortex. Karbid silikat berfungsi sebagai jarum injeksi mikro untuk masuknya gen ke dalam sel tumbuhan.

3. Elektroporasi

Metode transfer gen yang umum digunakan, khusunya pada tanaman monokotil adalah elektroforasi dari protoplas dengan bantuan Poly-Ethylene Glycol (PEG). Zat kimia PEG ini memudahkan presipitasi (pelarutan) DNA, membantu kontak lebih baik dengan sel yang akan

dimasuki, juga melindungi DNA dari degradasi. Elektroporasi dilakukan dengan memberikan aliran listrik voltase tinggi sehingga menyebabkan terbentuknya pori-pori pada membran sel traget. Kondisi ini meningkat permeabilitasnya sehingga DNA yang berisi kode gentik mudah masuk. Membran sel akan kembali normal setelah beberapa detik hingga satu menit setelah perlakuan listrik tersebut.

4. Transfer gen dengan vektor Agrobacterium tumefaciens

Cara ini umum dilakukan pada tanaman dikotil. Langkah pertama adalah dengan mengekstrak atau mengambil DNA dari sumbernya lalu memotong bagian yang akan ditransfer pada sel tanaman. Gen ini dititipkan pada bakteri Agrobacterium tumefaciens. Bakteri tersebut kemudian diinfeksikan pada tanaman target sehingga gen yang diinginkan dapat ikut masuk dan tumbuhan target memiliki sifat yang diinginkan.

Keunggulan Tanaman Transgenik

Selain untuk memastikan ketersediaan pangan untuk enam milyar manusia yang ada saat ini, pembuatan tanaman transgenik juga mengatasi masalah yang umumnya terjadi pada pembudidayaan tanaman tradisional karena sifat unggulnya yang antara lain adalah sebagai berikut.

1. Tahan hama

Kegagalan panen akibat hama dapat menyebabkan kerugian finansial yang serius bagi petani dan dapat menyebabkan kelaparan bagi suatu daerah, bahkan suatu negara. Untuk mengatasi hal ini, petani umumnya menggunakan pestisida buatan. Cara ini selain dapat merusak lingkungan karena pestisida tidak mudah larut dalam air sehingga mencemari tanah dan perairan, juga dapat menyebabkan masalah kesehatan bagi masyarakat yang mengkonsumsi tanaman pangan tersebut. Dengan menumbuhkan tanaman yang telah dimodifikasi secara genetik, misalnya jagung yang telah disisipi gen Bacillus thuringiensis, penggunaan zat kimia untuk menanggulangi hama dapat dihindari dan biaya perawatan yang dikeluarkan petani juga dapat ditekan.

2. Tahan terhadap penyakit, kondisi cuaca dan kekurangan air

Terdapat berbagai macam virus, bakteri dan jamur yang dapat menyebabkan penyakit yang menggangu pertumbuhan tanaman sehingga dengan adanya teknologi rekayasa genetik pada tanaman budidaya, ketahanan tanaman untuk menghadapi serangan penyakit tersebut dapat dikendalikan. Begitu pula terhadap kondisi cuaca dan masalah ketersediaan air. Secara genetis, tanaman dapat diatur agar memiliki ketahanan terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut sehingga dapat tumbuh baik dalam kondisi cuaca yang kurang menentu akibat perubahan iklim global dan minimnya ketersediaan air.

3. Mengandung Nutrisi Lebih Banyak

Untuk masyarakat dengan pola makan yang bergantung pada bahan makan pokok tunggal yaitu nasi, kita beresiko untuk kekurangan nutrisi tertentu seperti vitamin atau mineral. Hal ini dapat diatasi dengan tanaman transgenik, contohnya golden rice. Padi yang telah dimodifikasi secara genetik ini mengandung beta karoten.

4. Dapat disisipi zat lain

Vaksin dan beberapa obat-obatan membutuhkan kondisi penyimpanan khusus yang kadang sulit dilakukan sehingga peneliti mengembangkan tomat dan kentang yang disisipi vaksin atau obat-obatan tertentu untuk memudahkan penyimpanan dan pemberiannya terhadap masyarakat.

Masalah yang Muncul Akibat Tanaman Transgenik

Seperti dua sisi mata uang, selain keuntungan yang menjanjikan dari tanaman transgenik, kita juga perlu mewaspadai dampak negatif dari penerapan bioteknologi ini. Inilah beberapa dampak negatif tersebut.

1. Menyebabkan polusi genetis

Polen atau serbuk sari dari tanaman transgenik dapat membuahi bunga dari tanaman sejenis yang bukan merupakan transgenik. Peristiwa ini dapat menghasilkan varian tanaman dengan kondisi genetis yang tidak dapat diprediksi. Jika berlangsung secara terus menerus, maka dapat muncul tanaman-tanaman baru yang kemungkinan berbahaya karena bisa menjadi gulma super.

