Teknologi rekayasa genetika
merupakan inti dari bioteknologi didefinisikan 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 khromosom tanaman,
sebaliknya gen tanaman dapat diselipkan pada khromosom bakteri. Gen serangga
dapat diselipkan pada tanaman atau gen dari babi dapat diselipkan pada bakteri,
atau bahkan gen dari manusia dapat diselipkan pada khromosom 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.
Rekayasa genetika pada tanaman
mempunyai target dan tujuan antara lain peningkatan produksi, peningkatan mutu
produk supaya tahan lama dalam penyimpanan pascapanen, peningkatan kandunagn
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, 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.
Beberapa tanaman transgenik yang telah
banyak dihasilkan dan beredar di masyarakat antara lain kedele dengan kandungan
gizi yang lebih tinggi, golden rice (padi dengan antosianin atau karotenoid
untuk menghasilkan vitamin A dengan kosentrasi tinggi pada beras), kapas dengan
gen cry yang diisolasi dari bakteri Bacillus turingiensis yang menghasilkan
senyawa tosik untuk membunuh seranga hama tertentu, jenis-jenis tanaman hias
seperti anggrek, tulip, yang bertujuan untuk meningkatklan kualitas bunga;
warna, bentuk, aroma, keseragaman bentuk dan kontinyuitas produksi.
Perkembangan teknologi dan produk rekayasa genetika juga tergolong pesat di
Indonesia di tengah sikap kritis pro-kontra yang dipengaruhi terutama dari LSM
di Eropa. Indonesia telah sejak lama menjadi pengimpor produk rekayasa genetika
seperti kedele, kapas, jagung, buah-buahan, tanaman hias, obat-obatan dan
kosmetika.
Prosedur rekayasa genetika secara
umum meliputi:
Isolasi gen.
Memodifikasi gen sehingga fungsi
biologisnya lebih baik.
Mentrasfer gen tersebut ke
organisme baru.
Membentuk produk organisme
transgenik.
Prosedur pembentukan organisme
transgenic ada dua, yaitu:
Melalui proses introduksi gen
Melalui proses mutagenesis
MUTAGENESIS
1.
Definisi Mutasi
Mutasi adalah perubahan yang
terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen
(disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Mutasi pada tingkat
kromosomal biasanya disebut aberasi. Mutasi pada gen dapat mengarah pada
munculnya alel baru dan menjadi dasar bagi kalangan pendukung evolusi mengenai munculnya
variasi-variasi baru pada spesies.
Mutasi terjadi pada frekuensi
rendah di alam, biasanya lebih rendah daripada 1:10.000 individu. Mutasi di
alam dapat terjadi akibat zat pembangkit mutasi (mutagen, termasuk karsinogen),
radiasi surya maupun radioaktif, serta loncatan energi listrik seperti petir.
Individu yang memperlihatkan
perubahan sifat (fenotipe) akibat mutasi disebut mutan. Dalam kajian genetik,
mutan biasa dibandingkan dengan individu yang tidak mengalami perubahan sifat
(individu tipe liar atau "wild type").
2.
Pemanfaatan Mutasi
Meskipun secara biologi sebagian
terbesar mutasi menyebabkan gangguan pada kebugaran (fitness) individu, bahkan
kematian, mutasi sebenarnya adalah salah satu kunci bagi kemampuan beradaptasi
suatu jenis (spesies) terhadap lingkungan baru atau yang berubah. Sisi positif
ini dimanfaatkan oleh sejumlah bidang biologi terapan.
a.
Terapi sel-sel tumor
Aplikasi radiasi sinar mengion
(dikenal sebagai radioterapi, seperti penyinaran dengan sinar X) dan kemoterapi
untuk menghambat perkembangan sel-sel tumor dan kanker pada dasarnya adalah
menginduksi mutasi pada sel-sel kanker sebagai targetnya. Agensia mutasi
tersebut akan menyebabkan sel-sel target berhenti tumbuh karena tidak mampu
lagi memperbanyak diri.
b.
Pemuliaan
Pemaparan tanaman terhadap radiasi
sinar mengion, seperti sinar gamma dari Co-60, atau terhadap beberapa
kemikalia, seperti EMS dan DS, dalam waktu dan kadar tertentu juga digunakan
untuk menginduksi mutasi. Dalam penerapan ini, mutasi tidak ditujukan untuk
mematikan sel, tetapi untuk mengubah susunan basa nitrogen pada DNA atau untuk
menyebabkan mutasi segmental. Harapannya adalah ada beberapa sel yang akan
mengalami mutasi yang menguntungkan. Dengan demikian, tidak hanya sedikit yang
dipaparkan, tetapi ribuan sampai ratusan ribu individu.
Cara pemuliaan dengan bantuan
mutasi ini kebanyakan dilakukan terhadap tanaman hortikultura, seperti tanaman
sayuran dan tanaman hias (ornamental). Batan telah menghasilkan beberapa
kultivar unggul padi yang dirakit melalui mutasi.