Is Helianti’s Weblog

berbagi ilmu, berbagi semangat, berbagi dunia

Genom Mikroba, Proyek Masa Depan Manusia

Posted by ishelianti on November 9, 2007

Genom Mikroba, Proyek Masa Depan Manusia

Sumber: Kompas, 27 April 2003

Oleh: Is Helianti

Kemajuan dan penemuan baru di bidang bioteknologi memang luar biasa. Ditemukan DNA polymerase yang tahan panas dengan kemampuan membaca yang akurat, juga alat sekuens DNA pipa kapiler yang memungkinkan membaca sekuens DNA dengan banyak sampel, menyebabkan penelitian pembacaan genom menghasilkan prestasi yang luar biasa. Selesainya proyek pembacaan genom manusia mungkin tak terbayangkan akan secepat ini pada satu dekade lalu. Akan tetapi, ambisi negara-negara maju tak hanya berhenti pada pembacaan genom manusia. Amerika, Eropa, disusul Jepang, sekarang tengah giat melakukan pembacaan genom mikroba. Tentu banyak alasan yang membuat negara-negara maju ini bersaing dalam pembacaan genom mikroba.

Mikroba (meliputi virus, archaea, bakteri, jamur, dan protozoa), dapat dikatakan sebagai makhluk tertua dengan diversitas terbanyak di planet bumi. Mereka menempati 60 persen lebih biomassa dan telah hidup berevolusi paling tidak 3,8 miliar tahun. Mikroba memang dapat bertahan pada kondisi nyaman, ekstrem panas, dingin, berkonsentrasi garam tinggi, asam, basa, tekanan tinggi, bahkan di daerah-daerah yang mendekati kemustahilan untuk hidup makhluk hidup lain seperti lingkungan dengan radioaktivitas tinggi.

Makhluk cerdas

Diversitas yang beragam dan dapat ditemui di bermacam habitat ini membuktikan, bahwa mikroba adalah makhluk cerdas yang dapat beradaptasi dengan segala jenis lingkungan. Dengan kata lain mereka telah berhasil memecahkan segala persoalan di lingkungan yang mengancam eksistensinya -suatu hal yang masih dicari jawabannya oleh para ilmuwan sekarang.

Maka pembacaan genom berbagai jenis mikroba diharapkan dapat membantu manusia untuk mencari solusi persoalan pemulihan lingkungan, pertanian, pengobatan, penyediaan energi dan bahan bakar, sekaligus memahami sejarah kehidupan di planet bumi ini.

Secara teknis, karena genom mikroba jauh lebih kecil dan lebih sederhana daripada genom manusia (berkisar 0.6 Mega base pair sampai 10 Mega base pair, bandingkan dengan genom manusia yang lebih dari 3000 Mega base pair) proyek pembacaan genom satu jenis mikroba hanya akan memakan bilangan minggu bahkan mungkin hari.

Namun, dampaknya terhadap industri dan kemajuan sains dan teknologi tak kalah dahsyat dengan proyek genom manusia. Inilah yang membuat negara-negara maju tak membuang waktu untuk segera melakukannya.

Saat ini sekurangnya ada 20 jenis mikroba prokaryotes yang telah selesai pembacaannya, dan dipublikasikan secara terbuka. Proyek pembacaan genom hanyalah pintu gerbang untuk menguak segala rahasia kehidupan suatu organisme sekaligus harapan aplikasi di masa datang yang sangat menjanjikan.

DNA sekuens dari genom suatu makhluk hidup adalah blue print genetiknya. Sekuens keseluruhan DNA (genom) mengandung gen-gen yang menginstruksikan pembuatan protein-protein tertentu untuk membentuk struktur makhluk hidup, sekaligus agar secara keseluruhan struktur tersebut dapat berfungsi dengan baik dalam merespons lingkungannya.

Dengan mempelajari bagaimana genom memprediksikan fungsi suatu gen, maka manusia dapat memprediksikan pula biologi suatu organisme. Lompatan besar dalam peningkatan mutu vaksin, perbaikan alat untuk mendiagnosis penyakit, penemuan obat-obatan baru, penemuan biokatalis untuk industri, dan lain-lain, menjadi keniscayaan.

Berikut beberapa contoh mikroba yang telah selesai pembacaan genomnya, dan prospek yang diharapkan saat ini dan di masa datang.

Pengubah zat pati

Clostridium acetobutylicum adalah bakteri yang dapat mengubah zat pati menjadi pelarut organik aseton dan butanol yang sangat bermanfaat untuk industri. Pembacaan genom bakteri ini selesai pada tahun 1999. Dari informasi genomnya para ilmuwan berharap dapat memahami biokimia dari bakteri ini, sekaligus meneliti kemungkinan menggantikan proses produksi pelarut organik dengan menggunakan enzim rekombinasi dari bakteri ini dalam skala industri. Saat ini proses produksi aseton dan butanol bersandar pada pemakaian minyak dan gas.

Beberapa spesies lain dari genus bakteri ini seperti Clostridium tetani dan Clostridium botulinumi bersifat patogen, yaitu menyebabkan infeksi tetanus dan memproduksi racun botulism. Karena itu, perbandingan genom berbagai spesies bakteri ini akan memperdalam tentang apa yang membuat bakteri patogen ini menjadi berbahaya bagi manusia.