2. Hilangnya varietas lokal dan menyebabkan pertanian monokultur

Dengan adanya tanaman transgenik dengan segala keunggulannya, petani cenderung akan memilih untuk menanam tanaman ini daripada tanaman konvensional. Hal ini beresiko terjadinya pertanian monokultur tanpa variasi jenis tanaman dan hilangnya varietas atau jenis tanaman lokal.

3. Menyebabkan alergi dan diduga dapat memicu kanker jika dikonsumsi

Pada orang yang memiliki sensitivitas tinggi terhadap beberapa jenis protein, mengkonsumsi produk dari tanaman transgenik terbukti dapat menyebabkan alergi. Beberapa penelitian bahkan menunjukkan bahwa mengkonsumsi hasil dari tanaman transgenik dapat memicu kanker. Hal ini dapat terjadi karena pada tanaman hasil modifikasi genetik ini mengandung protein asing yang dapat direspon secara beragam oleh tubuh manusia.

Dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan dari tanaman transgenik, kita dapat memaksimalkan pemanfaatan tanaman transgenik untuk memenuhi kebutuhan pangan, namun juga tetap hati-hati dalam pengembangan dan penggunaannya. Agar terhindar dari polusi genetik, maka lahan untuk menanam tumbuhan transgenik harus jauh atau diisolasi dari lahan pertanian lainnya. Pada kemasan produk tanaman transgenik juga harus mencantumkan label yang menjelaskan bahwa produk tersebut merupakan hasil dari Genetically Modified Organism.

***

Pomato (Potatoes and Tomatoes), Tumbuhan yang Berbuah Tomat dan Berumbi Kentang

Keterbatasan lahan dan kebutuhan manusia akan bahan pangan yang semakin besar, membuat peneliti khusunya di bidang Biologi mengembangkan cara pertanian dan perkebunan yang lebih canggih. Salah satu metode yang digunakan adalah fusi protoplas. Cara ini digunakan untuk menghasilkan tanaman dengan sifat khusus seperti tahan terhadap penyakit dan bisa pula digunakan untuk menghasilkan tanaman yang unik seperti Pomato.

Pembuatan Pomato dengan Fusi Protoplas Pomato dapat dihasilkan dari fusi atau penggabungan antara protoplas dari tomat dan kentang. Protoplas adalah istilah untuk menunjukkan suatu sel yang terdiri dari membran sel atau membran plasma, inti sel, cairan sel, dan organel-organel sel lain seperti mitokondria sebagai penghasil energi, ribosom untuk menghasilkan protein, dan masih banyak lagi. Semua bagian dari tumbuhan dapat diambil untuk fusi protoplas asalkan memiliki sel-sel yang masih hidup. Lebih bagus lagi, jika sel yang diambil berasal dari jaringan yang masih aktif membelah seperti sel meristem atau dari biji.

Sel tumbuhan memiliki bagian terluar yang disebut dengan dinding sel. Sebelum dilakukan fusi protoplas, dinding sel harus dihilangkan. Karena penyusun utama dari dinding sel adalah karbohidrat dengan jenis selulosa dan hemiselulosa, maka cara menghilangkan bagian sel ini adalah menggunakan enzim pektinase, selulase dan hemiselulase. Langkah selanjutnya adalah pemurnian protoplas yanag dilakukan dengan cara memisahkan enzim, sisa-sisa dinding sel dan menghilangkan sel-sel yang mati. Proses pemisahan ini dilakukan dengan penyaringan dan sentrifugasi.

Selanjutnya, sel-sel ini siap untuk digabungkan. Fusi protoplas terjadi jika dua protoplas saling mendekat, kemudian membran selnya menempel lalu melebur menjadi satu sel. Ada dua cara untuk melakukan fusi protoplas pada tanaman yaitu menggunakan zat kimia berupa polietilen glikol (PEG) dan dengan elektrofusi. Kedua metode tersebut memiliki tingkat keberhasilan yang cukup besar.

Jika menggunakan PEG, langkah pertama yang dilakukan adalah merendam dua jenis sel yang akan digabungkan dalam larutan PEG selama beberapa menit. Zat kimia tersebut berfungsi untuk menghubungkan protein-protein penyusun membran kedua sel yang akan digabungkan. Langkah

selanjutnya adalah menambahkan larutan yang netral atau tidak menmgandung PEG untuk mengencerkan campuran. Hal itu bertujuan agar terjadi guncangan atau kejutan hipotonik sehingga ikatan antar membran sel semakin kuat sehingga terjadi fusi atau penggabungan sel. Cara fusi protoplas dengan elektrofusi memiliki prinsip yang sama dengan cara menggunakan PEG, namun kali ini perekat kedua membran sel bukan zat kimia melainkan medan listrik. Medan listrik pertama diberikan untuk membuat protoplas dari sel tomat dan protoplas dari sel kentang saling mendekat, kemudian diberikan kejutan listrik kedua sehingga membran plasma kedua sel tersebut melebur sehingga terjadi fusi. Pada tegangan dan lama pemberian arus listrik tertentu, protoplas yang telah bergabung akan kembali membulat secara spontan.

Setelah fusi protoplas berhasi dilakukan, maka dilakukan regenerasi terhadap sel hasil penggabungan tersebut. Tahap awal adalah dengan menumbuhkan kembali dinding sel dengan menginkubasi di dalam medium pertumbuhan khusus. Sel yang telah lengkap dengan dinding sel kemudian dipindahkan ke dalam medium lain agar sel melakukan pembelahan, sehingga membentuk suatu koloni sel. Sekumpulan sel yang pada awalnya memiliki bentuk yang sama ini, kemudian tumbuh menjadi mikrokalus atau sekumpulan sel yang siap untuk melakukan diferensiasi. Diferensiasi atau pembentukan sel yang memiliki bentuk dan fungsi yang berbeda-beda harus terjadi agar kelak tumbuhna hasil fusi protoplas memiliki bagian tubuh yang lengkap mulai dari daun, batang, hingga akar.

Mikro kalus tumbuh menjadi kalus yang memiliki ukuran lebih besar daripada mikro kalus. Kalus berbentuk seperti benang-benang berwarna hijau. Pada tahap ini, tumbuhan dipindahkan dalam medium dengan nutrisi yang berbeda-beda sesuai dengan organ yang akan terbentuk. Ada medium khusus yang digunakan untuk menumbuhkan akar, batang kemudian yang terakhir adalah daun. Tumbuhan yang telah memiliki bagian-bagian yang lengkap dan terlihat sehat, dapat ditanam dengan media tanah. Tanaman ini jika dewasa, dapat menghasilkan buah berupa tomat dan umbi kentang. Hasil dari fusi protoplas memang tidak dapat hidup pada lahan yang tidak terlindungi karena ketahanan tubuhnya tidak sekuat tanaman yang tumbuh alami. Pomato sebagai tanaman hasil fusi protoplas haru ditanam di rumah kaca yang steril sehingga sampai sekarang, tumbuhan ini belum dapat diproduksi secara massal.

Pembuatan Pomato dengan Metode Sambung Lengkung Jika Anda ingin memiliki Pomato namun tdak memiliki alat dan bahan untuk melakukan fusi protoplas yang rumit, masih ada cara lain yang bisa dilakukan yaitu menggunakan metode sambung lengkung. Cara ini dilakukan tanpa rekayasa genetik untuk menggabungkan tanaman tomat dan kentang menjadi satu tanaman yang unik. Kentang (Solanum tuberosum L) dan tomat (Solanum lycopersicum L) mudah digabungkan karena kedua tanaman ini berkerabat dekat. Dari nama ilmiahnya, terlihat bahwa kentang dan tomat berasal dari satu marga yang sama yaitu Solanum.

Berikut ini cara untuk mendapatkan tanaman yang berbuah tomat dan menghasilkan umbi kentang.

1. Tumbuhkan benih tomat dan kentang di polybag. Benih ini dapat dibeli di toko pertanian, dinas pertanian terdekat atau bisa pula dipesan secara online di situs penyedia bibit.2. Setelah kedua tanaman tersebut mencapa tinggi sekitar 10 cm, salah satu sisi batang tomat dikuliti sepanjang 3 cm dan dibersihkan lendirnya. Begitu pula dengan batang kentang yang bersesuaian dengan batang tomat yang telah dikerat.

Sumber : 100 Amazing First-Prize Science Fair Projects (Glen Vecchione)

3. Tempelkan dan ikat kedua batang yang telah dikerat tersebut.4. Batang yang telah dikuliti dan saling menempel, hendaknya dibungkus dengan plastik agar tidak terkena air. Jika bagian ini terkena air maka akar dapat tumbuh sehingga Pomato gagal terbentuk.5. Rawatlah kedua tanaman yang telah disambung dengan disiram secara teratur.6. Setelah daun tomat terlihat segar dan mulai menunjukkan pertumbuhan daun-daun baru, potong batang kentang yang terdapat di bawah lokasi batang yang disambung sehingga tersisa bagian atas tanaman tomat yang menempel pada tanaman kentang.7. Tanaman tersebut dirawat lagi hingga sekitar satu minggu untuk meredakan trauma pada tomat dan membiasakan tanaman kentang untuk menyediakan nutrisi pada tomat yang sudah tidak tersambung pada akarnya.8. Setelah kedua tanaman terlihat segar, bagian atas tanaman kentang dipotong sehingga hanya menyisakan bagian dari sambungan hingga ke akar yang kelak menghasilkan umbi.

