rekayasa genetika pada ikan zebra (Brachydanio rerio)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

 “Ikan ini semula dikembangkan untuk membantu menanggulangi polusi lingkungan,” kata Alan Blake dan rekan-rekannya dari Yorktown Technologies, perusahaan yang mendaftarkan ikan tersebut sebagai ikan peliharaan. “Mereka direkayasa agar memancarkan cahaya bila berada di lingkungan yang beracun atau tidak sehat.”

Ikan zebra (Brachydanio rerio) biasanya berwarna perak dengan garis-garis hitam keunguan. Dengan rekayasa genetis, ikan ini dapat memendarkan warna hijau atau merah dari tubuhnya. Warna merah atau hijau yang bersinar itu diambil dari warna ubur-ubur yang disuntikkan ke telur-telur ikan zebra.

Dengan gen ubur-ubur itu, tubuh ikan zebra dapat memancarkan cahaya. Nah, agar bisa digunakan sebagai indikator polusi, maka para peneliti memasukkan gen pemicu yang akan mengaktifkan pancaran cahaya pada ikan bila ikan berada dalam lingkungan yang mengandung zat tertentu.

Menurut Blake, sejauh ini tidak ada bukti bahwa ikan-ikan hasil rekayasa tersebut akan menimbulkan ancaman pada lingkungan. “Ikan-ikan ini hanya akan memancarkan warna terang di bawah segala macam sinar, namun tidak akan mencemari lingkungan.”

Ikan yang kini disebut Glofish ini mulanya dikembangkan oleh Zhiyuan Gong dari National University of Singapore. Menurut Gong, meski saat ini ikan tersebut hanya memiliki dua warna tambahan, namun sebenarnya ia bisa dikembangkan untuk memiliki lima warna berbeda, dimana masing-masing warna akan bersinar sesuai dengan jenis bahan polutan yang dijumpai ikan.

1.2. Tujuan

Untuk mengetahui cara pengolahan dan membantu menciptakan produk organisme baru dari hasil rekayasa genetika.

·         Untuk mengetahui sejauh mana tentang hasil rekayasa genetika.

·         Untuk mengetahui bagaimana teknologi DNA dalam bidang bioteknologi, yakni teknologi rekayasa genetika.

BAB II ISI

2.1. Teknologi Rekayasa Genetika

Ikan zebra (Brachydanio rerio) berfluoresens pertama hasil rekayasa genetika berhasil dikembangkan oleh para ilmuwan untuk mendeteksi adanya polutan, bahkan mulai dipasarkan sebagai binatang peliharaan.”

Cuplikan informasi tersebut hanyalah salah satu contoh bagaimana teknologi DNA telah meluncurkan revolusi dalam bidang bioteknologi, yakni teknologi rekayasa genetika. Keberhasilan ini tentunya membawa angin segar dan kontribusi yang sangat besar, terutama dalam bidang rekayasa genetika ikan dan akuakultur karena selain bermanfaat bagi penelitian dasar juga dapat ditujukan untuk penggunaan komersial.

Rekayasa genetika atau genetic engineering pada dasarnya adalah seperangkat teknik yang dilakukan untuk memanipulasi komponen genetik, yakni DNA genom atau gen yang dapat dilakukan dalam satu sel atau organisme, bahkan dari satu organisme ke organisme lain yang berbeda jenisnya. Dalam upaya melakukan rekayasa genetika, para ilmuwan menggunakan teknologi DNA rekombinan. Sementara organisme yang dimanipulasi dengan menggunakan teknik DNA rekombinan disebut genetically modified organisme (GMO) yang memiliki sifat unggul bila dibandingkan dengan organisme asalnya. Seiring dengan kemajuan biologi molekuler sekarang ini memungkinkan ilmuwan untuk mengambil DNA suatu spesies karena DNA mudah diekstraksi dari sel-sel. Kemudian disusunlah suatu konstruksi molekuler yang dapat disimpan di dalam laboratorium. DNA yang telah mengalami penyusunan molekuler dinamakan DNA rekombinan sedangkan gen yang diisolasi dengan metode tersebut dinamakan gen yang diklon.