Tahan radioaktif

Deinococcus radioduran adalah mikroba yang dapat bertahan di lingkungan radio aktif berdosis tinggi yang membunuh hampir semua makhluk hidup lain. Bakteri ini dapat bertahan hidup pada tingkat radiasi 1,7 juta rad yang membuat bakteri E coli, kecoak (dan manusia) tak mungkin bertahan hidup (Nature, 2000). Informasi genom bakteri ini sangat potensial untuk proses bioremediasi seperti pembersihan lingkungan dari limbah radioaktif, logam berat, atau senyawa kimia organik. Saat ini para peneliti di Amerika Serikat sedang mengeksplorasi kapabilitas bakteri D radioduran dengan menambah gen dari organisme lain. Tambahan gen ini mengkodekan protein yang bisa mengubah logam berat menjadi biomassa yang lebih netral dan menguraikan zat organik berbahaya seperti toluene.

Diharapkan pula dengan mempelajari genom mikroba, manusia dapat lebih memahami proses terjadinya sel kanker yang diakibatkan oleh kerusakan DNA, sekaligus menemukan obat atau cara pengobatan kanker baru. Soalnya mikroba ini sanggup memperbaiki DNA-nya sendiri yang rusak karena pengaruh radiasi.

Penghasil gas metan

Archaea Methanococcus jannaschii adalah mikroba yang dapat menghasilkan gas metan. Mikroba ini ditemukan di lingkungan berasap hydrothermal, tanpa cahaya, tanpa oksigen, tanpa sumber zat karbon. Sifat yang sangat tidak biasa yang dimiliki oleh mikroba ini membawa pada kesimpulan bahwa domain makhluk hidup tidak hanya prokaryotes dan eukrayotes, tetapi ada domain baru yang terdiri dari mikroba yang berpenampilan prokaryotes, tetapi tak memiliki sifat prokaryotes sama sekali. Para ilmuwan mengelompokkan mikroba seperti ini dalam domain baru yaitu Archaea.

Klasifikasi makhluk hidup menjadi tiga domain adalah suatu revolusi penting dalam ilmu biologi. Selesainya pembacaan genom mikroba itu diharapkan mampu menjawab metode baru untuk menghasilkan bahan bakar. Dengan itu sekaligus diharapkan menjawab teka-teki kehidupan di awal terjadinya planet bumi, karena mikroba ini hidup di lingkungan yang persis dengan awal terbentuknya planet bumi.

Mikroba lain seperti Nitrosomonas europaea, Prochlorococcus marinu, Rhodopseudomonas palustris adalah organisme yang menjadikan karbon dioksida sebagai satu-satunya sumber nutrisi zat karbonnya. Mikroba-mikroba ini diduga mempunyai peranan penting dalam perubahan iklim. Dengan demikian informasi yang didapat dari genom mikroba-mikroba ini diharapkan mampu berperan mengatasi pemanasan global (global warming) dengan menstabilkan jumlah karbon dioksida di atmosfer.

Dari informasi genom mikroba yang telah selesai pembacaannya, para peneliti menemukan bahwa masih ada 40persen lebih dari open reading frame (gen yang potensial mengkodekan suatu protein) yang masih belum diketahui fungsi dan nilainya karena tidak ditemukan kemiripan dengan gen-gen yang telah dikumpulkan di data base. Ini adalah ladang baru penelitian yang luar biasa sulit sekaligus menantang dan mendorong terbentuknya bidang ilmu baru. Para peneliti ditantang untuk dapat memprediksi fungsi suatu protein hanya dari susunan DNAnya.

Proyek genom mikroba sampai saat ini memang hanya milik negara-negara maju bermodal besar. Aplikasi dahsyat dan kemajuan sains yang dijanjikan oleh proyek ini memang di depan mata. Namun, mudah-mudahan masa depan yang cerah ini bukan hanya milik manusia di negara yang bermodal besar. Indonesia tak kalah kaya dengan mikroba yang potensial untuk kehidupan masa depan. Mungkin “hal kecil” yang bisa kita lakukan sekarang hanyalah bagaimana agar sumber daya alam yang berharga tersebut kita jaga tanpa takut untuk mengembangkannya. Juga penumbuhan sumber daya manusia agar mempunyai kapabilitas tak kalah dengan SDM di negara maju harus tetap dilakukan secara kontinu.

(Oleh Dr Is Helianti Pengamat tren bioteknologi dan peneliti ISTECS. Sekarang staff peneliti di BPPT)

Advertisements

2 Responses to “Genom Mikroba, Proyek Masa Depan Manusia”

  1. A1-6035 eldirani said

    jadi sebenarnya, bagaimana cara praktis untuk menggambarkan sebuah genom itu? banyak mahasiswa biologi yang masih rancu memahami genom. ya… memang tidak bisa dipungkiri, sel saja sudah unit terkecil dari kehidupan, yang mata kita sudah tidak dapat beresolusi untuk itu, apa lagi genom yang keberadaannya menurut para ahli itu dalam sel….

  2. ishelianti said

    maaf baru dibalas ya?
    tentang genom, bagaimana kalau memberi gambaran seperti ini?
    genome suatu makhluk hidup itu ibarat kalung untaian mutiara dan mungkin ada aksesorinya yang bukan mutiara.
    satu biji mutiara adalah satu gen.
    aksesori yang bisa jadi berselang-seling dengan butir mutiara memang bukan gen (dalam sel manusia misalnya) tapi dia adalah
    komponen penting dalam membuat genom itu utuh (epigenetik)..

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: