Bioteknologi – Pengertian, Sejarah, Jenis, Contoh, Manfaat & Dampak

Istilah bioteknologi bukan hal baru dan sudah tentu lazim kita dengar. Penerapan cabang ilmu ini sangatlah dekat dengan kehidupan sehari-hari manusia, karena bioteknologi dirancang dan dikembangkan untuk membantu serta mempermudah kehidupan manusia.

Ada banyak sekali manfaat yang bisa dirasakan manusia dengan adanya bioteknologi. Seiring berkembangnya waktu penerapan bioteknologi juga kian meluas, akan tetapi juga mempunyai dampak buruk sehingga perlu berbagai upaya untuk meminimalisir dampak tersebut.

Sejarah Bioteknologi

Bioteknologi sebenarnya sudah dikenal sejak lama, meski pada masa lalu belum dikenal istilah seperti saat ini. Bahkan sejak ribuan tahun lalu manusia telah menerapkan contoh sederhana dari bioteknologi dalam kehidupan mereka. Misalnya pada abad ke-19 Masehi orang-orang sudah paham tentang cara pembuatan roti, yoghurt, keju, cuka, kecap, dan tempe.

Lebih jauh lagi, orang Babilon dan Sumeria sudah mulai mengonsumsi bir sejak abad 6000 Sebelum Masehi (SM), sedangkan orang Mesir telah mahir membuat adonan kue asam pada tahun 4000 SM. Semua proses pembuatan makanan dan minuman tersebut merupakan penerapan dari bioteknologi, meski pada pada masa lalu belum diartikan seperti itu.

Pengetahuan tentang bioteknologi baru muncul pada sekitar tahun 1857 hingga 1876. Pada saat itu Louis Pasteur melakukan penelitian tentang fermentasi yang dihasilkan dari bantuan mikroorganisme. Berkat penelitian itulah Pasteur kemudian dikenal sebagai Bapak Ilmu Bioteknologi.

Selanjutnya, pengertian bioteknologi mulai dikenal oleh masyarakat luas pada tahun 1919. Ilmuwan berkebangsaan Hungaria bernama Karl Ereky adalah orang yang pertama kali menggunakan istilah tersebut untuk merujuk terhadap interaksi biologi dan teknologi yang dilakukan oleh manusia.

Adapun interaksi yang dimaksud adalah pemanfaatan ilmu biologi terhadap teknologi. Penggabungan antara kedua ilmu tersebut dilakukan untuk menghasilkan produk bermanfaat bagi manusia dari bahan baku alam. Pada masa tersebut, bioteknologi yang dikenal masih belum semutakhir sekarang.

Sejarah bioteknologi modern kemudian dimulai sekitar sepuluh tahun sejak itu, tepatnya pada tahun 1928. Pada masa itu Alexander Fleming berhasil menemukan antibiotik penicilin dan penicilium. Selanjutnya kedua antibiotik tersebut digunakan sebagai obat untuk mengatasi penyakit kulit manusia akibat gangguan bakteri Staphylococcus aureus.

Pada tahun-tahun berikutnya penicilin dimanfaatkan untuk mengatasi infeksi akibat bakteri yang dialami manusia, tepatnya di tahun 1940. Kemudian pada tahun 1950 dan 1960 antibiotik kembali mengalami pemurnian dengan memanfaatkan strain bakteri. Sejak saat itu mulailah dilakukan produksi besar-besaran untuk menghasilkan penicilin.

Tidak butuh waktu lama sampai akhirnya bioteknologi menjadi inovasi mutakhir dalam sejarah manusia. Tepat pada akhir tahun 1970-an, bioteknologi telah mendunia dan dikenal sebagai satu dari sekian revolusi di bidang teknologi yang sangat berpengaruh dan menjanjikan.

