bioteknologi akuatik
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
1/46
MAKALAH
BIOTEKNOLOGI AKUATIK
Disusun untuk memenuhi tugas Matakuliah Bioteknologi
yang dibina oleh
Oleh:
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
2/46
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Hampir 75% permukaan bumi ditutupi oleh air, sehingga sudah tidak asing
bagi kita untuk mengetahui bahwa perairan merupakan lingkungan yang kaya
akan sumber aplikasi bioteknologi dan memberikan solusi potensial beberapa
masalah penting. Organisme akuatik dapat hidup pada rentangan kondisi ekstrim,
seperti pada laut kutub yang sangat dingin, tekanan yang sangat tinggi pada dasar
laut dalam, salinitas tinggi, temperatur yang tinggi, dan kondisi minim sinar
matahari. Berdasarkan hal tersebut, organisme akuatik berkembang melalui jalur
metabolisme yang menakjubkan, mekanisme reproduksi dan adaptasi sensori.
Organisme ini memiliki kekayaan inormasi genetik unik dan aplikasi yang
potensial.
!erdapat beberapa potensi masa depan dalam kajian bioteknologi akuatik
karena perairan merupakan salah satu area bioprospek kajian global dalam upaya
menemukan spesies akuatik yang belum pernah terungkap sebelumnya yang
mungkin memiliki nilai komersil. "ingkungan perairan seperti lautan dunia
merupakan sumber kekayaan keanekaragaman hayati yang sangat luar biasa#
untuk dapat bertahan hidup organisme laut harus mampu mengatasi tekanan
ekstrim, suhu yang tinggi, salinitas, dan kondisi lingkungan lainnya. Oleh karena
itu potensi untuk menemukan protein baru dan senyawa bioakti yang memiliki
potensi komersil pada organisme laut ini sangat tinggi. $ebagai ontoh, lebih dari
&' perusahaan melakukan bioprospek di benua (rtik, dan berharap dapat
memanaatkan kekayaan baru organisme (rtik dalam es, air dan tanah dibawah
lapisan es. $ektor perikanan seara praktis mengembangkan spesies ikan dengan
modiikasi genetik, akan terus berlanjut untuk mengembangkan area bioteknologi
akuatik untuk memberikan ketersediaan sumber makanan dengan protein tinggi.
Dalam bahasan ini, kita menyadari banyaknya aspek mengagumkan dari
bioteknologi akuatik dengan mengeksplor bagaimana organisme perairan tawar
dan laut dapat digunakan untuk aplikasi bioteknologi. Olehkarena itu dai dalam
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
3/46
makalah ini akan dibahas lebih lanjut hal yang berkaitan dengan pentingnya
bioteknologi akuatik serta aplikasinnya.
B. Ruu!an Ma!alah
". Bagaimanakah okus kajian bioteknologi akuatik)#. Bagaimanakah peran akuakultur *budidaya perairan+ dalam meningkatkan
suplai sumber pangan dunia melalui aplikasi bioteknologi serta nilai
ekonomisnya). Bagaimanakah praktik budidaya perikanan serta ino-asi untuk
meningkatkan kualitas akuakultur)
&. Bagaimanakah halangan dan keterbatasan akuakultur)5. Bagaimanakah perkembangan akuakultur masa kini dan masa depan serta
teknik aplikasinya). Bagaimanakah aplikasi bioteknologi akuatik dalam bidang kesehatan dan
lingkungan)$. Tu%uan
". Menjelaskan okus kajian bioteknologi akuatik #. Menjelaskan peran akuakultur *budidaya perairan+ dalam meningkatkan
suplai sumber pangan dunia melalui aplikasi bioteknologi serta nilai
ekonomisnya. Menjelaskan praktik budidaya perikanan serta ino-asi untuk meningkatkan
kualitas akuakultur &. Menjelaskan halangan dan keterbatasan akuakultur 5. Memaparkan perkembangan akuakultur masa kini dan masa depan serta
teknik aplikasinya. Menjelaskan aplikasi bioteknologi akuatik dalam bidang kesehatan dan
lingkungan
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
4/46
BAB II
ISI
A. &'ku! Ka%(an B('tekn'l'g( Akuat(k
"autan telah menjadi sumber makanan dan sumber daya alam selama
ribuan tahun. (kan tetapi, pertumbuhan polulasi manusia, penangkapan ikan
seara besar/besaran, dan penurunan kondisi lingkungan telah menyebabkan
jatuhnya industri perikanan, yang turut memberikan tekanan bagi beberapa spesies
dan strain sumber daya laut. Meskipun ilmuwan telah mempelajari banyak hal
tentang biologi kelautan, organisme laut yang sangat luas bahkan sampai
mikroorganisme yang ada didalamya, masih belum banyak yang teridentiikasi.
Diperkirakan sekitar 0'% organisme di bumi hidup dalam ekosistem akuatik.
Hal ini jelas menunjukakn bahwa perlu adanya banyak penelitian lebih
lanjut mengenai kekayaan potensi laut yang dikombinasikan dengan keadaan
semakin meningkatnya populasi manusia, kebutuhan medis, dan okus lingkungan
terhadap bumi membuat sains akuatik menjadi kajian yang menarik untuk diteliti
lebih lanjut. 1kosistem akuatik mungkin memiliki jawaban atas beberapa masalah
global. 2ajian bioteknologi akuatik di (merika serikat memprioritaskan penelitian
untuk mengeksplorasi pemanaatan organisme akuatik diantaranya untuk3
Meningkatan suplai sumber pangan dunia
4emugaran dan perlindungan ekosistem laut
Mengidentiikasi senyawa baru yang berguna untuk kesehatan manusia
dan perawatan medis Meningkatkan keamanan dan kualitas makanan laut
Menemukan dan mengembangkan produk baru dan aplikasinya dalam
indusri kimia Menari pendekatan baru untuk monitoring dan pengobatan penyakit
Meningkatkan pengetahuan proses biologi dan geokimia lingkungan
perairan.
B. A)ua*ulture +,u-(-aa /era(ran0: Men(ngkatkan Su/la( Su,er Pangan
Dun(a elalu( A/l(ka!( B('tekn'l'g(
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
5/46
4opulasi manusia saat ini menapai , milyar jiwa dan diperkirakan
berpotensi untuk terus bertambah hingga menapai , milyar di tahun 6'5'.
2ehidupan manusia yang terus meningkat menyebabkan semakin meningkatnya
gaya hidup berstandar tinggi untuk memenuhi kebutuhannya sehingga saat ini
munul banyak keenderungan untuk mendapatkan makanan bergii tinggi seperti
daging dan seaood. 4ermintaan dunia terhadap hasil a8uaulture diperkirakan
akan meningkat 7'% selama ' tahun terakhir. A)ua*ulture *budidaya perairan+
merupakan pengolahan hasil perairan, seperti pengolahan ikan, kerang dan
tumbuhan akuatik untuk tujuan rekreasi atau komersil. 2hususnya, marine
a8uaulture *budidaya kelautan+ disebut mariculture.
2ebutuhan akan hasil laut terus meningkat baik untuk seaood ataupun
hasil lainnya selama ' tahun terakhir ini dan untuk menukupinya dibutuhkan
sekitar 5'/0' juta ton. Hal tersebut menyebabkan, penagkapan ikan yang
berlebihan, peruskaan habitat dan eksploitasi hasil laut oleh perusahaan perikanan
berdampak pada penurunaan produksi laut dunia dan ketersediaan pangan.
Menurut organisasi pangan dunia *9(O+, diperkirakan sekitar setengah dari
persediaan ikan telah dianggap tereksploitasi penuh dan sekitar '% dianggap
mengalami o-ereksploitasi, habis dan mengalami pemulihan. (pabila permintaan
terus berkelanjutan dan terus meningkat maka akan mengakibatkan penurunan
kualitas lingkungan perairan yang dapat berakibat kekurangan ikan dan kerang/
kerang konsumsi. Melalui akuakultur diharapkan dapat meniptakan kondisi
lingkungan perairan yang tetap terjaga dengan melakukan upaya pengolahan
sumber daya laut yang lebih baik sehingga dapat mengatasi masalah ini.