2.2. Sumber Warna

Informasi lebih lanjut: gen Reporter
Contoh sumber gen protein fluorescent termasuk GFP (Aequorea victoria, ubur-ubur), GFP (Renilla reniformis, banci laut), dsRed (Discosoma, karang jamur), eqFP611 (Entacmaea quadricolor, anemon laut), RTMS5 (Montipora efflorescens, karang berbatu) , dronpa (Simping, piala karang), KFP (Anemonia sulcata, Venus rambut anemon), eosFP (Lobophyllia hemprichii, karang otak terbuka), dan Dendra (Dendronephthya, octocoral).
Pada awal 2014, para ilmuwan mengidentifikasi sekitar 200 spesies alami ikan neon, menunjukkan bahwa sifat fluoresensi tersebar luas di garis ikan.

2.3. Sejarah dan Perkembangan Rekayasa Genetika

Semenjak ditemukannya struktur DNA oleh Watson dan Crick (1953), kemudian mulai berkembanglah teknologi rekayasa genetika pada tahun 1970-an dengan tujuan untuk membantu menciptakan produk dan organisme baru yang bermanfaat. Sejarah membuktikan bahwa teknik rekayasa genetika terus-menerus mengalami perkembangan dan penyempurnaan dari metode-metode sebelumnya. Awal mulanya digunakan teknik konservatif yang dipelopori oleh Gregor Mendel dalam proses perkawinan silang (breeding) untuk mendapatkan bibit unggul yang bersifat hibrid. Proses ini memakan waktu lama dan memiliki kekurangan, yakni muncul sifat yang tak dinginkan dari tanaman atau hewan tetuanya. Sampai akhirnya lahirlah rekayasa genetika modern menggunakan teknologi DNA rekombinan. Rekombinasi dilakukan secara in vitro (di luar sel organisme), sehingga dimungkinkan untuk memodifikasi gen-gen spesifik dan memindahkannya di antara organisme yang berbeda seperti bakteri, tumbuhan dan hewan ataupun dapat mencangkok (kloning) hanya satu jenis gen yang diinginkan dalam waktu cepat.

Sejak dimulainya perkembangan rekayasa genetika, beberapa teknik terus diperbaiki dan ditingkatkan dalam rangka menuju teknologi DNA rekombinan yang lebih maju. Teknik-teknik yang telah dikembangkan tersebut antara lain:

1.      Poliploidisasi,

2.      Androgenesis

3.      Ginogenesis.

4.      Kloning,

5.      Chimeras, Serta

6.      Transgenik.

Beberapa tahapan yang perlu dilakukan dalam melakukan rekayasa genetika atau teknologi DNA rekombinan sebagai berikut:

·         Isolasi DNA yang mengandung gen target atau gen of interest (GOI).

·         Isolasi plasmid DNA bakteri yang akan digunakan sebagai vektor.

·         Manipulasi sekuen DNA melalui penyelipan DNA ke dalam vektor.

(a.) Pemotongan DNA menggunakan enzim restriksi endonuklease.

(b.) Penyambungan ke vektor menggunakan DNA ligase.

·         Transformasi ke sel mikroorganisme inang.

·         Pengklonan sel-sel (dan gen asing).

·         Identifikasi sel inang yang mengandung DNA rekombinan yang diinginkan

·         Penyimpanan gen hasil klon dalam perpustakaan DNA.

Rekayasa genetika telah merambah di berbagai bidang, tidak terkecuali bidang perikanan yang menghasilkan ikan kualitas unggul, sebagai contoh antara lain:

Ikan zebra yang biasanya berwarna perak dengan garis-garis hitam keunguan, setelah disisipi dengan gen warna ubur-ubur yang disuntikkan ke telur ikan-ikan zebra maka dapat memendarkan warna hijau atau merah dari tubuhnya. Gen pemicu dari ubur-ubur akan mengaktifkan pancaran cahaya pada ikan bila ikan berada dalam lingkungan yang mengandung bahan polutan tertentu.