Pengertian Bioteknologi

Secara etimologi bioteknologi berasal dari tiga kata, yaitu bio yang berarti hidup, teknos yang berarti teknologi atau penerapan, dan logos yang berarti ilmu. Dengan begitu bioteknologi dapat diartikan sebagai suatu ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip atau aturan dalam biologi.

Secara sederhana, bioteknologi dapat diartikan sebagai pemanfaatan prinsip-prinsip serta rekayasa terhadap organisme, sistem, ataupun proses biologis untuk meningkatkan atau menghasilkan potensi suatu organisme serta untuk menghasilkan produk dan jasa yang bermanfaat untuk kehidupan manusia.

pohon pisang Pixabay

Menurut Champbell (2008), bioteknologi atau biotechnology merupakan suatu manipulasi organisme sebagai upaya untuk menghasilkan produk yang bersifat baru dan mempunyai nilai manfaat bagi manusia.

Sementara itu menurut Yuwono (2006), bioteknologi adalah penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, serta rekayasa dalam mengolah bahan-bahan dengan memanfaatkan bantuan agensia jasad hidup yang berasal dari komponen-komponen itu sendiri untuk menghasilkan jasa atau barang.

Manfaat Bioteknologi

Seperti telah disebutkan sebelumnya, bioteknologi adalah ilmu yang dirancang untuk menghasilkan banyak manfaat bagi manusia. Berikut ini adalah beberapa manfaat yang bisa diperoleh dengan adanya bioteknologi, yaitu:

  • Menghasilkan antibiotik dengan memanfaatkan jamur melalui serangkaian proses.
  • Meningkatkan hasil produksi dalam bidang perkebunan, pertanian, serta perikanan khususnya yang berkaitan dengan kebutuhan pangan.
  • Mengurangi dampak dari pencemaran lingkungan dengan memanfaatkan mikroorganisme, misalnya bakteri dalam kegiatan daur ulang.
  • Menghasilkan vaksin dengan menggunakan bantuan virus.
  • Membuat pupuk yang terbuat dari bahan-bahan hayati dengan memanfaatkan mikroba untuk membantu proses penyerapan unsur hara.
  • Meningkatkan jumlah spesies dari tumbuhan melalui penerapan proses kultur jaringan.

Jenis Bioteknologi

Meski sudah dikenal prinsip bioteknologi modern, pada kenyataannya kehidupan manusia masih belum lepas dari bioteknologi yang bersifat konvensional.

kultur jaringan Pixabay

Oleh sebab itu bioteknologi dapat dibagi berdasarkan kompleksitasnya menjadi dua jenis, yaitu bioteknologi tradisional atau konvensional dan bioteknologi modern sebagai berikut:

1. Bioteknologi Konvensional (Tradisional)

Bioteknologi konvensional atau tradisional adalah bioteknologi yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia, dan juga proses genetik alami baik berupa mutasi atau rekombinasi genetik. Prinsip bioteknologi ini sudah dikenal sejak ribuan tahun lalu oleh umat manusia.

Adapun manfaat dari bioteknologi konvensional adalah sebagai berikut:

  • Meningkatkan kandungan gizi dari produk pangan baik berupa makanan dan minuman.
  • Membantu proses peningkatan agrobisnis sebagai usaha untuk memproduksi bahan baku.
  • Menambah jumlah lapangan kerja dan meningkatkan penghasilan masyarakat.
  • Menggalakkan produk dari industri rumah tangga.

Penerapan bioteknologi konvesional telah merambah beberapa bidang kehidupan manusia seperti bidang pangan, pertanian, peternakan, dan juga kesehatan serta pengobatan.

a. Pangan

Pemanfaatan bioteknologi konvensional dalam bidang pangan sangatlah banyak. Alasannya adalah bidang ini menjadi awal mula dikenalnya bioteknologi sederhana oleh manusia pada zaman dahulu. Berikut ini adalah beberapa contoh produk bioteknologi dalam bidang pangan, antara lain:

  • Tempe, berbahan baku kedelai yang memanfaatkan enzim Protease dan jamur Rhizopus oligosporus sebagai agen biologinya.
  • Tauco, berbahan baku kedelai dengan memanfaatkan enzim Protease dan agen biologi Aspergillus oryzae.
  • Kecap, berbahan baku kedelai yang memanfaatkan enzim Protease dan agen biologi Aspergillus soyae.
  • Oncom, berbahan baku bungkin kacang dengan menggunakan enzim Protease dan agen biologi Monilia sitophila.
  • Yoghurt, berbahan baku susu dengan memanfaatkan enzim Laktase dan ageni biologi bakteri Streptococchus themophillus atau bakteri Streptococus vulgaris.
  • Keju, berbahan baku susu dengan enzim Lipase dan agen biologi Lactobacillus.
  • Mentega, berbahan baku susu, enzim Lipase, dan juga bakteri Lactobacillus lactis atau bakteri Streptococcus lactis.
  • Tapai ketan, berbahan baku beras ketan dan memanfaatkan agen biologi Saccharomyces cereviceae.
  • Asian, berbahan baku kubis dengan bantuan enzim Laktase dan bakteri Lactobacillus plantarum.
  • Sirup dengan bahan baku gula dengan bantuan enzim Amilase dan bakteri Bacillus subtulis.
  • Nata de coco, berbahan baku air kelapa dengan memanfaatkan enzim Selulase dan bakteri Acetoacter xylinum.
  • Es krim, berbahan baku susu dengan bantuan enzim Laktase dan bakteri Saccharomyces fungilis.

Selain makanan-makanan tersebut, bioteknologi konvensional juga banyak menghasilkan produk berupa minuman. Salah satu diantaranya adalah teh kombucha yang merupakan produk dari fermentasi larutan teh dengan kultur mikroba. Pembuatan teh ini menggunakan enzim Molase sebagai penghasil limbah gula yang berlimpah.

Enzim Molase dikenal sebagai limbah dari pembuatan gula tebu. Meski begitu, kandungan asam organik dan gulanya cukup banyak sehingga bisa dimanfaatkan untuk menjadi sumber nutrisi pada proses fermentasi. Kultur teh kombucha sendiri mengandung cukup banyak bakteri dan khamir.

Beberapa bakteri yang terkandung yaitu Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti, Acetobacter pastenunanus, Brettanamyces bruxellensis. Brettanamyces intermedius, Saccharomuces cerevisiae, Candida formata, Gluconobacter, Mycoderma, Mycotorula, Pichia, Schizosoccharomyces, dan Torula.

Teh kombucha dipercaya dapat mengatasi ketegangan saraf dan jiwa, pengerasan pada pembuluh darah, kelelahan kronis, mencegah penuaan kulit, gangguan buang air, menurunkan kolesterol, mengobati kanker usus, dan juga kanker payudara. Hal itu dikarenakan kandungan berbagai jenis asam dan berbagai vitamin.

b. Pertanian

Pada bidang pertanian bioteknologi konvensional yang biasa dijumpai pada masyarakat antara lain:

  • Hidroponik adalah metode bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tanam.
  • Tanaman mustard alami mengalami proses seleksi oleh manusia, sehingga bisa menghasilkan brokoli, kembang kol, dan kubis.

c. Peternakan

Bioteknologi konvensional juga banyak diterapkan dalam bidang peternakan, contoh penerapannya adalah sebagai berikut.

  • Domba Ankon, yaitu domba yang mempunyai kaki pendek dan bengkok akibat adanya proses mutasi alami.
  • Sapi Jersey, yaitu sapi penghasil susu yang mempunyai kandungan krim jauh lebih banyak setelah mengalami mutasi oleh manusia.

d. Kesehatan

Dalam dunia kesehatan bioteknologi juga banyak dimanfaatkan untuk menghasilkan obat-obatan seperti berikut ini:

  • Antibiotik merupakan produk bidang pengobatan yang dihasilkan dari jamur dan bakteri.
  • Vaksin adalah produk yang berfungsi untuk meningkatkan imunitas tubuh dengan memanfaatkan mikroorganisme ataupun bagiannya yang toksinnya telah dimatikan terlebih dahulu.

2. Bioteknologi Modern 

Bioteknologi modern mulai mengalami perkembangan signifikan setelah struktur DNA ditemukan pada tahun 1950-an. Bioteknologi modern lebih dikenal sebagai jenis bioteknologi yang didasarkan pada rekayasa DNA atau manipulasi genetik dengan memanfaatkan biokimia dan mikroorganisme.

Rekayasa genetik atau genetic engineering adalah manipulasi gen secara langsung untuk suatu tujuan praktis. Salah satu teknik rekayasa genetik adalah DNA rekombian di mana suatu sel disisipkan gen tertentu dengan memanfaatkan teknik kloning atau juga disebut kultur jaringan.

Sebagai contoh adalah microarry DNA yang ditunjukkan pada titik-titik berwarna diartikan sebagai tingkat ekspresi relatif dari 2.400 gen manusia. Analisis microarry biasa dimanfaatkan untuk membandingkan ekspresi gen pada beberapa sampel yang berbeda seperti sampel jaringan normal dan sampel kanker.

Pengetahuan ini kemudian berkembang dan dimanfaatkan sebagai salah satu teknik untuk melakukan penelitian dalam bidang kanker dan penyakit-penyakit lainnya. Seiring perkembangannya, bioteknologi modern kemudian diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan.

a. Teknologi Reproduksi

Teknologi reproduksi merupakan metode perkembangbiakan dengan memanfaatkan alat serta prosedur tertentu. Metode ini dilakukan sebagai upaya peningkatan mutu individu agar menjadi lebih baik sesuai dengan harapan manusia.

Adapun beberapa bentuk penerapan teknologi reproduksi yaitu:

  • Kultur jaringan, metode memperbanyak jumlah tumbuhan dengan melakukan budidaya pada jaringan tertentu agar menjadi individu yang memiliki sifat persis seperti induknya. Metode ini dapat menghasilkan bibit unggul dalam waktu cepat, kuantitas banyak, dan bebas dari penyakit.
  • Inseminasi buatan, metode pembuahan yang dilakukan dengan menggunakan bantuan manusia. Metode inseminasi ini biasanya diterapkan pada ternak sapi dan kadang juga bagi manusia.
  • Fertilisasi in Vitro atau bayi tabung, metode menghasilkan bayi melalui proses pembuahan yang tidak dilakukan di dalam tubuh. Metode ini sering dilakukan oleh pasangan suami istri yang sulit mendapatkan keturunan.
  • Cloning atau pengklonan, metode menghasilkan keturunan yang sangat identik dengan induknya berdasarkan sifat aseksual.
  • Pembastaran, metode persilangan pada organisme yang berasal dari verietas yang berbeda.

b. Radiasi

Radiasi atau biasa juga disebut penyinaran merupakan metode pemanfaatan gelombang elektromagnetik untuk mengawetkan makanan, menghambat proses pertumbuhan tunas tanaman, mencegah buah mengalami kematangan, dan juga sebagai cara untuk menghasilkan mutan.

c. Hidroponik dan Aeroponik

Hidroponik adalah suatu metode bercocoktanam dengan memanfaatkan air dan bahan yang memiliki pori atau porus. Sementara itu aeroponik merupakan suatu metode bertanam dengan cara membiarkan akar tanaman menggantung di udara sehingga akar tersebut tidak menempel pada media tanam apapun.

Berikut ini adalah beberapa kelebihan dari bercocok tanam dengan metode hidroponik serta aeroponik, antara lain:

  • Pertumbuhan tanaman tidak bergantung pada musim dan tempat termasuk ketinggian lokasi dan luas tanah sebagai media tanam.
  • Mutu hasil perkebunan seperti sayur dan buah lebih baik dibanding dengan proses tanam seperti biasa.
  • Pupuk yang digunakan lebih hemat, karena jumlah yang diberikan harus diatur.
  • Hama dan penyakit tanaman yang berasal dari tanah tidak akan menyerang tanaman.

d. Pengobatan

Bioteknologi modern juga biasa diterapkan dalam bidang kesehatan, khususnya dimanfaatkan untuk menghasilkan obat-obatan. Berikut ini adalah beberapa produk bioteknologi dalam bidang pengobatan, yakni:

  • Interferon, obat yang dihasilkan untuk meningkatkan kekebalan tubuh dan melawan infeksi. Biasanya diberikan kepada penderita kanker dan hepatitis.
  • Insulin, hormon buatan yang digunakan untuk mengontrol kondisi kadar gula darah. Hormon ini biasanya disuntikkan untuk penderita diabetes.
  • Vaksin, bahan antigenik yang dimanfaatkan sebagai penghasil kekebalan tubuh terhadap penyakit tertentu. Pemberian vaksin biasa disebut imunisasi atau vaksinasi.
  • Penisilin, antibiotik yang digunakan sebagai obat untuk mengatasi infeksi akibat bakteri dan jamur.
  • Hormon pertumbuhan, hormon yang dibuat sebagai obat untuk mencegah kekerdilan dan sebagai bahan untuk membantu proses penyembuhan.
  • Beta endorfin, hormon buatan yang bermanfaat untuk mengurangi rasa sakit. Hormon ini biasa diberikan untuk penderita gangguan kejiwaan seperti skizofrenia.
  • Aktivator plasminogen, obat yang bermanfaat untuk mencegah stroke dan juga melarutkan darah yang beku.
  • Interleukin 2, protein yang juga bermanfaat untuk mengaktifkan kembali sistem imunitas tubuh.
  • Antibodi monoklonal, antibodi buatan yang digunakan untuk menyerang dan kemudian membunuh sel-sel tumor dan kanker.
  • Enzim, obat yang bermanfaat untuk meningkatkan reaksi atau berfungsi sebagai biokatalisator yang baik. Pemanfaatannya biasa digunakan untuk keperluan manusia dan bidang industri.

Penerapan Bioteknologi

Sesuai dengan tujuannya untuk membantu kehidupan manusia, bioteknologi kini telah dimanfaatkan dalam berbagai bidang atau sektor. Bentuk aplikasi atau penerapan tersebut merambah berbagai bidang mulai dari bidang pangan, pertanian, medis, industri, perairan, dan kehutanan.

bioteknologi Pixabay

1. Bidang Pangan

Penerapan bioteknologi dalam bidang pangan banyak sekali dan hampir semua sudah disebutkan sebelumnya. Produk hasil bioteknologi pun sering dikonsumsi baik dalam bentuk minuman dan makanan. Beberapa diantaranya adalah yoghurt, sirup, roti, dan tempe.

2. Bidang Pertanian dan Kehutanan

Pemanfaatan bioteknologi dalam bidang pertanian dan kehutanan juga sangat beragam. Beberapa diantaranya adalah jenis kedelai yang mempunyai ketahanan terhadap herbisida, tomat hasil manipulasi genetik yang tahan lama dan jagung yang kebal terhadap serangga. Sementara dalam bidang kehutanan adalah metode kultur jaringan.

3. Bidang Kesehatan

Dalam bidang kesehatan aplikasi bioteknologi kebanyakan memanfaatkan teknik rekayasa genetik. Beberapa contoh bioteknologi dalam bidang ini yaitu produksi hormon insulin dengan bantuan bakteri, pemanfaatan sel punca, penemuan vaksin, dan juga pemanfaatan antibodi monoklonal.

4. Bidang Industri

Aplikasi bioteknologi dalam bidang industri antara lain dengan memanfaatkan biomassa untuk melakukan konversi energi serta berbagai produk. Biasanya produk hasil bioteknologi memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Contoh penerapannya adalah proses penghasilan gula, alkohol, enzim, dan sebagainya. 

5. Bidang Kelautan

Senyawa aktif yang dihasilkan oleh organisme laut juga banyak dimanfaatkan untuk kebutuhan dalam dunia medis, pertanian, industri, hingga lingkungan. Ada banyak sekali produk kosmetik yang menggunakan senyawa aktif organisme laut sebagai bahan campurannya dan juga proses restorasi laut.

Dampak Bioteknologi

Bioteknologi tidak hanya hadir dengan sederet manfaat bagi kehidupan manusia, tetapi juga mempunyai dampak positif dan dampak negatif. Berikut ini adalah beberapa dampak positif dan dampak negatif dari bioteknologi.

1. Dampak Positif

Meski memiliki dampak negatif, namun pada kenyataannya bioteknologi menghasilkan berbagai dampak positif bagi kehidupan manusia. Beberapa di antara dampak tersebut tealah disebutkan sebagai manfaat bioteknologi.

Berikut ini merupakan dampak positif dari bioteknologi, antara lain:

  • Menghasilkan produk makanan yang inovatif dengan memanfaatkan bantuan bakteri dan jamur. Proses ini biasanya dikenal sebagai fermentasi.
  • Membantu untuk meciptakan tanaman yang bersifat kebal terhadap hama yang sering menyerang tanaman sejenisnya. Dengan begitu kualitas tanaman yang dihasilkan lebih tinggi.
  • Menghasilkan penemuan baru dalam bidang medis seperti berbagai jenis obat-obatan dan vaksin yang menggunakan bantuan virus yang sudah dinonaktifkan.
  • Membantu proses perkembangbiakan pada makhluk hidup melalui berbagai cara dan biasanya individu yang dihasilkan mempunyai ketahanan yang lebih baik.

2. Dampak Negatif

Bioteknologi juga mempunyai dampak negatif bagi kehidupan. Hal ini sebenarnya wajar, khususnya pada beberapa jenis produk hasil penerapan bioteknologi.

Berikut ini adalah beberapa dampak negatif dari bioteknologi, yaitu:

  • Memicu hilangnya plasma nutfah dalam hal ini makhluk hidup β€˜normal’, karena yang diproduksi dan dibudidayakan hanya makhluk hidup unggul saja.
  • Menyebabkan alergi terhadap tubuh. Gen asing yang digunakan sebagai bahan untuk membuah makanan dan minuman, serta obat-obatan biasanya ada yang tidak bisa diterima oleh tubuh.
  • Mengakibatkan kerusakan pada ekosistem, karena kondisi normal lingkungan mengalami perubahan seperti keberadaan kapas Bt yang mengurangi populasi ulat dan kupu-kupu.
  • Mencemari lingkungan, karena air sisa produksi makanan bioteknologi seringkali dibiarkan tergenang begitu sajadalam waktu yang cukup lama.
  • Mengganggu aktivitas otak khususnya produk minuman yang mengandung alkohol seperti anggur, bir, air tape, dan wiski.

Penanggulangan Bioteknologi

Adanya dampak negatif yang ditimbulkan oleh bioteknologi membuat manusia terus berusaha untuk melakukan berbagai cara mengatasi kondisi tersebut. Berikut ini adalah beberapa cara yang biasa diterapkan untuk mengatasi dampak buruk bioteknologi, yakni:

  • Menyediakan bak khusus sebagai penampungan dan penyaring untuk limbah dan air limbahnya, khususnya sisa dari proses pembuatan tempe. Bak tersebut juga dibiarkan tertutup agar baunya tidak tersebar kemana-mana.
  • Menyediakan bak pengumpul sebagai media untuk menampung air limbah yang sudah disaring pada bak penampungan sebelumnya.
  • Memproduksi bahan pangan tidak dalam jumlah yang berlebihan.