Pada masa perawatan, jika ada tunas yang tumbuh dari tumbuhan kentang, harus segera dipotong. Tujuannya adalah agar Pomato bisa hidup dengan cara baru. Tanaman tomat yang berada di bagian atas bertugas “memasak makanan” melalui proses fotosintesis. Hasil dari fotosintesis berupa gula, diharapkan dapat terdistribusi ke buah dalam bentuk tomat dan ke akar membentuk umbi.

Sederhana bukan? Cara ini bisa dilakukan untuk proyek sains di sekolah atau untuk menghasilkan tanaman koleksi. Bagaimanapun, bioteknologi baik yang sederhana hingga yang menggunakan bantuan teknologi tercanggih dapat membuat manusia mengkreasikan ciptaan Tuhan namun bukan untuk benar-benar menciptakan makhluk hidup baru.

***

Kultur Jaringan untuk Tanaman Berharga

Pernah mendengar istilah kultur jaringan? Jika Anda penggemar tanaman anggrek, kemungkinan Anda tidak asing dengan istilah tersebut. Kultur jaringan merupakan sebuah cara atau metode untuk memperbanyak jenis tanaman tertentu secara vegetatif atau tak kawin. Teknik memperbanyak tanaman dengan cara kultur jaringan ini dengan cara mengisolasi bagian tanaman tertentu misalnya, mata tunas, daun, kemudian menumbuhkan bagian-bagian tanaman tersebut dalam media buatan yang aseptik yang kaya akan nutrisi dan zat-zat pengatur tumbuh tumbuhan, serta disimpan dala wadah tertutup yang tembus cahaya.

Teknik kultur jaringan dapat dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan. Salah satu pelaksaan pemanfaatan teknik ini adalah untuk perbanyakan tanaman anggrek untuk kepentingan komersil. Perlu kita ketahui, Indonesia memiliki keanekaragaman hayati berupa bunga anggrek yang luar biasa. Sekitar 5000 spesies anggrek tersebar di seluruh hutan Indonesia. Dengan adanya potensi tersebut, maka teknik kultur jaringan merupakan langkah tepat yang dapat diterapkan untuk pengembangan anggrek jenis tertentu yang jarang ditemui atau untuk melakukan persilangan jenis anggrek jenis tertentu sehingga akan didapat anggrek jenis baru yang bernilai jual tinggi.

Dengan menghasilkan anggrek melalui teknik kultur jaringan, maka dapat diperoleh tanaman anggrek haploid (n kromosom) dengan ukurannya yang lebih kecil dari anggrek diploid (2n kromosom) melalui kultur anther. Kultur tipe ini memungkinkan dihasilkannya anggrek mini dan dapat memunculkan peluang sifat resesif unggul yang pada keadaan normal akan dapat tertutupi oleh sifat dominan. Kebalikannya, dengan teknik poliploid yang dapat dilakukan pada kultur jaringan maka dapat dihasilkan jenis anggrek besar atau Giant Orchid. Namun karena cara pelaksanaannya yang rumit dan membutuhkan dana yang tidak sedikit, kultur jaringan umumnya dilakukan hanya pada tanaman dengan nilai ekonomi tinggi, kepentingan penelitian atau untuk memperbanyak tanaman yang telah langka sehingga terhindar dari kepunahan.

Apa itu Kultur Jaringan?

Dalam bahasa asing, kultur jaringan disebut juga tissue culture. Nama kultur jaringan sendiri berasal dari kata kultur yang berarti budidaya, sedangkan jaringan sendiri memiliki arti, sekelompok sel yang memiliki bentuk dan fungsi yang sama. Sehinnga kultur jaringan sendiri dapat diartikan sebuah teknik membudidayakan suatu tanaman tertentu, dimana jaringan tanaman tersebut menjadi tanaman kecil yang memiliki sifat sama dengan induknya. Teknik dalam kultur jaringan sendiri memanfaatkan salah satu sifat tanaman yakni sifat totipotensial (sifat tanaman yang dapat tumbuh kembali setelah dipotong). Sifat totipotensi sendiri terutama

terdapat pada bagian tumbuhan yang masih muda. Dimana jaringan muda disini disebut juga jaringan meristem. Jaringan meristem ini merupakan jaringan pada tanaman yang selalu aktif membelah. Dengan adanya hal tersebut, banyak orang memanfaatkan jaringan meristem ini sebagai bahan dalam kultur jaringan. Hal tersebut dikarenakan sifat jaringan meristem yang aktif membelah ini, memungkinkan jaringan ini mengandung zat hormon pengatur pertumbuhan. Oleh sebab itu, presentase keberhasilan dalam kultur jaringan ini juga besar.

Prinsip utama yang diterapkan dalam kultur jaringan sendiri adalah sebagai media memperbanyak jenis tanaman tertuntu atau sebagai sarana budidaya tanaman jenis tertentu, secara vegetatif yang dikembangkan dalam sebuah media buatan yang dibuat pada tempat yang steril. Teknik kultur jaringan sendiri terutama dilakukan pada tumbuhan yang sulit dikembang biakkan secara generatif.

Cara Untuk Mengkultur Suatu Tanaman

Kultur jaringan memerlukan pelaksanaan beberapa yahap yang harus dilakukan secara tepat dan teliti sehingga dihasilkan tanaman yang berkualitas baik. Berikut ini merupakan urut-urutan langkah dalam melakukan kultur jaringan.

1. Pembuatan Media

Media yang digunakan dalam teknik kultur jaringan ini biasanya terdiri dari vitamin, hormon, dan garam mineral. Selain bahan-bahan tersebut, diperlukan pula bahan tambahan sebagai pendukung seperti gula, agar-agar, dan bahan-bahan lain sebagai pendukung. Selain itu, zat pengatur pertumbuhan (hormon) yang ditambahkan juga bervariasi, baik dari segi jenis hormon maupun maupun jumlah hormon yang akan diberikan, tergantung pada tujuan kultur jaringan itu sendiri. Kemudian, media yang sudah jadi tersebut ditempatkan pada botol-botol kaca atau tabung reaksi. Media yang digunakan pun harus disterilkan dahulu dengan cara memanaskannya dengan sebuah alat yang disebut autoklaf.

2. Inisiasi merupakan pengambilan eksplan yang berasal dari bagian tanaman tertentuyang akan dikulturkan. Bagian tanaman itu sendiri yang sering dimanfaatkan adalah bagian tumbuhan yang muda yaitu tunas.

3. Sterilisasi ini merupakan segala kegiatan kultur jaringan harus ditempatkan pada tempat yang steril yaitu laminar flow, serta menggunkan peralatan yang streril juga. Sterilisasi terhadap peralatan ini, dilakukan dengan cara menyemprotkan etanol secara merata pada alat yang akan digunakan. Dengan kata lain, dari segi kegiatan dan alat yang digunakan pada kultur jaringan harus steril.

4. Multiplikasi merupakan kegiatan memperbanyak calon tanaman, dengan cara menanam

eksplan pada media tanaman. Kegiatan ini dilakukan di lamiar flow, hal tersebut bertujuan untuk menghindari kontaminasi, sehingga dapat memperkecil adanya kegagalan . Setelah itu, tabung reaksi yang sudah terisi eksplan tersebut, ditaruh pada rak-rak yang diletakkan pada tempat yang steril dan memiliki suhu kamar.

5. Pengakaran merupakan tahap lanjutan dimana pada fase ini terlihat pengakaran pada eksplan yang menandai bahwa kultur jaringan mulai berjalan dengan baik. Pengamatan pertumbuhan dan perkembangan akar serta kontaminasi akar oleh jamur atau bakteri harus dilakukan setiap hari. Apabila dalam pengamatan eksplan terdapat gejala seperti berwarna putih atau biru berarti eksplan tersebut terkontaminasi oleh jamur, atau mengalami pembusukan yang disebabkan kontaminasi dengan bakteri.

6. Aklimatisasi merupakan kegiatan memindahkan eksplan keluar dari ruang aseptik dipindahkan ke bedeng. Kegiatan ini dilakukan secara hati-hati serta eksplan harus diberi sungkup atau pelindung. Sungkup sendiri digunakan untuk melindungi bibit dari udara luar dan hama penyakit, karena bibit hasil kultur jaringan ini sangat rentan terserang hama penyakit yang ada pada udara luar. Setelah itu, apabila bibit sudah bisa beradaptasi dengan lingkungan barunya, sungkup akan dilepas secara berlahan-lahan. Selanjutnya, pemeliharaan bibit sama dengan pemeliharaan bibit tanaman generatif.

Faktor yang harus Diperhatikan dalam Kultur Jaringan

Selain ketelitian dan ketepatan perlakuan pada setiap langkah pengkulturan, ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menghasilkan tanaman yang dapat tumbuh dengan baik. Salah satunya adalah pemilihan eksplan dari jenis tanaman tertentu yang digunakan sebagai bahan dasar pembentukan kalus. Eksplan hendaknya diambil dari tanaman yang memiliki sifat unggul yang diinginkan, dalam kondisi sehat dan memiliki kondisi pertumbuhan yang bagus. Hal ini penting karena kualitas suatu tanaman asal akan menentukan sifat eksplan tersebut ketika tumbuh menjadi tumbuhan baru. Untuk mengurangi tingkat kegagalan. sebaiknya gunakan bagian tumbuhan yang masih muda dan mudah tumbuh, yakni bagian meristem yang sel-selnya masih aktif membelah. Bagian tersebut biasanya terdapat pada, ujung batang, ujung akar, daun dan keping biji.