N(la( ek'n'( akuakultur
(kuakultur di (merika merupakan salah satu industri yang mengalami
pertimbuhan lebih dari : ; milyar setiap tahunnya, yang hanya menukupi 5%
kebutuhan suplai makanan laut dunia. (kuakultur di (merika mengalami
peningkatan dua kalilipat pada ;' tahun terakhir dan menghasilkan ;'' tumbuhan
dan hewan laut yang berbeda. Beberapa negara di dunia juga seara akti
mengembangkan akuakultur seara praktis.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
6/46
yang memproduksi hasil laut, diikuti oleh =ndia, >ietnam, =ndonesia, !hailnd,
Bangladesh, ?orwegia,
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
7/46
(plikasi akuakultur sangat ber-ariasi dan hel tersebut tergantung pada
aktor/aktor seperti spesies apa yang ingin dibudidayakan, aktor siklus hidup
suatu spesies, aktor lingkungan yang dibutuhkan untuk tumbuh, dan waktu yang
dibutuhkan untuk mempersiapkan kematangan ikan hingga siap dijual di pasar.
$ebagai ontoh telur/telur ikan salmon dan spermanya diambil seara manual dari
stok benih ikan salmon dewasa. Hal tersebut dilakukan sebagai upaya untuk
mengontrol kualitas dan kesehatan ikan yang diproduksi. 4ertumbuhan ikan,
kesehatan, kualitas dan warna daging ikan merupakan hal/hal yang perlu
diperhatikan oleh pembudidaya ikan.
Dalam praktik pembudidayaan ikan biasanya telur/telur ikan akan
diertilisasikan di dalam sebuah wadah sampai embrio menetas yang disebut
Cry, kemudian dipindahkan di akuarium yang lebih besar dengan air mengalir.
2ebanyakan inisiasi pembudidayan ikan didalam ruangan dalam rangka
Cperawatan. =kan biasanya dapat lepas dari perawatan intensi apabila sudah
menapai ukuran sebesar jari manusia atau biasa disebut smolts yang selanjutnya
akan dipindahkan pada wadah konsentrasi yang disebut raeways dan bisa
diletakkan di dalam ruangan atau diluar ruangan *Eambar ;+. Raceways biasanya
merupakan tangki yang didesain saling terhubung dan dialairi air seara terus
menerus. !ipe raeways seperti ini sangat penting untuk budidaya ikan salmon
dan ikan trout *semaam ikan air tawar+ yang biasanya bertahan hidup dengan
melawan arus. Dengan membuat lingkungan mini yang mirip aslinya, akuakultur
berusaha memberikan lingkungan alami bagi ikan sehingga mendukung
pertumbuhan karakter isik yang sama dengan ikan di alam, seperti perkembangan
sistem otot dan instingnya.
Beberapa spesies ikan dibesarkan dalam tangki raeways hingga menapai
ukuran yang bisa dijual di pasaran, atau bisa juga dipindahkan ke kolam dangkal
keil untuk pertumbuhan lebih lanjut sebelum dipanen. ntuk spesies tertentu
termasuk salmon, setelah ikan menapai ukuran sedang. =kan tersebut dibesarkan
hingga menapai kematangan seksual di dalam kandang berjaring, atau tanah
berpagar yang tampak seperti danau, kolam keil atau estuaria. 4eternak kerang
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
8/46
umumnya menggunakan sistem kandang berjaring sebagai tempat pembibitan
dengan sejumlah besar perawatan intesnsi untuk kerang yang belum matang
Eambar ;.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
9/46
4eternakan salmon merupakan ontoh yang sangat bagus untuk proses perbesaran.
!elur dan sperma dari indukan unggul dibiakkan untuk pertumbuhan yang epat
selam ertilisasi, dan menghasilkan embrio yang kemudian dipelihara selama ;6
sampai ;0 bulan di dalam tanki sampai menapai ukurang sebesar jari manusia.
$elanjutnya ikan dengan ukuran tersebut dipindahkan kesuatu tempat berjading
yang terletak di laut atau teluk dekan garis pantai. $elama proses ini, pakan
salmon biasanya berupa pelet yang terbuat dari ampuran ikan haring, minyak
ikan dan produk ternak *seperti tulang, sisa daging, dan sejenisnya+. 4akan yang
diberikan juga mengandung antibiotik, dan pewarna tambahan sehingga dapat
membuat salmon tanpak kemerahan, kemudian ikan juga diletakkan di bak yang
mengandung pestisida untuk menghilangkan kutu dan parasit laut. Dalam
pembudidayaan ikan juga dapat dilakukan modiikasi pakan misalnya pakan yang
terbuat dari sayuran yang kemudian dapat dibandingkan keektiannya dalam
produksi ikan.
In'1a!( -ala ,u-(-aa /er(kanan
Banyak pendekatan ino-ati yang dapat digunakan untuk pertumbuhan
ikan sampai sekarang masih terus dikembangkan. $ebagai ontoh di >irginia
barat, biologiwan memanaatkan sisa sumber tambang batubara yang melimpah
dari gunung setempat. (ir yang dingin dari pegunungan tersebut dan air tawar
selama musim semi dilewatkan jalur tertentu untuk mengisi beberapa sisa sumber
batubara, sehingga menyediakan lingkungan yang bagus untuk pertumbuhan ikan
orel pelangi *rainbow trout+. 4endekatan ini juga penting untuk pengolahan
Eambar 6. Budidaya kerang
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
10/46
lingkungan akibat penambangan batubara yang pada umumnya kurang
bermanaat.
paya ino-asi budidaya ikan lainnya dapat dilakukan dengan polikultur,
atau biasa disebut akuakultur terintegrasi, yaitu budidaya yang membiakkan lebih
dari satu spesies pada lingkungan terkontrol yang sama. 4embiakan spesies yang
memiliki kebutuahan nutrisi yang sama dalam satu habitat adalah salah satu ara
yang dapat mengoptimalkan sumber air. 4olikultur seara praktis dapat juga
menggunakan spesies yang sangat berbeda seperti dengan membiakkan ikan
dengan kerang bersama/sama, atau ikan dengan tumbuhan laut tertentu. $ebagai
ontoh, membudidayakan ikan gurame bersama dengan selada air merupakan
salah satu pendekatan polikultur yang eekti. (kar dari selada air menyerap
nutrisi dan produk sisa ikan *seperti nitrogen+ dari air yang dimanaatkan sebagai
pupuk alami untuk mendukung pertumbuhan selada air.
4endekatan budidaya melalui polikultur juga bisa dilakukan dengan sistem
hidroponik, yaitu suatu sistem yang menggunakan sedikit air yang terus mengalir
untuk menumbuhkan tanaman sayur *seperti tomat dan brokoli+ atau herbs
*kemangi dan lokio+ yang dikultur di rak/rak dimana air sisa dari tanki ikan dapat
dialirkan. 4olikultur dan hidroponik seringkali digunakan bersama ketika ikan
gurame atau lele dibiakkan bersama tumbuhan tilapia. $elain itu ino-asi dalam
budidaya perikan dapat dilakukan dengan upaya berikut3
a. Men(ngkatkan kual(ta! !tra(n untuk akuakultur
$alah satu strategi yang digunakan untuk meningkatkan kualitas budidaya
ikan adalah dengan menungkatkan kualitas strain. 4eningkatan kualitas strain
ikan dapat dilakukan pada tingkat molekuler materi genetik ikan. $aat ini upaya
yang dilakukan para ilmuawan adalah dengan mempelajari mekanisme ekspresi
gen terutama dalam reproduksi ikan, pertumbuhan dan perkembangan. !eknik
ryopreser-ation dan penyimpanan sampel jaringan dan sel dilakukan pada
temperatur yang sangat rendah *biasanya antara /6'G< dan /5'G
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
11/46
$ebagai ontoh, ikan dan kerang dapat ditingkatkan kualitasnya dengan
persilangan bibit/bibit unggul yang telah mengalami seleksi. 4etani ikan dan
ilmjuwan dapat bekerja sama untuk menentukan karakteristik ikan unggul yang
diharapkan, misalnya dalam populasi ikan lele, tidak semua indi-idu mempunyai
laju pertumbuhan dan karakteristik isik yang sama, seperti masa otot yang
dibandingkan dengan presentase lemak tubuh. =lmuwan dapat menggunakan
banyak teknik untuk mengidentiikasi ikan yang dapat tumbuh dengan epat dan
memiliki massa otot yang berat. Mereka dapat menggunakan teknik suara ultara
untuk mengukur massa otot. =kan yang memiliki hasil massa otot terberat
kemudian dibiakkan untuk menghasilkan keturunan yang memiliki peningkatan
massa otot.
Di (riona, peneliti telah mengembangkan pembiakan seleti untuk
mengidentiikasi udang yang diaklimatisasi untuk ditumbuhkan di air dengan
salinitas rendah. Dimulai dengan penumbuhan lar-a udang di dalam air tawar
yang ditambahkan garam, kemudian ilmuwan mengkultur udang/udang ini di
dalam tanki yang seara perlahan diberi konsentrasi garam sedikit demi sedikit.
!eknik ini dapat menghasilkan udang berkualitas tinggi, tanpa membutuhkan air
asin, dan air dengan konsentrasi rendah garam dapat dimanaatkan dan diolah
kembali untuk irigasi lahan buah dan sayuran. Budidaya udang di (riona dengan
teknik ini memungkinkan produksi udang diwilayah yang jauh dari laut.
,. Men(ngkatkan kual(ta! -an keaanan !ea2''-
!eknik pembudidayaan ikan dapat dikombinasi dengan teknik biologi
molekuler untuk meniptakan ikan dan kerang yang memiliki warna, rasa, dan
tekstur yang diinginkan konsumen. Olehkaren itu ilmuwan saat ini banyak
mengembangkan keamanan seaood yang bebas dari patigen dan kontaminan
kimia.
4usat bioteknologi di
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
12/46
konsumen. 4ara ilmuawan bioteknologi akuatik bekerja dengan berbagai maam
teknik ino-ati, seperti dengan memproduksi ragmen restriksi polimorisme
*F9"4+ berbasis hip D?( yang dapat digunakan untuk mengidentiikasi spesies
ikan konsumsi. =lmuwan biologi molekuler juga menggunakan teknik molekuler
untuk mengidentiiksi dan mempelajari lebih lanjut tentang gan yang mengkode
toksin organisme laut. $tudi ini dapat membatu kita untuk mengerti bagaimana
toksin yang menyebabkan penyakit sehingga kemudian dapat diminimalisir
dampak negatinya bagi kesehatan manusia.
4enyelidikan molelular dan tes 4aksin ini berungsi melindungi ikan dari serangan ineksi =H?, -aksin
ini disuntikkan pada ikan untuk menstimulasi produsi antibodi yang menyerang
-irus =H?.
D. Halangan -an keter,ata!an Akuakultur
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
13/46
Meskipun telah banyak dikembangkan teknik dan aplikasi bioteknologi
dalam industri perikanan namun tetap ada hambatan dan keterbatasannya. !idak
semua spesies dapat dibudidayakan seara ideal melalui akuakultur, kualitas air
yang semakin menurun juga berpotensi menjadi masalah dalam budidaya ikan.
ntuk beberapa spesies ikan, sangat sulit untuk mempertahankan aliran air dengan
konsentrasi nutrisi yang ukup dan dapat mengalirkan sampah seara epat. Hal
ini banyak terjadi pada spesies ikan laut yang membutuhkan area yang luas untuk
penjelajahan dan tidak dapat bertahan hidup ketika berada pada area terbatas.
Organisme laut biasanya juga memiliki siklus hidup yang panjang dan kompleks
termasuk tahap lar-a, yang masing/masing tahapan membutuhkan jenis makanan
yang berbeda sebelum menapai ukuran yang dapat dijual dipasaran. $elama
siklus hidupnya banyak sekali ikan yang masih seukuran jari tidak dapat bertahan
hidup karena perubahan lingkungan yang tidak menentu.
Dalam budidaya perikanan juga mengalami masalah tentang bagaimana
meminimalisir eek penyakit bagi polulasi ikan. Dalam kolam perbesaran ikan
yang padat ineksi bakteri, -irus atau patogen dapat seara epat menyebar, karena
sebagian besar ikan budidaya memiliki resistensi yang sama pada penyakit
tertentu. Masalah lain yaitu berkaitan dengan pembuangan eses hewan dan
sampah dari pertanian tradisional berdampak serius pada lingkungan perairan.
$ampah yang ikut mengalir bersama air ke laut mengandung eses yang tidak
terolah, urin, makanan yang terbuang, sampah tersebut banyak mengandung
nitrogen dan kaya akan osor sehingga dapat memiu ledakan pertumbuhan alga
dan masalah lainnya. Banyaknya tumpukan alga yang mati dapat mengurangai
konsentrasi oksigen sehingga berpotensi membunuh ikan.
E. Ma!a De/an Akuakultur Dan Tekn'l'g( Penge,angan
(pa yang terletak pada arah industri budidaya perikanan) Banyak dari
arah masa depan akan melibatkan dalam mengatasi beberapa hambatan dan
keterbatasan yang dijelaskan sebelumnya. ntuk mengurangi kekhawatiran
tentang umpan yang melebihi batas populasi untuk digunakan dalam tepung ikan,
budidaya perikanan banyak mengeksplorasi ara untuk menumbuhkan spesies
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
14/46
pada sumber/sumber makanan yang berbeda yang membutuhkan tepung ikan liar
sedikit atau tidak ada dan minyak. kemajuan dalam budidaya ikan kemungkinan
akan meminimalkan pembuangan limbah dari asilitas budidaya perairan dan
mengurangi penggunaan antibiotik, pestisida, dan bahan kimia lain yang
digunakan untuk mengobati spesies pertanian. Hal ini juga kemungkinan bahwa
pendekatan polikultur akan menjadi lebih populer sebagai budidaya perikanan
berusaha untuk memaksimalkan sumber daya air. $eperti yang kita bahas di
bagian berikutnya, molekul pendekatan genetik akan memiliki dampak yang kuat
pada budidaya perikanan di masa depan. Menggunakan banyak strategi yang
disajikan dalam bab ini, bersama dengan rekombinan teknologi D?(,
bioteknologi air akan bekerja untuk meningkatkan pertumbuhan dan produkti-itas
spesies meningkatkan ketahanan terhadap penyakit dan komposisi genetik dari
spesies makanan penting. biologi molekular akan memiliki dampak yang kuat
pada budidaya perikanan, dari mengidentiikasi gen yang mengontrol reproduksi
dan tempat bertelur ikan dan kerang untuk peniptaan spesies seara genetik
dimodiikasi dengan karakteristik yang diinginkan.
Bekerja pada pemahaman kondisi yang mempengaruhi kematian
organisme laut selama masa kritis dalam memimpin pengembangan awal untuk
praktek pemeliharaan baru yang dapat meningkatkan produkti-itas spesies ternak.
Banyak negara seara akti terlibat dalam penelitian yang berkaitan dengan
pertanian spesies lain yang sulit untuk dinaikkan oleh budidaya. Misalnya. dengan
Departemen $umber Daya (lam
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
15/46
Tekn'l'g( Genet(k -an Organ(!e Pera(ran
pengetahuan dasar ekspresi gen dan regulasi pada organisme perairan dan
pemahaman tentang gen yang terlibat dalam proses seperti reproduksi,
pertumbuhan, perkembangan, dan kelangsungan hidup dalam kondisi lingkungan
yang ekstrim akan menjadi penting untuk aplikasi seperti menjaga populasi
spesies laut yang teranam punah, membatasi populasi spesies berbahaya, dan
memajukan manipulasi genetik organisme perairan pengetahuan dasar ekspresi
gen dan regulasi pada organisme perairan dan pemahaman tentang gen yang
terlibat dalam proses seperti reproduksi, pertumbuhan, perkembangan, dan
kelangsungan hidup dalam kondisi lingkungan yang ekstrim akan menjadi penting
untuk aplikasi seperti menjaga populasi spesies laut yang teranam punah,
membatasi populasi spesies berbahaya, dan memajukan manipulasi genetik
organisme perairan.
Di samping itu, patogen yang mempengaruhi hasil sirip dan kulit ikan
pada kerugian besar dalam keuangan setiap tahun. 4ara ilmuwan yang bekerja
untuk meningkatkan kelangsungan hidup dan pertumbuhan spesies budidaya
perikanan, dan biologi molekuler yang digunakan untuk mempelajari lebih lanjut
tentang sistem kekebalan tubuh spesies air dan kerentanan mereka dan ketahanan
terhadap organisme penyebab penyakit, termasuk transmisi penyakit dan siklus
hidup dari patogen sendiri.
karena (nda akan segera belajar, salah satu aplikasi akhir untuk
meningkatkan pemahaman kita tentang genom organisme akuatik melibatkan
manipulasi genetika dari spesies laut.
Peneuan Dan Kl'n(ng Gen Baru
4enemuan gen proses organisme perairan menakup banyak daerah yang
menarik. $ebagai ontoh, banyak penelitian didedikasikan untuk mengidentiikasi
gen baru, belajar tentang aktor lingkungan yang mengontrol ekspresi gen, seperti
eek dari suhu ekstrim dan tekanan dalam laut, identiikasi dasar molekuler
adaptasi yang unik, dan mempelajari genetik dan molekuler aktor/aktor seperti
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
16/46
hormon yang mengontrol reproduksi, pertumbuhan, dan perkembangan organisme
perairan.
$elain untuk mengidentiikasi gen baru, banyak kelompok peneliti yang
terlibat dalam mengidentiikasi mutasi yang terkait dengan penyakit pada ikan.
(khirnya, inormasi akan digunakan dalam pengembangan bebas penyakit pada
stok peternak ikan dengan karakteristik yang dipilih untuk penetasan di ($.
Dengan mengidentiikasi gen perusak yang mungkin memiliki pengaruh negati
pada ikan, kesehatan, pertumbuhan, dan panjang umur, ilmuwan mengantisipasi
bahwa banyak gen ini dapat diubah atau dihilangkan untuk menghasilkan spesies
yang dapat ditingkatkan untuk budidaya. Menemukan gen yang dapat digunakan
sebagai penyelidikan untuk identiikasi organisme laut mikroskopis seperti
itoplankton dan ooplankton/sumber makanan penting bagi banyak spesies/akan
membantu para ilmuwan kelautan melihat dampak lingkungan pada genetika
mikroorganisme ini. =ni adalah masalah yang sangat penting untuk memahami
bagaimana organisme mikroskopis mempengaruhi organisme lebih tinggi dalam
rantai makanan.
Een sedang diidentiikasi sebagai penanda D?( yang dapat digunakan
untuk membedakan persediaan ikan liar dari tempat penetasan/penyediaan tempat.
(hli biologi tertarik dalam menggunakan tanda tersebut untuk mengidentiikasi
strain yang lebih tahan terhadap penyakit dan menerima budidaya ikan. !anda
tersebut juga akan memainkan peran penting sebagai ilmuwan menoba untuk
menentukan dampak dari pelarian tambak pada persediaan asli. Banyak dari gen
penanda adalah spesies/spesiik, dan mereka telah memungkinkan petugas ikan
dan satwa liar untuk menerapkan teknik 4
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
17/46
primer, 4
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
18/46
Beberapa jenis (94s telah ditemukan. $eara struktural, (94s paling
memiliki heliks ala yang luas dan diselenggarakan bersama/sama oleh sejumlah
besar jembatan disulida. (94s berungsi untuk menurunkan suhu pembekuan
darah ikan dan airan ekstraselular, sehingga melindungi ikan dari pembekuan di
perairan laut dingin. (ir laut membeku di sekitar /;.0o
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
19/46
(94s telah diperkenalkan ke tanaman seperti tomat untuk menghasilkan
strain transgenik tahan dingin, tetapi ini belum banyak tersedia. Beberapa
tanaman/tanaman komersial memproduksi protein iyoproteti-e seleekti (94s
dari ikan. ntuk tanaman populer seperti gandum, kopi, buah *misalnya, jeruk,
apel, pir, eri, dan 4ersik+, kedelai, jagung, dan kentang, kerusakan tanaman
akibat suhu dingin adalah masalah seluruh dunia.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
20/46
GAMBAR "4.6 A&P! !e,aga( kr('/r'tektan -ar( 7ar(ngan Manu!(a oosit Bo-ine
diinkubasi selama 6& jam pada suhu &o< dalam tidak adanya *kontrol+ atau adanya
berbagai jenis (94s atau glikoprotein antibeku *(9E4+, jenis karbohidrat yang kaya (94,
dan kemudian dibuahi dengan sperma sapi. 4erhatikan bagaimana oosit (9!/dan (9E4/
diobati menunjukkan tingkat pemupukan mirip dengan oosit segar, sehingga
menunjukkan bahwa (94s dapat memberikan perlindungan dingin oosit yang akan
mempertahankan kemampuan mereka untuk dibuahi.
(khirnya, para ilmuwan sedang menyelidiki ara/ara yang (94s dapat
digunakan untuk meningkatkan umur simpan dan kualitas makanan beku,termasuk es krim. 4erubahan dalam kualitas makanan beku sering terjadi selama
penairan dan rereeing, seperti ketika (nda membawa makanan pulang dari
toko dan memasukkannya ke dalam ieeer rumah (nda. (da kemungkinan
bahwa (94s dapat digunakan untuk mengubah siat kristalisasi es makanan beku
untuk meningkatkan kualitas mereka seara keseluruhan. ilmuwan bahkan
mengusulkan menggunakan (94s untuk mengontrol inormasi es pada pesawat
dan jalan raya.
$eperti yang (nda lihat, (94s mungkin berguna untuk beberapa aplikasi
menarik. ?isaya banyak spesies laut yang mengandung banyak gen baru yang
bisa dieksploitasi untuk mendapatkan keuntungan bioteknologi di masa depan.
Gen H(%au
$ebuah ontoh luar biasa dari aplikasi penelitian yang melibatkan sebuah
bentuk baru dari gen organisme perairan melibatkan ubur/ubur berahaya
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
21/46
Aeuorea !ictoria. A. !ictoria dapat berpendar dan bersinar dalam gelap karena
gen yang mengkode protein yang disebut protein luoresent hijau *E94+. E94
menghasilkan ahaya hijau terang saat terkena sinar ultra-iolet. telah diperkirakan
bahwa hampir tiga perempat dari semua organisme laut memiliki kemampuan
bioluminesent. Bioluminesene sering digunakan sebagai ara untuk ikan dan
organisme lain untuk menemukan satu sama lain dalam lingkungan laut yang
gelap selama kegiatan kawin. Een untuk merah, oranye, dan protein luoresent
kuning telah dikloning dari anemon laut, memperluas palet warna protein yang
tersedia bagi para peneliti. $ebelumnya, kami menyebutkan bahwa luoresensi
dari beberapa spesies laut yang dibuat oleh bakteri berahaya seperti Vibrio
har!eyi dan Vibrio "ischeri *
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
22/46
bakteri setelah perawatan antibiotik, dan mempelajari keberadaan kontaminasi
makanan oleh mikroorganisme dalam saluran penernaan manusia *Eambar
;'.7+.
GAMBAR "4.8 Gen G&P A-alah Gen Re/'rter ang ,erharga *a+ konstruksi reporter gen E94 dapat dibuat dalam plasmid dengan ligating gen E94 ke gen yang diinginkan.Dalam ontoh ini, gen manusia pengkode protein yang dihasilkan oleh neuron melekat
pada gen E94 dan plasmid diperkenalkan ke dalam sel di utture. =ni
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
23/46
protein usi di mana E94 melekat ke protein manusia hasil kloning. $el ini memproduksi protein usi akan berpendar bila terkena sinar ultra-iolet, LmelaporkanL "oation dari
protein diekspresikan. *b+ $ebuah gen reporter E94 digunakan untuk mendeteksi 4roteindalam neuron manusia yang mungkin bertanggung jawab atas kondisi neurodegenerati-edisebut penyakit Huntington. *+ plasmid reporter E94 juga telah digunakan untuk mendeteksi bakteri penyebab penyakit dalam saluran penernaan manusia, seperti spesiesCampylobocter #e#uni ditampilkan di sini mengineksi sel/sel usus manusia. C. #e#uniadalah ontarninant umum ayam, menyebabkan kurang lebih 6,& juta kasus keraunanmakanan di (merika $erikat setiap !ahun.
Kl'n(ng /ath'gen gen' /era(ran
(hli biologi kelautan tertarik pada kloning genom dari berbagai patogen
laut yang mempengaruhi spesies liar dan ternak sebagai ara untuk belajar tentang
gen organisme ini digunakan untuk mereproduksi dan menyebabkan penyakit.
4ada tahun 6'';, para ilmuwan
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
24/46
masyarakat pesisir dipengaruhi oleh pembunuhan ikan besar, karena bukti
menunjukkan bahwa raun P. piscicida juga dapat memiliki eek kesehatan yang
serius pada manusia.
4ara ilmuwan bekerja pada ara untuk menggunakan pendekatan
molekuler dalam pertempuran melawan penyakit dan parasit yang pada dasarnya
menghilangkan penangkapan ikan komersial untuk tiram di beberapa daerah di
(merika $erikat. Di seluruh negeri, tiram sudah dikepung. $ebagai hasil dari
pemanenan yang berlebihan, polusi, perusakan habitat, parasit dan -irus,
penyimpanan tiram yang tidak ada di banyak daerah yang sebelumnya dikenal
sebagai sumber yang kaya tiram untuk konsumsi manusia. protooa telah
menyebabkan kerusakan besar untuk populasi tiram di (merika $erikat bagian
timur. 4arasit Dermo * per$insus marinus+, $$O * %aplosporidium costale+, dan
M$ * %aplospoidium nelsoni+ telah menghanurkan tiram bagian timur *Crassos
trea !irginica+ papulasi di banyak daerah di negeri ini , seperti !eluk
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
25/46
dimungkinkan untuk membuat spesies tiram transgenik dengan gen yang akan
memberikan perlawanan terhadap kerusakan oleh parasit ini dan lainnya.
GAMBAR "4.9 P$R B(!a D(gunakan untuk Men-etek!( DNA -ar( Pat'gen t(ra
Dermo, $$O, dan M$ merupakan penyebab signiikan kematian pada tiram. 4
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
26/46
Oleh karena itu kami berharap bahwa landak akan terus menjadi organisme model
yang sangat berharga dalam bereksperimen untuk mempelajari biologi molekuler
genom baik perairan dan genom manusia.
Man(/ula!( Genet(k -ar( (kan ,er!(r(/ -an kerangkerangan
4ara ahli biologi di seluruh dunia menggunakan teknik genetika untuk
meniptakan keturunan ikan bersirip dan kerang/kerangan dengan karakteristik
yang diinginkan seperti meningkatkan tingkat pertumbuhan dan resistansi
penyakit.!able ;'.6 menunjukkan ontoh dari spesies yang berbeda yang telah
direkayasa seara genetis untuk berbagai keperluan.
Rekaa!a genet(* !/e!(e!: tran!gen(k -an tr(/l'(-!
2ami telah membahas bagaimana organisme transgeni$ *transgenik+ dapat
dibuat. =kan transgenik, seperti transgenik lainnya, mengandung D?( dari spesies
lain, dan minat ikan transgenik telah meningkat seiring dengan industri budidaya
perikanan. Budidaya perikanan tertarik menggunakan teknik D?( rekombinan
untuk mengatur geneti ikan yang diranang untuk tumbuh lebih epat dan sehat.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
27/46
$eperti terlihat pada !abel ;'., banyak spesies telah dimodiikasi seara
genetik untuk aplikasi potensial dalam industri budidaya perikanan. Een asing
telah dimasukkan ke ikan bersirip dan kerang/kerangan untuk memperepat
pertumbuhan, meningkatkan toleransi dingin dan ketahanan terhadap penyakit,
dan mengubah kualitas daging untuk meningkatkan kualitas. Meskipun transgenik
strain jagung, kedelai, dan tomat telah digunakan di (merika $erikat selama
bertahun/tahun, tidak ada ikan transgenik telah disetujui oleh 9D( untuk
konsumsi manusia. $ebuah 4rotein (J9, =n, telah meminta persetujuan dari badan
ke pasar ikan transgenik yang mengandung gen (94. Banyak perusahaan lain juga
menari persetujuan 9D( untuk penjualan ikan transgenik. 2uba adalah negara
yang paling progresi di dunia ketika datang ke penggunaan makanan yang
dimodiikasi seara genetik, khususnya seaood. ?ila hasil rekayasa genetika
sudah dijual untuk konsumsi manusia di 2uba. Demikian pula, perusahaan
?orwegia telah mengembangkan rekayasa genetika peternakan/mengangkat ikan
nila yang tumbuh hampir dua kali lebih epat dari nila liar.
!eknologi Bounty (8ua di Massahusetts telah menghasilkan transgenik
salmon (tlantik yang mengandung gen EH dan urutan gen dari salmon
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
28/46
transgenik adalah betina dan sekitar ,0% dari mereka adalah triploids steril
*lihat pembahasan dari triploids dimulai pada halaman berikutnya+.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
29/46
GAMBAR "4.; Sal'n tran!gen(k salmon transgenik, gen hormon pertumbuhansuperepat, menunjukkan sangat diperepat tingkat pertumbuhan dibandingkan denganstrain liar dan strain dalam negeri salmon nontransgeni. Fata/rata, para strain salmontransgeni beratnya hampir ;' kali lebih banyak daripada salmon nontransgeni.
4ada tahun 6''&, Aorktown =ndustries dari (ustin, !eas, menjadi berita
utama berita populer ketika mereka mengumumkan mereka telah meniptakan
Elo9ish, strain transgenik yang mengandung gen protein merah luolesent ikan
ebra dari anemon laut. 2etika sinar ultra-iolet menerangi Elo9ish, mereka
berpendar merah muda erah, mereka diperkenalkan sebagai hewan peliharaan
rekayasa genetika pertama kali dijual di (merika $erikat. $ejumlah kelompok
antibiotehnology menyuarakan protes mereka tentang penggunaan baru darirekayasa genetika.
Meskipun spesies transgenik adalah jenis yang paling umum dari spesies
laut rekayasa genetika, sejumlah spesies polyploid telah diiptakan. 4olyploids
adalah organisme dengan peningkatan jumlah menyelesaikan set kromosom.
$eperti yang telah kita bahas, kebanyakan hewan dan tanaman spesies diploid
*disingkat 6n, dimana n N jumlah kromosom+, yang berarti bahwa mereka
memiliki dua set kromosom dalam sel somati mereka dan satu nomor, atau
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
30/46
haploid *n+, kromosom dalam gamet mereka. 4ada manusia, jumlah haploid
kromosom adalah 6, sehingga jumlah diploid kromosom dalam sel somatik
manusia adalah & *6n N &+. Eambar ;'.;' adalah representasi sederhana dari
perbedaan antara haploid, diploid, dan spesies polyploid.
$ebagian besar spesies laut polyploid diiptakan sampai saat ini adalah
spesies triploid. Organisme triploid mengandung tiga set kromosom *n+.
$ejumlah teknik yang berbeda dapat digunakan untuk membuat triploids.
!riploids yang biasanya diturunkan dengan menundukkan telur ikan terhadap
perubahan suhu atau perawatan kimia untuk mengganggu pembelahan sel telur.
!elur diperlakukan dengan ara ini matang dengan set ekstra kromosom.
Misalnya, merawat telur dengan *'l*h(*(ne, bahan kimia yang berasal dari
rous lower *Colchicum autumnale+, merupakan salah satu pendekatan umum
untuk meniptakan polypioids *Eambar ;'.;;a+. blok
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
31/46
dikembangkan dengan telur suhu ekstrim untuk membuat telur diploid dan
pemupukan telur ini dengan sperma hapioid normal. !riploids tumbuh dengan
epat dan dapat melebihi 65 pon. 2arena kemampuan mereka untuk
mengkonsumsi sejumlah besar -egetasi, ikan mas menjadi sangat populer untuk
mengendalikan pertumbuhan gulma air di kolam air tawar dan danau di seluruh
(merika $erikat. Erass arp triploid menjadi a-orit di kalangan manajer kolam
dan danau, yang bisa persediaan ikan/ikan di danau sebagai ara Lalami untuk
mengendalikan pertumbuhan gulma, meminimalkan kebutuhan untuk
menggunakan dosis besar herbisida kimia.
!idak semua orang telah senang dengan grass arp triploid. Dalam
beberapa saluran air, karena grass arp melebihi populasi *grass arp memiliki
beberapa predator alami+ mereka telah begitu eekti makan melalui -egetasi
akuatik bahwa kualitas air telah berubah seara substansial. 4enurunan dramatis
dalam gulma digunakan sebagai habitat oleh ikan, seperti trout dan bass, telah
menyebabkan penurunan memaning di perairan perikanan yang sebelumnya
produkti. !riploid juga telah melarikan diri ke perairan yang berdekatan dengan
habitat asli mereka, yang menyebabkan hilangnya -egetasi di daerah seperti rawa/
rawa dan danau alam awalnya tidak ditargetkan untuk ontrol gulma. (khirnya,
reproduksi dari ikan/ikan mungkin steril juga telah didokumentasikan.
2isah sukses poliploidi melibatkan tiram triploid, dikreditkan dengan
menghidupkan kembali, mengurangi industri tiram di 4antai Barat. 4roduksi tiram
musiman karena sangat dipengaruhi oleh uaa, pola pembibitan, dan habitat.
!idak hanya memiliki pengembangan strain triploid dari tiram paii disediakan
untuk sepanjang tahun panen, tetapi triploid tiram tumbuh seara substansial lebih
besar dari sesama diploid mereka. Diploid biasanya menyimpan gula dalam
jaringan mereka dan kemudian menjadi ramping di musim panas sambil
mengeluarkan energi untuk bertelur. !iram ramping tidak diinginkan untuk dijual
pasar. 2arena triploids tidak bertelur, mereka tumbuh gemuk sepanjang musim
panas, membuat mereka siap memasarkan
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
32/46
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
33/46
GAMBAR "4."" engha!(lkan tr(/l'(- *a+ sel telur dapat diolah seara kimia untuk memblokir gerakan kromosom selama pembelahan sel untuk menghasilkan telur diploid.
*b+ ketika sel telur dibuahi oleh sel sperma haproid norma=, keturunan triploid diproduksi.!riptoid ( juga dapat dibuat dengan pembuahan telur haploid normal dengan dua spermahaploid normal.
&. A/l(ka!( B('tekn'l'g( Akuat(k
A/l(ka!( Me-(! B('tekn'l'g( A)uat(k
4roduk medis yang dihasilkan dari perairan relati-e sedikit, namun hal ini
seara epat akan berubah. =lmuwan peraya bahwa habitat air laut dan air tawar
menawarkan kesempatan yang tak terbatas untuk identiikasi produk medis. Di
masa depan, golongan obat/obat baru dan penting akan berasal dari organisme air,
yang digunakan untuk kepentingan manusia dan dapat digunakan untuk biomedis,
seperti mendiagnosa dan mengobati penyakit. 4enelitian bioprospeting spesies
laut sedang berlangsung di seluruh dunia dan hal ini memberikan keyakinan
bahwa perairan akan menghasilkan obat medis baru.
B('/r'!/e*t(ng untuk I!'lat O,at -ar( Laut
Be,era/a maam spesies laut diduga mengandung kenyawa penting
biomedis, termasuk antibioti, molekul anti-iral, senyawa anti kanker, dan
insektisida. $epesies ini termasuk spons laut, anggota phylum
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
34/46
osteoklas. 4ara peneliti telah menemukan bahwa beberapa spesies salmon
menghasilkan bentuk kasitonin dengan bioakti-itas yang 6' kalo lebih tinggi dari
kalsitonin manusia. Bentuk loning kalsitonin salmon sekarang tersedia dalam
bentuk injeksi dan obat semprot hidung *inhalasi+.
4ola indah terumbu karang di seuruh dunia diiptakan oleh terumbu
karang. $truktur ini sebagian terdiri dari hidroksiapatit *H(+, sebuah komponen
penting dari matriks tulang rawan hewan termasuk manusia. 4erusahan
bioteknologi interpore internasional telah mengembangkan teknologi yang
memungkinkan H( di implant kedalam tubuh dalam bentuk balok keil yang
digunakan untuk mengisi bagian tulang yang retak. Balok/balok ini kemudian
direspon oleh sel/sel loal pada jaringan ikat yang memungkinkan perepatan
perbaikan tulang. (kibatnya, pasien tidak perlu melakukan penangkokan tulang
yang bersal dari bagian lain tubuh mereka. =mplant ini dapat berungsi untuk
mengisi bahan tulang yang hilang disekitar akar gigi.
Demikian juga, sejumlah perekat telah diidetikiasi seperti resin yang
dihasilkan oleh kerang/kerang lainnya. 2erang yang berada diantara bebatuan dan
digonang oleh ombak yang kasar mampu bertahan dikarenakan mempunyai
bentuk protein yang unik yang disebut serat basal *basal iber+. Eambar ;'.;6.
serat basal beberapa kali lebih keras dan lebih etensible dari tendon manusia
yang lebih keras dari baja. Memerlukan biaya yang tinggi untuk mengisolasi serat
basal dari kerang seara langsung *hampir ;'.''' kerang yang diperlukan untuk ;
gram perekat+, para ilmuwan menggunakan teknik D?( rekombinan untuk
mengekspresikan gen serat basal pada bakteri dan ragi untuk memproduksi
protein perekat pada skala besar. Meskpun masih beberapa tahun pengembangan
protein ini, namun banyak pertimbangan penggunaan protein ini untuk beragam
keperluan seperti untuk ban mobil, sepatu, perbaikan gigi, dan pelindung tubuh
yang lunak untuk tentara. 4otensi penggunaan yang lainnya adalah untuk benang
jahit untuk proses pembedahan dan tendon buatan dan digunakan untuk angkok
ligament.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
35/46
GAMBAR "4."# Mussels menghasilkan perekat unik yang disebut dengan serat basal.
$alah satu katagori obat dari laut yang ada untuk menyediakan aplikasi
medis menjanjikan pada bioteknologi peraitan adalah identiikasi antiinlamasi,
senyawa analgesi *penghilang rasa sakit+, dan anti kanker yang digunakan untuk
pengobatan manusia. "ebih dari selusin senyawa anti kanker yang berbeda telah
diisolasi dari in-ertebrate laut, terutama spons laut, tuniates, dan moluska.
Banyak dari senyawa ini dari berbagai tahap uji klinis idealnya akan digunakansebagai obat baru dan eekti di pasaran. Beberapa kelompok peneliti sedang
mempelajari makhuk laut berbisa dengan harapan mengidentiikasi at yang dapat
digunakan untuk mengobati gangguan system sara.
$iput keruut laut, spesies yang berpotensi memetikan menghasilkan
konotksin, molekul yang dapat menargetkan reseptor nurotransmiter tertentu
dalam system sara. 4ada tahun 6''&, aplikasi 9D( obat 4rialt *ionotide+, suatu
peptide onotoin dimurnikan dari Conus magus siput keruut laut oleh 1lan
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
36/46
dan kanker o-arium. Aondelis juga dalam perobaan ase == untuk pengobatan
prstat dan kanker payudara. Aondelis mengikat dalam alur keil D?( dan
menghambat pembelahan sel dengan memblokir protein transkripsi D?(.
4enelitia juga meniliti senyawa antiinlamasi yang ditemukan dalam
ekstrak karang. $enyawa tersebut dapat menyebabkan strategi pengobatan batu
untuk iritasi kulit dan penyakit inlamasi seperti asma dan radang sendi. !able
;'.& ontoh datar senyawa medis yang diisolasi dari organism akuatik.
Organ(! Pr'-uk Me-(! Kegunaan
A2r(*an *la
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
37/46
4enelitian lain sedang mengembangkan system kultur untuk menyediakan
pasokan yang memadai dari organism besel tunggal yang disebut plankton
)ino"lagellata, yang mengandug komponen yang berguna dalam pengobatan
tumor dan kanker. Baru/baru ini sebuah in-ertebrate laut yang disebut *agula
neritina menunjujjkan mengandung sejumlah senyawa yang akti terhadap
memerapa jenis leukemia. 2arena sejumlah besar senyawa ini akan diperlukan
untuk studi manusia, teknik loning molekuler akan menjadi penting jika senyawa
ini akan di produksi dalam jumlah masal.
Demikian pula, Buntal jepang, atau Blowish * Rubries "ugu+, telah
mendapatkan banyak perhatian akhir/akhir ini. *Eambar ;'.;+. ugu terkenal
karena kemampuannya untuk menelan air dan Cmebusungkanketika teranam
dan menghasilkan sel raun sara yang kuat yang disebut tertodoksin *!!+. !!
adalah salah satu raun yang paling beraun yang pernah ditemukan *hampir
;'.''' kali lebih mematikan dari sianida+. Di jepang, ugu adalah makanan yang
leat meskipun mengandung resiko *makan ugu membunuh hampir ;'', sebagian
besar dijepang, setiap tahunnya+.
4ara ilmuwan telah menggunkan !! untuk mengembangkan pemahaman
yang lebih besar tentang bagaimana saluran natrium membantu untuk
menghasilkan impuls listrik. !! adalah raun yang metikan karena bias
menghambat saluran natrium dan menegah transmisi impuls sara.
4emahan bagaimana !! mempengaruhi hanel natrium telah
menyebabkan pengembangan obat baru yang sedang diuji tidak hanya sebagai
anestesi untuk mengobati pasien dengan berbagai jenis sakit kronis tetapi juga
sebagai agen antikanker pada manusia. 4ara peneliti juga bekarja dengan
sekuensing genom ikan buntal, yang berisi gen dengan jumlah yang sama dengan
manusia tetapi jauh lebih keil. 9ugu juga mengandung D?( nonoding jauh
lebih sedikit *intron+ dari pada genom manusia, sehingga juga dianggap sebagai
organism model yang ideal untuk mempelajari pentingnya intron.
$ebuah $8ualamine disebut steroid, pertama kali diidentiikasi pada
Dogish *Sualus acanthias+, tampaknya menjadi agen antijamur ampuh yang
dapat digunakan untuk mengobati ineksi jamur yang mematikan seperti pada
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
38/46
kasus paseien yang terkena (=D$ dan kanker. Hui jarang dikembangkan untuk
obat kanker *meskipun mitos bahwa hiu tidak terkena kanker+, dan tulang rawan
ikan hiu memiliki senyawa antigiogeni, dan ekstrak tulang rawan ini berada
dalam tahap uji klinis. (ngiogeneisi, atau pembentukan pembuluh darah, adalah
proses yang sering diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan berbagai
jenis tumor. Dengan menghalangi pembentukan pembuluh darah, senyawa
antigiogenetik berasal dari spesies laut ini menjanjikan untuk menghambat
pertumbuhan tumor tertentu.
$elain itu, karena banyak organism akuatik yang hidup dilingkungan yang
keras, para ilmuan optimis bahwa kita bias belajar dari adaptasi organism yang
telah dikembangkan. $ebagai ontoh, para peneliti sedang mempelajari organism
laut yang menunjukkan teleransi terhadap sinar ultra-iolet, ini mungkin terbukti
menjadi sumber tabir surya alami. $ebagai ontoh lain, luka buaya yang sangat
resisten terhadap ineksi, meskipun buaya berenang di perairan yang dipenuhi
mikroba. 4ara ilmuwan menemukan bahwa buaya menghasilkan peptide
antimikroba yang mampu membunuh mikroba seperti MF$( *metihilin resistant
$traphyloous aureus, yang bertanggung jawab sekitar 7'% dai ineksi
mematikan di rumah sakit+ yang telah menjadi kebal terhadap antibioti modern.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
39/46
$ampai saat ini, beberapa obat dari laut memiliki penggunaan luas di pasar
media, namun dalam teknologi D?( rekombinan masa depan akan menyebabkan
peningkatan kemampuan untuk menghasilkan jumlah besar dari senyawa bioakti
biasanya ditemukan dalam konsentrasi yang sangat rendah pada organism akuatik.
Pr'-uk N'n Me-(!
ntuk lebih menghargai potensi perairan dunia kita, kita sekarang melihat
pada sejumlah produk akuatik, dari reagen penelitian untuk suplemen makanan,
yang telah berdampak pada industry bioteknologi.
Pr'-uk/r'-uk ang telah ,erha!(l
2eta telah membahas pentingya !ag polymerase, diisolasi dari !hermus
a8uatius arhaebakteria yang ditemukan dari sumber air panas yang
memungkinkan untuk pengembangan 4
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
40/46
seperti pertumbuhan sel hati dalam kultur, mereka dapat menggunakan kolagenase
untuk menerna jaringan ikat yang memegang sel/sel menjadi satu sehingga sel/
sel tunggal dapat tersebar ke piring kultur sel.
4roduk lain yang berasal dari laut adalah kargenan, bahan pengawet
makan, pasta gigi, dan kosmetik. =ni merupakan polisakarida yang kayak an
sulat, di ekstrak dari rumput laut merah, telah telah banyak digunakan pada
banyak produk lebih dari 5' tahun. (da keluarga besar polisakarida karegan.
Mereka memiliki kemampuan untuk membentuk gel dari berbagai kepadatan pada
temperature yang berbeda. (kibatnya karagenan telah digunakan sebagai agen
pengenyal pada saat kita memakannya. Beberapa aplikasi yang paling umum dari
kargenan termasuk kegunaan mereka sebagai penstabil dan bulking agen dalam
permenkaret, susu oklat, bird an anggur, salad dressing, sirup, saus, daging
olahan, perekat, tekstil, pemoles, dan ratusan produk lainnya. 9ilipina merupakan
produsen terbesar di dunia dari rumput laut merah *rhodophyta+, dari mana
karagenan banyak berasal. Eanging merah juga berharga untuk digunakan dalam
rokok, produk rumput laut tipis yang digunakan untuk pembungkus sushi.
4erbaikan dalam pertanian rumput laut memungkinkan untuk peningkatan polimer
alga lainnya, termasuk agar/agar dan asam algina, yang merupakan bahan
penelitian penting yang digunakan untuk membuat medium bakteri dan gel agrosa
untuk elktrooresis D?(.
B('a!!a -an B('/r'!e!(ng
$alah satu wilayah yang baru munul dari bioteknologi kealutan
melibatkan eksplorasi biomassa laut. 2elompok ganggang di perairan merupakan
biomassa, seperti halnya kelompok ikan. 2ita telah mengetahui bahwa tanaman
adalah yang memproduksi oksigen melalui proses otosintesis. !umbuhan laut
*termasuk rumput laut dan plankton+ megubah energy matahari menjadi energy
kimia. Dapatkah energy kimia dari biomassa tersebut dipanen)
4ara ilmuwan sedang mneliti ara dimana ganggang dan tanaman dapat digunakan
untuk memproduksi bahan bakar alternati-e. $ebagai ontoh, menggunkan
kemampuan reproduksi ganggang yang epat untuk menghasilkan hidrokarbon
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
41/46
dan lipid dalam jumlah yang luar biasa untuk memberikan alternati-e sumber
bahan bakar yang mungkin seperti etanol.
=lmuwan kelautan mengeksplorasi ara/ara Bioproesing yang mungkin
melibatkan produk kelautan untuk menghasilkan produk biologi seperti protein
rekombinan. (lga mungkin berpotensi untuk mengekspresikan protein
rekombinan. 4ara peneliti telah menemukan bahwa mereka dapat membuat
kelimpahan protein, seperti antibody karena ganggang dapat tumbuh dengan skala
yang sangat besar. $elain itu para ilmuan kelautan juga mengeksplorasi bagaiman
organism laut dapat digunakan untuk mensintesis berbagai polimer dan
biomaterial lain, yang dapat digunakan untuk proses industry manuaktur.
Misalnya, protein dari angkang kerang yang dipertimbangkan sebagai aditi
dalam deterjen, pelarut raun, dan biodegradasi alternati-e.
A/l(ka!( l(ngkungan ,('tekn'l'g( akuat(k
Bakteri dapat digunakan untuk mendeteksi dan menurunkan polusi
lingkungan *dibahas pada bab 5 dan +. 4ada bagian ini, kita akan membahas
bagaimana organisme air dapat digunakan untuk membantu membersihkan dan
mengendalikan penemaran di habitat mereka.
Ant(2'ul(ng Agen
Bioilming, juga disebut dengan bioouling, mengau pada pelapisan
organism di permukaan. 4ermukaan ini meliputi lambung kapal. "apisan dalam
pipa, dinding semen, dan tumpukan disekitar dermaga, jembatan, dan bangunan.
Bioilming juga terjadi pada permukaan organism laut, terutama kerang.
Di habitat laut ganggang, remis, kerang dan bakteri adalah salah satu
organisme yang biasa menjadi bioilming *gambar ;'.&+. istilah bioilming
mempunyai arti organisme yang menempel sehingga membentuk sebuah lapisan
biologi.
Bioilming dapat meniptakan masalah yang signiikan, misalnya lapisan
organisme pada lambung kapal dapat dapat mengganggu pergerakan kapal di air,
memperlambat waktu dan mengurangi eiseiensi bahan bakar. $eara tradisional,
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
42/46
agen antiouling menggunakan bahan kimia beraun seperti at, tembaga dan
merkuri untuk meminimalkan pertumbuhan organisme ouling. ?amun hal ini
justru akan memberikan penemran lingkungan yang lebih. ntuk mengatasi hal
tersebut para peneliti saat ini sedang menyelidiki mekanisme alami yang
digunakan banyak organisme untuk menegah bioouling.