Ikan karper transgenik dengan pertumbuhan mencapai tiga kali dari ukuran normalnya karena memiliki gen dari hormon pertumbuhan ikan salmon (rainbow trout) yang ditransfer secara langsung ke dalam telur ikan karper. Begitu pula penelitian lainnya memberikan hasil yang serupa, yakni seperti pada ikan kakap (red sea bream) dan salmon Atlantik yang juga sama-sama disisipi oleh gen growth hormone OPAFPcsGH.

Ikan goldfish yang disisipi dengan ocean pout antifreeze protein gene diharapkan dapat meningkatkan toleransi terhadap cuaca dingin.

Ikan medaka transgenik yang mampu mendeteksi adanya mutasi (terutama yang disebabkan oleh polutan) sangat bermanfaat bagi kehidupan hewan akuatik lainnya dan di bidang kesehatan manusia. Ikan tersebut setelah disisipi dengan vektor bakteriofag mutagenik, kemudian vektor DNA dikeluarkan dan disisipkan ke dalam bakteri pengindikator yang dapat menghitung gen mutan.

Ikan transgenik menjadi tahan lama dan tidak cepat busuk dalam penyimpanan setelah ditransplantasikan gen tomat. Namun bisa juga sebaliknya apabila penerapan ditujukan untuk dunia pertanian, maka gen ikan yang hidup di daerah dingin dapat dipindahkan ke dalam tomat untuk mengurangi kerusakan akibat dari pembekuan.

Berbagai kontroversi menyelimuti produk-produk hasil rekayasa genetika. Kekhawatiran-kekhawatiran mengenai produk rekayasa genetik yang memiliki kemungkinan bersifat racun, menimbulkan alergi serta terjadi resistensi terhadap bakteri dan antibiotik selalu terjadi dalam masyarakat. Memang DNA rekombinan yang diproduksi dengan cara buatan itu dapat berbahaya jika tidak disimpan secara layak dan tindakan pencegahan yang ketat perlu diterapkan pada pekerjaan semacam ini. Jadi hanya galur-galur non-patogenik yang dipergunakan sebagai inang atau galur-galur lain yang dapat tumbuh dalam kondisi laboratorium. Namun demikian, hal ini tidaklah menyurutkan para saintis untuk terus memperbaiki kualitas penelitian di bidang rekayasa genetika semata-mata adalah demi kemaslahatan bersama. Pada akhirnya, kita harus mempertimbangkan masalah-masalah sosial, etika dan moral ketika teknologi gen menjadi lebih ampuh.

2.4. Perkembangan sejak diperkenalkannya Glofish

Glofish terus berhasil dipasarkan di seluruh Amerika Serikat. Sejak diperkenalkan pada akhir 2003, belum ada laporan dari segala keprihatinan ekologi terkait dengan penjualan mereka.
Selain ikan zebra neon merah, merek dagang "Starfire Red", Yorktown Teknologi merilis ikan zebra neon hijau dan ikan zebra neon oranye-kuning di pertengahan 2006. Pada tahun 2011, ikan zebra neon biru dan ungu dibebaskan. Garis-garis ikan merek dagang "Listrik Hijau", "Sunburst Oranye", "Cosmic Biru", dan "Galactic Purple", dan menggabungkan gen dari karang laut. Pada tahun 2012, Yorktown Teknologi memperkenalkan berbagai baru "Listrik Hijau" Glofish, berasal dari spesies ikan yang berbeda, yang tetra hitam. Hal ini diikuti oleh "Listrik hijau "Barb, yang merupakan berbagai harimau duri. Pada 2013, Yorktown Teknologi memperkenalkan "Sunburst Oranye" Tetra dan "Moonrise pink" Tetra, pertama ikan merah muda neon untuk dipasarkan. Meskipun spekulasi penggemar akuarium bahwa telur tekanan diperlakukan untuk membuat mereka subur, telah ditemukan beberapa Glofish memang subur dan akan mereproduksi dalam lingkungan penangkaran. Namun, Lisensi Glofish Fluorescent Fish menyatakan "Disengaja pembibitan dan / atau dijual, barter, atau perdagangan, setiap keturunan Glofish ikan hias neon sangat dilarang. "

