Bioteknologi Akuatik

8/17/2019 Bioteknologi Akuatik

1/46

MAKALAH

BIOTEKNOLOGI AKUATIK

Disusun untuk memenuhi tugas Matakuliah Bioteknologi

yang dibina oleh

Oleh:

UNIVERSITAS NEGERI MALANG


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


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


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(


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.


6/46

yang memproduksi hasil laut, diikuti oleh =ndia, >ietnam, =ndonesia, !hailnd,

Bangladesh, ?orwegia,


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


8/46

umumnya menggunakan sistem kandang berjaring sebagai tempat pembibitan

dengan sejumlah besar perawatan intesnsi untuk kerang yang belum matang

Eambar ;.


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


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


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


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


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


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


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


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


17/46

primer, 4


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


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.


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


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 *


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


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


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


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


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.


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


28/46

transgenik adalah betina dan sekitar ,0% dari mereka adalah triploids steril

*lihat pembahasan dari triploids dimulai pada halaman berikutnya+.


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


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


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


32/46


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


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.


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


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


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


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.


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


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


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,


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


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.


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


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.


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

Bioteknologi Akuatik

Documents