4ara ilmuan menggunakan teknik molekuler untuk menmukan jawaban
dari permasalahan ini. Beberapa organisme diperkirakan menghasilkan at yang
dapat menghambatadhesi organisme bioilming *gambar ;'.;5+. $eperti rumput
laut +ostra marina dan ganggang menghasilkan senyawa yang menegah
pertumbuhan bakteri dan jamur. Dalam waktu dekat, senyawa ini dapat digunakan
untuk memproduksi lapisan pelindung untuk menutupi lambung kapal, peralatan
budidaya dan peralatan laiinnya yang rentan terhadap bioilming.
GAMBAR "4."= In1a-er! D((ng(nkan Buat B('2(l Itu Me(l(k( Da/ak Ek'n'(
Ser(u! *a+ pertumbuhan yang tidak terkendali dari spesies yang tidak diinginkan, seperti
yang dari ebra kerang, menyajikan banyak masalah. *B+ kerang, teritip, dan organismelain dapat membuat bioilm keras ditampilkan di sini meliputi pipa.
,('!en!'r
4ara ilmuan sedang bekerja untuk mengekplorasi penggunaan organisme
air sebagai biosensor untuk mendeteksi polutan dengan konsentrasi rendah dan
senyaw beraun pada saluran air. $train bakteri berahaya *biolumisan+ dapat
digunakan sebagai biosensor *bab 5+. Beberpa spesies menggunkan biolonesan
untuk nemerangi lingkungan mereka, dan beberapa laiinya digunakan untuk
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
43/46
menemukan pasangan mereka pada samudra dalam yang gelap. 2ebanyakan
organisme laun dapat berahaya karena bersimbiosis dengan bakteri Vibrio
"ischeri.
>ibrio isheri dan straian yang berahaya laiinya *>ibrio har-eyi+
menggunkan Een " yang mengkode enim luierase pemanar ahaya.
$ebagai respon terhadap perubahan kondisi lingkungan, intensitas ahaya yang
dipanarkan oleh organisme >ibrio dapat berubah.- karena kemapuan ini bakteri
>ibrio telah digunakan sebagai biosensor untuk mendeteksi polutan seperti bahan
kimia organi dan nitrogen yang berada di lingkungan laut.
Bukan hanya bebepa organisme laut yang berguna untuk mendeteksi
penemaran lingkungan, namun banyak sepesies laut juga diyakini memiliki jalur
metabolism untuk menurunkan berbagai at alami mapun buatan. Banyak
penelitian didedikasikan untuk mengambarkan jalur biokimia yang terlibat dalam
proses degradati untuk menentukan bagaiman organisme laut dapat digunakan
untuk memulihkan atau membersihkan laingkungan dari berbagai at
berbahayayang masuk kelingkungan laut.
Ree-(a!( l(ngkungan
=ngat bagaimana organisme asli atau strain rekayasa genetika telah
digunakan untuk menurunkan bahan kimia *bab 5 dan +. Dalam banyak ara
yang sama, organisme laut memiliki mekanisme unik untuk menurunkan bahan
kimia organi beraun seperti enol dan toluene, produk minyak yang ditemukan
di pelabuhan.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
44/46
GAMBAR "4."5 Organisme "aut Banyak Memiliki Mekanisme (ntiouling (lamBanyak organisme laut stasioner melepaskan bahan kimia deensi untuk meniptakanona pelindung *ditunjukkan oleh band berwarna gelap di sekitar ini karang laut+ disekitar mereka. Bahan kimia ini dapat menegah mikroorganisme ouling dan melindungiorganisme dari predator.
$alah satu teknik yang paling awal digunakan dalam remidiasi kelautan
adalah dengan melibatkan peningkatan kuantitas kerang di daerah teremar. 4ara
ilmuan menempatkan rak/rak berisi kerang pada perairan yang teremar seperti
kerang, tiram, remis. Organisme ini akan menyaring air, merke bertindak seperti
ilter untuk menghilangkan limbah seperi senyawa nitrogen dan bahan kimia
organi. Bahan kimia ini, akan diserap dalam jaringan kerang. $etelah periode
waktu yang ditentukan kerang dpat dipanen, sehingga menghilangkan bahan
limbah padda perairan.
2ontaminasi logam berat dari perairan laut merupakan hasil dari banyak
proses industri manuaktur. $ebagai solusi dalam masalah ini para ilmuan telah
mengisolasi bakteri yang mengoksidari logam seperti besi, mangan, nikel dan
kobalt. Beberapa bakteri ini juga dapat digunakan untuk mengektrak logam
penting dari kelas bijih rendah. $elain itu beberpa bakteri laut dan ganging bersel
tunggal mengekspresikan mellothionein, keluarga potein pengikat logam. $pesies
ini berkembang dalam air yang terkontaminasi dengan admium dal logam berat
lainnya, diman mereka benar/benar menghilangkan admium dari lingkungan
sekitarnya dan kemudian mendegradasi logam beraun ini menjadi produk yang
tidak berbahaya. 4ara ilmuan menari ara menggunkan organisme ini untuk
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
45/46
mengekstrak, memulihkan, dan mendaur ulang logam penting dan mahal seperti
emas dan perak dari proses manuaktur.
Banyak organisme laut menghasilkan at yang berguna hasil dari
pengolahan berbagai bahan limbah. Dengan menggunkan organisme akuatik atau
produk mereka, adalah hal yang mungkin untuk merangsang degradasi limbah
dalam lingkungan alam atau bioreator. Misalnya, ahli mikrobiologi di $D(
telah bereksperimen dengan metabolism nitrogen pada pertumbuhan koloni
ganggang yang disebut dengan srubber, sehingga mereka dapat digunakan
sebagai ilter alami. $ruber ini bekerja seperti arang di akuarium dalam kerja
mereka mengikat limbah nitrogen. (ir yang terkontaminasi dengan kotoran hewan
ternak yang melewati srubber dan ganging menyerap limbah dengan
metabilismenya. "imbah ini memberikan nutrisi bagi ganging, yang tumbuh
menjadi lapisan yang tebal. Eanggang seara periodi dipanen dengan memotong
dan dibiarkan tumbuh kembali. (ir yang dibersihkan dengan ara ini telah
digunakan untuk irigasi dan beberpa ganggang yang dipanen bahkan telah
digunakan sebagai pakan ternak. 4erobaan serupa telah dilakukan di lorida
menggunakan eneng gondok untuk membersihkan air yang kaya akan ospor,
nitrogen, dan nutrisi lainnya.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
;. 9okus kajian dalam bioteknologi akuatik anatra lain# meningkatan suplai
sumber pangan dunia, pemugaran dan perlindungan ekosistem laut,
mengidentiikasi senyawa baru yang berguna untuk kesehatan manusia dan
perawatan medis, meningkatkan keamanan dan kualitas makanan laut,
menemukan dan mengembangkan produk baru dan aplikasinya dalam
indusri kimia, menari pendekatan baru untuk monitoring dan pengobatan
penyakit, sert meningkatkan pengetahuan proses biologi dan geokimia
lingkungan perairan.
-
8/17/2019 Bioteknologi Akuatik
46/46
6. =ndustri perikanan memiliki nilai ekonomis yang tinggi dan upaya
peningkatan akuakultur dapat dilakukan dengan memodiikasi berbagai
teknik budidaya termasuk hidroponik dan polikultur, meningkatkan
kualitas strain dan meningkatkan nilai gii serta keamanan produk
makanan laut.. Hambatan dan batasan dalam akuakultur diantaranya adalah tidak semua
spesies iakn dapat dibudidayakan, persebaran penyakit yang epat pada
populasi ikan budidaya, blooming alga yang mengakibatkan kandungan
oksigen berkurang, serta masalah penemaran air yang mengalir ke laut.
&. !eknik yang digunakan untuk mengembangkan akuakultur dapatdilakukan dengan# teknologi genetik dan organisme perairan diantaranya
dengan protein antibeku, gen hijau, loning genom pada pathogen perairan
dan manipulasi geneti.5. (plikasi bioteknologi akuataik dapat dimanaatkan dalam bidang
kesehatan dan lingkungan misalnya sebagai agen bioremidiasi.
DA&TAR RU7UKAN
(min, Mohamad. 6''. 4engantar Bioteknologi3 4rinsip/prinsip Dasar D?(Fekombinan. Malang3 @urusan Biologi 9M=4( M
!hierman, I.@, dan 4alladino, M.(. 6''&. =ntrodution to Biotehnology. ?ewAork