Penjualan atau kepemilikan Glofish tetap ilegal di California karena peraturan yang membatasi ikan semua rekayasa genetika. Peraturan tersebut diterapkan sebelum pemasaran Glofish, sebagian besar karena kekhawatiran tentang tumbuh cepat bioteknologi salmon. Meskipun Komisi Ikan dan Game menolak untuk memberikan pengecualian (semata-mata atas dasar etika) pada bulan Desember 2003, kemudian berbalik arah dan memutuskan untuk bergerak maju dengan proses pembebasan Glofish dari peraturan tersebut. Namun, karena penafsiran Negara dari Kualitas Lingkungan UU California, Yorktown Technologies diberitahu oleh pengacara negara yang pertama kali akan perlu untuk menyelesaikan studi yang bisa menghabiskan biaya ratusan ribu dolar dan waktu bertahun-tahun untuk menyelesaikannya. Menurut situs web perusahaan, mereka sejauh ini menolak untuk melakukan studi ini.
Kanada juga melarang impor atau penjualan ikan, karena apa yang mereka laporkan adalah kurangnya informasi yang cukup untuk membuat keputusan yang berkaitan dengan keselamatan.

Impor, penjualan dan kepemilikan ikan ini tidak diijinkan dalam Uni Eropa. Pada tanggal 9 November 2006, bagaimanapun, 'Kementerian Perumahan Belanda, Tata Ruang dan Lingkungan Hidup (VROM) menemukan 1.400 ikan neon, yang dijual di berbagai toko akuarium.
Pada bulan Januari 2009, US Food & Drug Administration diformalkan rekomendasi mereka untuk hewan rekayasa genetika. rekomendasi tidak mengikat ini menjelaskan cara di mana FDA mengatur semua hewan GM, termasuk Glofish.

Penelitian yang dipublikasikan pada tahun 2014 menilai keamanan lingkungan yang terkait dengan Glofish. Satu kertas menyimpulkan bahwa ada sedikit risiko invasi ke lingkungan. Sebuah studi kedua menyimpulkan bahwa tidak ada perbedaan risiko antara Glofish dan tipe liar danios. 

2.5. Menggunakan eksperimental lainnya

Ikan zebra neon juga telah digunakan untuk penelitian eksperimental lainnya. Para perubahan dalam gen ikan zebra telah memberikan organisme kemampuan untuk berpendar sebagai bio-indikator. Kemampuan genetik ini telah digunakan untuk mendeteksi polusi dan bahankimia lainnya.
Bahan kimia yang meniru estrogen alami memiliki efek terdokumentasi dengan baik pada sistem reproduksi vertebrata, biasanya bertindak sebagai pengganggu endokrin, dan Glofish fluoresensi digunakan untuk mendeteksi tingkat bahan kimia estrogenik. Para peneliti menemukan bahwa otot-otot seperti jantung memiliki lebih besar efek estrogen dari hati. Menggunakan Glofish sehingga dapat memberikan wawasan endokrin mengganggu tindakan kimia.
Sentimen pengecer akuarium terhadap Glofish juga telah digunakan sebagai indikator reaksi publik untuk bioteknologi pertanian controversial

2.6. Perubahan Kesuburan

Glofish telah mengurangi kesuburan dibandingkan dengan spesies, mungkin karena biaya energi yang lebih tinggi terkait dengan fluoresensi, bukan fungsi tubuh lainnya.

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

rekayasa genetika modern menggunakan teknologi DNA rekombinan. Rekombinasi dilakukan secara in vitro (di luar sel organisme), sehingga dimungkinkan untuk memodifikasi gen-gen spesifik dan memindahkannya di antara organisme yang berbeda seperti bakteri, tumbuhan dan hewan ataupun dapat mencangkok (kloning) hanya satu jenis gen yang diinginkan dalam waktu cepat.

DNA rekombinan yang diproduksi dengan cara buatan itu dapat berbahaya jika tidak disimpan secara layak dan tindakan pencegahan yang ketat perlu diterapkan pada pekerjaan semacam ini.