Bertambahnya penduduk dari waktu ke waktu tentu saja menuntut tersedianya materi pangan yang lebih banyak. Dalam beberapa dasawarsa terakhir, produksi hasil pertanian telah meningkat melebihi kebutuhan. Hal ini mendorong insan untuk selalu meningkatkan teknologi pangan. Bioteknologi mempunyai potensi besar untuk meningkatkan produksi tumbuhan yang lebih tinggi, tahan terhadap herbisida tertentu, tahan terhadap penyakit, mengurangi kebutuhan terhadap pupuk, dan lain-lain. Perkembangan bioteknologi yang semakin pesat itu melahirkan kegiatan pemuliaan tanaman, transgenik, sampai transplantasi nukleus pada binatang atau kloning.
Pemuliaan Tanaman
Penyilangan konvensional oleh para petani dilakukan dengan tujuan menghasilkan tumbuhan yang menjadi besar, kuat, dan lebih tahan penyakit. Selama puluhan tahun bahkan ratusan tahun kemudian para petani dan para pemulia tumbuhan telah berhasil memuiliakan tumbuhan padi, jagung, dan tebu, sehingga tumbuhan tersebut mempunyai kualitas panen yang baik.
Pemuliaan tradisional telah banyak membantu meningkatkan produksi pertanian dalam kurun waktu 50 tahun terakhir. Data FAO tahun 1992 memperlihatkan adanya peningkatan hasil biji-bijian dari rata-rata 1,1 ton per hektar pada tahun 1950 menjadi 2,8 ton per hektar pada tahun 1992. Namun, alasannya yaitu jumlah penduduk masih jauh lebih besar dibandingkan jumlah produksi pangan, peningkatan hasil pangan melalui proses pemuliaan ini masih terus dikembangkan.
Pada tahun 2030 diperkirakan penduduk dunia mencapai 8 miliar atau meningkat 2 miliar dari populasi sekarang. Di Indonesia sendiri diperkirakan pada tahun 2010 penduduk mencapai 245,71 juta atau bertambah sebesar 33,78 juta jiwa dari sekarang. Pada ketika itu kebutuhan beras diperkirakan 36,42 juta ton, padahal produksi hanya 29,42 juta ton, sehingga defisit produksi mencapai 6,72 juta ton (Suryana A., 2002).
Akibat dari pembangunan yang sangat pesat di aneka macam bidang dalam beberapa tahun terakhir ini lambat laun lahan produktif semakin banyak terkonversi menjadi lahan nonpertanian. Pada tahun 1950 lahan yang sanggup dimanfaatkan untuk kegiatan per orang sekitar 0,24 hektar, tetapi lahan tersebut hampir separuhnya (0,12 hektar) pada tahun 1993 dan diperkirakan hanya akan tinggal 0,08 hektar pada tahun 2030 (Suranto, 1999).
Dari data di atas Indonesia diperkirakan akan mengalami krisis pangan yang sanggup mengganggu ketahanan pangan nasional. Untuk mencukupi kebutuhan pangan penduduk yang populasinya terus bertambah dengan pesat ini, diharapkan lahan yang luas, sementara lahannya semakin berkurang. Oleh alasannya yaitu itu, diharapkan terobosan-terobosan di bidang teknologi pertanian untuk meningkatkan produktivitas pertanian.
Seperti diyakini para pakar rekayasa genetika merupakan salah satu teknologi pertanian yang berpeluang sanggup meningkatkan produktivitas pertanian. Pada pemuliaan tradisional diharapkan sedikitnya lima generasi penyilangan balik untuk menghilangkan gen-gen yang tidak dikehendaki sehingga pemuliaan tradisional memerlukan waktu yang lama. Dengan kemajuan ilmu genetika molekuler pada tahun 1970-an, dimungkinkan perjuangan mencari gen yang diduga bertanggung jawab terhadap abjad unggul satu tanaman.
Saat ini secara umum ada dua cara untuk mencari gen tumbuhan itu, yakni isolasi gen dalam skala kecil dengan menargetkan satu gen saja (strategi ini disebut map-based cloning) dan dalam skala besar dengan memakai proyek genom, yaitu dengan membaca (dalam istilah khususnya menyekuen) semua urutan DNA suatu organisme untuk mendapat semua gen yang ada.
Pada tahun 1920 istilah genom telah lahir, digunakan untuk memperlihatkan keseluruhan instruksi genetika pada kromosom yang ada pada suatu organisme. Baru pada tahun 1944 diketahui bahwa materi dari instruksi genetik itu yaitu DNA yang ada pada setiap organisme. Sekarang ini istilah genom telah begitu dikenal luas oleh masyarakat.
Keunggulan rekayasa genetika yaitu bisa memindahkan materi genetika dari sumber yang sangat bermacam-macam dengan ketepatan tinggi dan terkontrol dalam waktu yang lebih singkat. Usaha yang dilakukan untuk menanggulangi krisis pangan di Indonesia dengan pendekatan biologi molekuler, antara lain dengan merakit tumbuhan yang resisten terhadap serangan hama dan penyakit, toleran terhadap cekaman lingkungan serta bergizi tinggi.
Transgenik
Rekayasa genetika dalam bidang tumbuhan dilakukan dengan mentransfer gen ajaib ke dalam tanaman. Hasil rekayasa genetika pada tumbuhan menyerupai ini disebut tumbuhan transgenik. Pernahkah kau berpikir bahwa sepotong jagung dan sebuah tomat sanggup menyembuhkan penyakit? Atau hanya dengan memakan pisang kita sanggup melindungi diri dari hepatitis?
Prodi gene Inc. of College station, Texas menjadi perusahaan pertama yang berhasil memodifikasi tumbuhan untuk menghasilkan protein tertentu yang berfungsi sebagai obat. Protein tersebut yaitu trypsin, insulin, dan obat penting lainnya yang akan dimasukkan ke dalam jagung. Mereka juga mengujinya pada kentang, tomat dan wortel untuk menghasilkan vaksin hepatitis B.
Para peneliti juga memodifikasi tomat, bayam, dan melon untuk menghasilkan vaksin rabies. Kedelai transgenik muncul menjadi obat untuk herpes. Sebuah tim ilmuwan dari Purdue University dan Departemen Pertanian AS (USDA) telah membuatkan tomat yang tiga setengah kali lebih banyak mengandung lycopene dan antioksidan untuk melawan kanker.
Kemajuan ini sangat penting dan dalam kenyataan jumlah tumbuhan transgenik yang diproduksi setiap tahun semakin meningkat. Hingga tahun 1988 yang asalnya hanya ada 23 tumbuhan transgenik, meningkat menjadi 30 pada tahun 1989 dan lebih dari 40 pada tahun 1990. Pencangkokan (kloning) yaitu transplantasi/transfer gen ke gen lainnya, contohnya gen pankreas babi ditransplantasikan ke basil E. Coli sehingga dihasilkan insulin dalam jumlah besar.
Sebaliknya gen basil yang menghasilkan toksin pembunuh hama ditransplantasikan ke tumbuhan jagung, maka akan diperoleh jagung transgenik yang tahan hama tanaman. Gen dari sel kelenjar susu domba ditransplansikan ke sel telurnya sendiri yang kemudian ditumbuhkembangkan di dalam kandungan induknya sehingga lahirlah Domba Dolly. Demikian pula gen tomat ditransplantasikan ke ikan transgenik sehingga ikan menjadi tahan usang dan tidak cepat anyir dalam penyimpanan. Vektor DNA yang digunakan untuk memindahkan gen ke dalam tumbuhan, contohnya plasmid dari basil Agrobakterium tumefaciens
Tanaman membutuhkan unsur N yang cukup. Kemampuan tumbuhan untuk memperoleh nitrogen sangat penting. Rhizobium merupakan penambat nitrogen yang sangat terkenal dan banyak ditemukan pada akar kacang- kacangan. Telah usang diketahui bahwa enzim utama yang berperan menambat nitrogen tersebut yaitu nitrogenase.
Ternyata lebih dari selusin gen yang terlibat dalam menghasilkan enzim tersebut. Gen tersebut dinamakan gen nif (Nitrogen fixation). Rekayasa genetik telah berhasil untuk mentransfer gen nif dari basil penambat nitrogen ke dalam Eschecilia coli sehingga basil E Coli kemudian bisa menambat nitrogen. Bakteri ini kemudian sanggup dijadikan inokulan untuk diberikan pada tumbuhan kecerdikan daya.
Transplantasi nukleus pada hewan
Pada tahun 1997 seorang peneliti Skotlandia, Ian Wilmut dan rekan- rekannya menguasai pokok pemberitaan di aneka macam media bahwa mereka telah mengklon seekor domba arif balig cukup akal dengan mentrasplantasi nukleus dari sel puting susu kambing ke dalam suatu sel telur domba lain yang tidak di buahi. Hasilnya yaitu domba “Dolly” yang DNA-nya sungguh-sunguh identik dengan domba pendonor nukleus. Istilah lain dari transplantasi nukleus ini kita kenal dengan sebutan cloning.
Berikut ini yaitu tahapan cloning untuk menghasilkan domba Dolly :
- Sel kelenjar susu diambil dari kambing seekor domba dan ditumbuhkan di dalam kultur dengan nutrisi rendah. Kondisi nutrisi rendah (setengah- kelaparan) ini menahan siklus sel tetap berada pada G0 dan sepertinya membiarkan sel untuk berdediferensiasi.
- Sementara itu sel telur diambil dari domba lain dan nukleusnya dipindahkan.
- Sel kelenjar susu dalam fase G0 berfusi dengan sel telur yang tak bernukleus dengan cara memperlihatkan getaran arus listrik ke kedua sel tersebut, yang juga merangsan biar mulai melaksanakan pembelahan.
- Setelah ditumbuhkan dalam kultur selama 6 hari.
- Embrio ditanam pada uterus domba ketiga, yang menyerupai mirip pendonor sel telur.
- Hasilnya sehabis kehamilan berupa anak domba (Dolly) yang identik dalam penampakan dan susunan kromosomnya dengan domba yang mendonorkan sel kelenjar susu. (Namun, gen Dolly tidak identik secara keseluruhan dengan domba pendonor sel kelenjar susu alasannya yaitu DNA mitokondria Dolly berasal dari pendonor sel telur). Dolly ini merupakan kasus pertama yang laporannya disebarluaskan perihal mamalia yang “diklon” memakai nukleus dari suatu sel terdiferensiasi.
Perkembangbiakan bioteknologi yang sangat pesat bisa memperlihatkan pengaruh dan perubahan hidup di masyarakat. Pemuliaan tumbuhan telah membantu insan untuk menghasilkan tumbuhan yang bermanfaat bagi umat manusia. Akan tetapi, di sisi lain transplantasi nukleus pada binatang atau cloning dianggap bertentangan dengan banyak keyakinan, alasannya yaitu insan dianggap telah mencoba menyamai Pencipta Alam Semesta.