Faktor kedua yang harus diperhatikan adalah pemilihan dan penggunaan medium yang cocok. Media dalam teknik kultur jaringan merupakan faktor penting serta penentu dalam perbanyakan tanaman dengan kultur jaringan. Komposisi zat yang terkandung pada media yang digunakan dalam kultur jaringan ini bergantung pada jenis tanaman yang akan diperbanyak dalam suatu kultur jaringan.

Kita perlu memperhatikan kesterilan semua bahan dan alat yang kita gunakan, termasuk ruangan tempat dilakukannya kultur jaringan karena eksplan dan hasil pertumbuhan kultur yang

masih muda sangat mudah terkontaminasi. Suhu yang mendukung dan pengaturan udara yang baik, terutama pada kultur cair juga perlu diperhatikan.

Kelebihan dan Kekurangan Metode Kultur Jaringan Untuk Memperbanyak Tanaman

Kultur jaringan memiliki banyak kelebihan jika dibandingkan dengan perbanyakan tanaman dengan cara konvensional misalnya dengan kultur jaringan dapat dilakukan perbanyakan massal pada tanaman yang sifat dan morfologinya yang identik satu sama lain dengan sifat-sifat yang dikehendaki, dapat dihasilkan individu tanaman dalam jumlah yang besar dalam waktu yang relatif singkat dan metabolit sekunder pada tanaman dapat segera diperoleh tanpa harus menunggu tanaman dewasa terlebih dahulu. Selain itu, kondisi aseptik atau steril dalam pembuatan kultur suatu tanaman dapat menghasilkan bibit tanaman yang bebas dari patogen. Karena tidak tergantung pada ketersediaan biji atau tunas alami, maka dengan kultur jaringan kita dapat memproduksi tanaman sepanjang tahun.

Kultur jaringan dapat membantu pengadaan bibit kualitas unggul pada tanaman langka sehingga bermanfaat untuk pelestarian plasma nutfah. Tanaman yang secara alami sulit diperbanyak, melalui teknik penanaman kultur jaringan, dapat dilakukan manipulasi pada lingkungan kultur seperti pada suhu, perilaku hormone dan cahaya atau dapat pula menggunakan bahan eksplan yang memiliki daya meristematis yang tinggi sehingga tumbuhan tersebut dapat dibiakkan dan terhindar dari kepunahan.

Meski kultur jaringan memiliki banyak kelebihan, namun kultur jaringan tidak bebas dari kekurangan antara lain bagi sebagian orang, teknik kultur jaringan ini dinilai cukup sulit dan mahal karena untuk melakukannya dibutuhkan pembangunan laboratorium khusus, harus menggunakan peralatan dan perlengkapan yang harganya tidak murah dan pelaku kultur juga harus merupakan tenaga terlatih. Kekurangan pada produk hasil kultur yang paling mengganggu sampai saat ini adalah mengenai kondisi akar pada produk kultur jaringan umumnya kurang kokoh.

***

Pendaran Cahaya Indah Bioluminesensi untuk Bioteknologi

Bioluminesensi merupakan sebuah kata yang menyimpan banyak keajaiban dan keindahan. Suatu reaksi kimia tertentu di dalam tubuh makhluk hidup menjadi pemicu dihasilkannya cahaya indah yang terlihat dari luar tubuh hewan atau tumbuhan khusus. Sifat ini merupakan bawaan genetis. Terdapat suatu kode genetik tertentu yang merupakan bagian dari DNA makhluk hidup tersebut yang dapat mengkode produksi protein tertentu sehingga organisme tersebut mampu berpendar atau mengeluarkan cahaya.

Keindahan Bioluminesensi

Bioluminesensi merupakan sebuah emisi cahaya alami yang dihasilkan oleh makhluk hidup tertentu yang dikarenakan adanya reaksi kimia tertentu. Sampai saat ini, bioluminesensi telah ditemukan muncul secara alami pada berbagai macam makhluk hidup, misalnya organisme perairan, cendawan atau bakteri. Kemampuan istimewa ini juga dimiliki oleh sebagian besar planton, terutama pada plankton yang hidup pada perairan laut dalam. Sayangnya, pendaran ini belum ditemukan pada tanaman berbunga, hewan vertebrata terestial, mamalia maupun amfibi.

