INOVASI TEKNOLOGI BIOLOGI --- MATERI KELAS X SEMESTER GENAP --- KURIKULUM MERDEKA --- (Bagian 1)

"Biologi adalah studi tentang organisme hidup dan interaksi mereka dengan satu sama lain dan lingkungan mereka."

Inovasi di bidang biologi merujuk pada pengembangan dan implementasi ide-ide, teknologi, dan metode baru di bidang ini. 

Ada banyak bidang biologi yang potensial untuk inovasi, termasuk kedokteran, pertanian, dan konservasi lingkungan. 

Beberapa contoh inovasi terbaru di bidang biologi meliputi pengembangan teknologi editing gene seperti CRISPR (Clustered Regularly Inter-spaced Short Palindromic Repeats), penggunaan drone untuk upaya konservasi, dan penggunaan machine learning untuk menganalisis dan menafsirkan data biologi.

Bagaimana awal mula perkembangan inovasi teknologi biologi? Apa saja dampak inovasi tersebut bagi kehidupan manusia? Mari kita pelajari bersama!

A. Apa itu Inovasi Teknologi Biologi?
Ada cabang ilmu Biologi yang mempelajari tentang ragam inovasi dan teknologi. Saya yakin kalian pasti tahu jawabannya apa. Yep! Tepat sekali!
BIOTEKNOLOGI.

Bioteknologi itu apa sih?

Bioteknologi adalah cabang ilmu Biologi yang mempelajari tentang pemanfaatan organisme atau agen biologis untuk kepentingan manusia, agar manusia dapat mendapat manfaat berupa produk atau jasa dari organisme tersebut.

Secara umum inovasi dalam Bioteknologi dapat dibagi menjadi dua, berdasarkan praktik pelaksanaannya:

1. Bioteknologi konvensional

2. Bioteknologi modern

Ilmuwan menemukan strain bakteri (Ideonella sakaiensis) pemakan limbah plastik.
Gambar diatas hanyalah ilustrasi.
(Sumber: Kompas)

B. Inovasi Teknologi Biologi secara Konvensional

Bioteknologi konvensional memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

1. Memanfaatkan mikroorganisme secara langsung.
2. Melibatkan enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme untuk proses fermentasi.
3. Tidak melibatkan manipulasi dan rekayasa proses yang rumit, manusia hanya menyediakan tempat dan makanan untuk tumbuh-kembang mikroorganisme.

Proses fermentasi menjadi ciri khas dalam Bioteknologi konvensional. 

Fermentasi dalam bioteknologi konvensional dapat dimaknai sebagai proses perubahan kimiawi yang disebabkan oleh suatu mikroorganisme, melalui serangkaian proses aktivitas enzim.

Fermentasi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok, fermentasi berdasarkan mikroorganismenya, dan fermentasi berdasarkan hasil produknya.

Berdasarkan mikroorganisme yang berperan, fermentasi diperantarai oleh bakteri dan jamur.

Contoh bakteri dan jamur yang berperan dalam proses fermentasi antara lain sebagai berikut:

Bakteri Lactobacillus bulgaricus. (Sumber: Microbzpedia)

Bakteri Bifidobacterium sp.. (Sumber: specialtyenzymes)

Jamur Aspergillus wentii. (Sumber: Britannica)

Jamur Rhizopus oryzae. (Sumber: researchgate)

Berdasarkan hasil produknya, fermentasi dapat dibagi menjadi dua: fermentasi yang menghasilkan produk alkohol dan non-alkohol. 

Contoh fermentasi yang menghasilkan produk alkohol antara lain: tape, sake, ciu, wine, arak, dan sejenisnya. 

Beraneka macam wine, proses fermentasi dari anggur hingga terbentuk wine dibantu oleh mikroorganisme. (Sumber: Kompas)

Sementara itu untuk fermentasi yang menghasilkan produk non-alkohol antara lain: yoghurt, nata de coco, kecap, tempe, menjes, keju, dan sejenisnya.

Berbagai macam keju, tekstur dan rasa keju yang beranekaragam dipengaruhi oleh karakter komposisi bahan dasar susu serta jenis bakteri yang digunakan oleh artisan. (Sumber: Kompasiana)

Berikut ini saya cantumkan jenis produk hasil Bioteknologi konvensional dan mikroorganisme yang berperan pada proses pembuatannya:

1. Tape : Saccharomyces cerevisiae, Amylomyces rouxii, Candida pelliculosa
2. Sake : Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus oryzae, Staphylococcus sp., Bacillus sp., Lactobacillus sp.
3. Yoghurt : Lactobacillus bulgaricus
4. Nata de coco : Acetobacter xylinum
5. Kecap : Aspergillus wentii
6. Tempe : Rhizopus oligosporus

C. Inovasi Teknologi Biologi secara Modern

Bioteknologi modern memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

1. Memanfaatkan mikroorganisme secara tidak langsung.
2. Melibatkan enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme.
3. Menggunakan seluruh atau hanya bagian tertentu dari mikroorganisme.
4. Melalui proses kajian ilmiah yang mendalam.
5. Melibatkan fermentasi, rekayasa biokimia, dan biomolekuler.
6. Melibatkan manipulasi dan rekayasa proses yang rumit.
7. Biasanya digunakan dalam industri modern. 