Pada hewan yang memiliki kemampuan bioluminesensi, kelebihan ini umumnya digunakan sebagai sinyal kawin, perlindungan terdahadap pemangsa dan predasi. Sedangkan pada mikroba, kemampuan bioluminesensi yang dihasilkan belum diketahui manfaatnya. Bakteri yang dapat mengeluarkan pendaran cahaya, umumnya merupakan bakteri gram negatif, memiliki morfologi batang, serta bersifat aerob atau anaerob fakultatif. Keberadaan bakteri tersebut tersebar di berbagai tempat, misalnya di lautan, tanah (terestial) dan perairan tawar. Beberapa bakteri bioluminesensi yang sudah pernah diteliti diantaranya adalah Photobacterium phosphoreum, Photobacterium leiognathi, Xenorhabdus luminescens, Vibrio harveyi, Vibrio fischeri, Vibrio cholera, Shewanella, dan Alteromonas haneda. Untuk jenis jamur yang dapat melakukan bioluminesensi antara lain adalah Mycena, Panellus stipticus, Omphalotus nidiformis, dan Armillaria mellea.

Sejarah Penemuan Bioluminesensi

Tulisan tertua yang memuat tentang bioluminesensi telah dibuat 2500 tahun yang lalu oleh Aristoteles di dalam bukunya yang memiliki judul "Tentang Warna". Di dalam bukunya, Aristoteles menyebutkan bahwa terdapat sesuatu hal yang menarik yaitu bagian kepala ikan dan pada tinta dari sotong ternyata mampu menghasilkan sebuah cahaya atau pendaran.

Sekitar tahun 1887, Raphaël Dubois berhasil mengisolasi suatu zat yang disebut lusiferin yang merupakan substrat untuk reaksi bioluminesensi dan sebuah enzim lusiferase yang merupakan katalis untuk reaksi penghasilan pendaran pada makhluk hidup, dari piddock yang

merupakan sejenis remis laut. Temuan tersebut kemudian dipopulerkan dan dilanjutkan oleh peneliti yang bernama Edmund Newton Harvey. Penelitian lanjuran tersebut mengungkapkan fakta bahwa senyawa lusiferin dan lusiferase yang diketemukan pada berbagai macam spesies makhluk hidup bersifat khas atau berbeda antara satu organisme bioluminesensi dengan organisme bioluminesensi lain. 

Selanjutnya, pada tahun 1967, Robert Boyle, yang merupakan seorang ilmuwan dari Inggris mempublikasikan penelitiannya yang berkaitan tentang reaksi bioluminesensi pada jenis fungi atau jamur. Laporan dari penelitian tersebut mengemukakan bahwa ternyata oksigen merupakan salah satu komponen udara yang sangat berperan dalam reaksi tersebut. Seiring berjalannya waktu, penelitian tentang bioluminesensi pun mampu berkembang dengan pesat. Osamu Shimomura, yang merupakan seorang ahli biologi kelautan dan kimia organik, berhasil meneliti banyak tentang protein yang mampu bertanggung jawab dalam menghasilkan sebuah luminesensi pada spesies ubur-ubur Aequorea victoria yang disebut dengan aequorin. Protein yang ditemukan tersebut akan mampu berikatan dengan sebuah ion kalsium serta mampu menghasilkan cahaya biru yang dapat diserap oleh protein berpendar atau bercahaya hijau pada ubur-ubur. Perkembangan terus terjadi hingga pada tahun 1985, aequorin berhasil dikloningkan ke dalam makhluk hidup lainnya, sehingga sejak itu, aplikasi tentang bioluminesensi banyak diteliti untuk menghasilkan makhluk hidup dengan keindahan istimewa tersebut.

Bioluminesensi sebagai Alat Pertahanan

Kemampuan menghasilkan luminesensi yang dimiliki oleh berbagai makhluk hidup dipergunakan untuk tujuan atau fungsi yang berbeda-beda. Sebagian makhluk hidup memanfaatkannya untuk pertahanan diri dari pemangsa, seperti halnya yang dilakukan oleh sekelompok dinoflagelata, ubur-ubur, serta beberapa jenis cumi-cumi yang mampu mengejutkan predator yang hendak mendekatinya dengan kilatan cahaya sehingga memberikan banyak kesempatan kepada makhluk hidup tersebut untuk melarikan diri dari predator.

Ada pula beberapa jenis dekapoda, sefalopoda, dan beberapa jenis ikan yang menggunakan pendaran atau cahaya untuk melakukan kamuflase guna menghindari predator. Mekanisme pertahanan seperti itu disebut juga dengan kontrailuminasi (penyamaran dengan sinar) yang akan membuat suatu makhluk hidup tidak dapat terlihat atau tersamarkan apabila berada di antara paparan sinar lain di lingkungan perairan. Bioluminesensi juga digunakan sebagai aposematisme yang merupakan suatu kemampuan menghasilkan pendaran atau cahaya yang menandakan bahwa makhluk tersebut memiliki toksin atau racun sehingga predator secara otomatis akan menghindarinya. Kemampuan ini dimiliki oleh beberapa spesies cacing laut dan bintang ular laut. Aposematisme juga dimiliki oleh kunang-kunang. Namun aposematisme ini bukan penanda adanya racun melainkan penanda bagi predator bahwa tubuh kunang-kunang tidak menguntungkan untuk dikonsumsi sehingga predator akan cenderung mengindari hewan tersebut.