Berdasarkan tujuannya, pengaplikasian Bioteknologi modern dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Perbanyakan individu
2. Pengubah sifat
3. Perbaikan lingkungan

Mari kita bahas secara lebih dalam!!

1. Perbanyakan individu

Proses ini dilakukan secara vegetatif. Perbanyakan individu secara vegetatif dilakukan tanpa melalui proses perkawinan. Hasil akhir dari proses perbanyakan ini akan tercipta individu yang memiliki karakter sama persis seperti induknya.

Proses perbanyakan individu secara vegetatif dapat dilakukan terhadap mikroorganisme, hewan, dan tumbuhan.

Perbanyakan mikroorganisme dengan menggunakan Bioteknologi modern sering dikenal dengan istilah kultur sel. Salah satu contoh representatifnya adalah Protein Sel Tunggal (PST). Perbanyakan ini meliputi organisme jamur, bakteri, dan alga.

Tampak kultur alga pada wadah aquarium. (Sumber: Tafshare)

Perbanyakan untuk tumbuhan, dikenal juga dengan istilah kultur jaringan tumbuhan.

Kultur untuk perbanyakan tumbuhan memanfaatkan sifat khusus pada jaringan tumbuhan yaitu "totipotensi". Totipotensi adalah sifat jaringan pada tumbuhan yang dapat membuatnya berkembang menjadi tumbuhan lengkap dengan akar, batang, dan daun.

Langkah pelaksanaan kultur jaringan tumbuhan. (Sumber: Kemdikbud)

Perbanyakan hewan dapat dilaksanakan dengan teknik transplantasi nukleus. Contoh yang paling terkenal dari teknik ini adalah domba Dolly. Berikut ini adalah langkah kloning domba Dolly.

Langkah percobaan cloning domba Dolly yang diujicobakan pada tahun 1996.
(Sumber: Encyclopedia Britannica)

2. Pengubah sifat

Tujuan proses Bioteknologi ini adalah mengubah sifat suatu organisme sehingga pemanfaatannya lebih menguntungkan bagi manusia. Beberapa teknik yang dikenal adalah iradiasi, hibridoma, dan rekayasa genetika.

Iradiasi adalah pengubahan sifat suatu organisme dengan cara diinduksi dengan radioaktif. Contohnya adalah penyinaran gamma terhadap lalat buah, sehingga lalat tersebut mandul.

Hama lalat buah pada jeruk. (Sumber: Dinas Ketahanan Pangan)

Hibridoma merupakan penyatuan (fusi) dua sel yang berasal dari organisme yang sama atau dari organisme yang berbeda. Sel hibridoma mengandung campuran gen yang berasal dari kedua sel tersebut. Sel hibridoma sebagai suatu teknik dalam bioteknologi merupakan peleburan sel limfosit dan sel kanker (sel mieloma).

Bagan singkat teknik hibridoma. (Sumber: Erlanggapedia)

Rekayasa genetika adalah upaya untuk melakukan modifikasi molekul genetik dari suatu organisme sehingga diperoleh sifat baru yang dimiliki. Berikut ini adalah contoh langkah rekayasa genetika.

Bagan sederhana langkah pembuatan insulin dengan memanfaatkan teknik rekayasa genetika.
(Sumber: Ruangguru)

3. Perbaikan lingkungan

Perbaikan lingkungan dengan memanfaatkan Bioteknologi, dikenal dengan istilah bioremediasi. 

Bioremediasi adalah suatu proses yang menggunakan organisme hidup untuk membersihkan atau mengurangi kontaminan di dalam lingkungan. 

Ini adalah metode yang ramah lingkungan untuk mengatasi masalah pencemaran, dan sering digunakan untuk menangani pencemaran tanah, air, dan udara. 

Bioremediasi dapat menggunakan bakteri, fungi, atau tanaman yang dapat memecah atau mengubah kontaminan menjadi bentuk yang lebih tidak berbahaya.

Beberapa kategori pemanfaatan organisme melalui bioremediasi adalah: Bioakumulasi, Biodegradasi, dan Biokonversi.

Bioakumulasi adalah kemampuan suatu organisme untuk menyerap dan mengakumulasi cemaran pada lingkungan.

Biodegradasi adalah kemampuan suatu organisme untuk mengurai cemaran.

Biokonversi adalah kemampuan suatu organisme untuk mengubah cemaran menjadi zat yang lebih tidak berbahaya. 

Contoh proses bioremediasi. (Sumber: Microbe Notes)