Organisme predator di laut juga menunjukkan keengganan untuk memakan zooplankton karena memang sebagian besar zooplankton memiliki kemampuan pendaran atau cahaya yang tetap dapat terlihat pada saat mereka berada di dalam perut pemangsanya sekalipun. Hal ini mengakibatkan organisme yang memakan zooplankton tersebut tampak berpendar atau bercahaya serta membuatnya mudah dikenali dan mudah diburu oleh predator yang lebih tinggi tingkatannya. Fenomena seperti ini dapat terlihat pada peristiwa dinoflagelata yang menjadi makanan udang misid. Udang pemangsa tersebut akan terlihat berluminesensi atau bercahaya karena di dalam tubuhnya terdapat dinoflagelata yang berpendar atau bercahaya sehingga ikan Porichthys notatus dapat dengan mudah memburu serta memangsa udang tersebut

Bioluminesensi sebagai Alat Pemburu Mangsa

Selain digunakan sebagai mekanisme pertahanan, bioluminesensi pada makhluk hidup juga banyak digunakan dalam memburu mangsa. Contohnya adalah hiu Isistius brasiliensis yang mampu menggunakan luminesensinya untuk menarik mangsa agar mendekat sehingga memudahkannya untuk menangkap mangsa tersebut. Hiu Isistius brasiliensis memiliki bagian bawah rahang yang memiliki kemampuan berpendar atau bercahaya dan tampak seperti silauan yang berasal dari penyamaran melalui sinar, yang mengakibatkan cumi dan ikan akan mudah mendekat karena mereka mengira silauan tersebut merupakan sebuah penyamaran dari mangsa mereka. Setelah ikan maupun cumi mendekati rahangnya, maka akan lebih mudah untuk hiu dalam menangkap makanannya. Hal serupa juga dilakukan pula oleh paus sperma (Physeter macrocephalus) yang secara intensif menghasilkan pendaran atau cahaya saat memburu mangsa di perairan laut dalam yang gelap. Mangsa yang berupa cumi-cumi akan segera datang mendekati bagian mulut paus sperma yang berpendar atau bercahaya dan pada saat itu lah paus tersebut menangkap mangsanya.

Bioluminesensi sebagai Sinyal Kawin

Pada beberapa spesies, kemampuan bioluminesensi dimanfaatkan sebagai sinyal untuk kawin. Kunang-kunang merupakan salah satu makhluk hidup yang memanfaatkan bioluminesensi sebagai sinyal kawin. Setiap individu \ pada umumnya memiliki pola dan warna pendaran yang berbeda-beda. Kunang-kunang jantan akan terbang rendah dan memulai memancarkan pendaran atau cahaya untuk menarik perhatian lawan jenisnya. Kemudian dalam kurun waktu tertentu kunang-kunang betina akan membalas sinyal dari sang jantan tersebut dengan pola pendaran atau cahaya yang berbeda.

Aplikasi Bioluminesensi dalam Bioteknologi Modern

 Seiring perkembangan penelitian yang terjadi pada bioluminesense ini, ditemukan keistimewaan lain dari bioluminesensi yang dimanfaatkan manusia di dalam berbagai macam bidang, salah satunya adalah bidang medis. Bioluminesensi dimanfaatkan untuk mendeteksi keberadaan sel kanker di dalam tubuh secara cepat dengan melalui suatu teknologi yang disebut Bioluminescence Imaging (BLI).  Dengan adanya BLI, ukuran serta lokasi sel kanker yang ada di

dalam tubuh dapat diketahui dengan lebih tepat sehingga dapat segera dilakukan tindakan perawatan.

Gen pengendali bioluminesensi juga dimanfaatkan sebagai gen pelapor atau gen penanda yang telah diaplikasikan pada tanaman transgenik hasil rekayasa genetika. Sedangkan di dalam bidang ekologi, mikroorganisme penghasil luminesensi juga dapat pula digunakan sebagai pembuatan biosensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan polutan maupun kontaminan tertentu yang terdapat pada lingkungan, misalnya pembuatan biosensor untuk mendeteksi senyawa ekotoksik organotin. Di dalam industri makanan, bioluminesensi dapat dipergunakan untuk mendeteksi mikroba patogen yang terkandung di dalam sebuah makanan.