Apa yang pertama kali muncul di pikiran kamu ketika mendengar kata “rekayasa genetika”? Mungkin ingatan kamu akan melayang ke film-film bergenre science-fiction dan teringat berbagai mutasi bentuk makhluk hidup. 

Eits, jangan salah! Rekayasa genetika bukan hanya exist di film, tapi sudah menjadi bagian dari hidup kita sehari-hari tanpa disadari. Salah satunya di bidang pertanian atau agrikultur yang menerapkan microbial biotechnology. 
 

Mengenal Apa Itu Microbiome

Mikroorganisme atau microbiome adalah organisme atau makhluk hidup yang berukuran sangat kecil dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang tanpa bantuan alat, termasuk di dalamnya bakteri, virus, jamur, dan archaea. 

Microbiome yang tinggal di berbagai habitat dengan kondisi bermacam-macam ini menunjukkan adanya ragam bentuk dan sifat yang luar biasa banyak dari hasil variasi genetik serta seleksi alam. 

Sebagian jenis microbiome bersifat patogen (merugikan) bagi makhluk hidup lainnya, sebagian lainnya dibutuhkan karena bermanfaat untuk kelangsungan hidup.

Contohnya, beberapa jenis microbiome yang hidup di tanah melepas nitrogen yang dibutuhkan tanaman untuk tumbuh dan mengeluarkan gas yang penting untuk menjaga komposisi atmosfer bumi. Tak lupa sejak lama peradaban manusia telah memanfaatkan keragaman microbiome untuk produksi pangan dengan metode fermentasi, mulai dari roti, yogurt, keju, kimchi, tempe, dan lain sebagainya. Namun, jenis microbiome tertentu juga dapat mengganggu pasokan pangan dengan menyebabkan penyakit pada tanaman atau hewan. 

Dengan mengenal spesies microbiome yang bermanfaat untuk tujuan tertentu, microbiome dapat dikembangkan dan diaplikasikan pada lingkungan yang ditargetkan untuk membawa dampak yang positif tanpa mengakibatkan dampak buruk untuk organisme lainnya.

Baca Juga: Mau Bikin Microbiome Kamu Happy? Jalan-Jalan ke Taman, Yuk!
 

Apa Itu Microbial Biotechnology?

Bioteknologi adalah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari manipulasi melalui rekayasa genetika makhluk hidup dan komponennya untuk membuat produk yang dapat digunakan untuk berbagai penerapan dalam ilmu biologi. 

Genome adalah total dari material genetik pada DNA organisme tertentu. Besar dan susunan genome dapat berbeda-beda pada setiap organisme yang berbeda. 

Menyusun genome yang lengkap dari sebuah microbiome diperlukan agar mendapatkan informasi krusial tentang biologinya, yaitu sebagai tahap pertama untuk lebih memahami kapasitas microbiome tersebut untuk kemudian direkayasa (bila perlu) demi tujuan agrikultural.

Penerapan microbial biotechnology yang dimungkinkan oleh berbagai penelitian genome, membantu berbagai penemuan yang bermanfaat seperti:

• Vaksin yang lebih ampuh dan alat diagnosa penyakit yang lebih akurat 
• Pengembangan organisme untuk fermentasi dan berbagai proses industrial 
• Pengembangan agen microbial untuk keperluan pemulihan secara biologis pada tanah dan air yang tercemar

Baca Juga: Mengenal Vaksin Berteknologi Avant Garde

Penelitian microbial biotechnology dan penerapannya pada perkembangan agrikultur dan kesehatan lingkungan yang berkelanjutan saat ini mendapatkan perhatian lebih.  

Perkembangan bioteknologi dan penelitian genomik microbiome sangat penting untuk kemajuan dalam bidang keamanan dan ketahanan pangan, pengembangan nutrisi, proteksi untuk hewan dan tumbuhan, serta keperluan penelitian sains agrikultur lainnya.
 

Penerapan Microbial Technology

​

Populasi manusia di dunia diperkirakan akan mencapai 8 miliar jiwa pada akhir tahun 2033, menandakan permintaan dan kebutuhan pangan akan ikut meningkat. 

Kebutuhan pangan manusia akan selalu menjadi tantangan tersendiri untuk sistem agrikultural. Cara bertani yang tradisional akan semakin terbatas dan kurang efektif di tengah tingginya permintaan. Masalahnya, tanah pertanian akan semakin sedikit dan berimbas pada naiknya harga pangan.

Namun, bioteknologi menawarkan cara tambahan untuk meningkatkan keberlanjutan sistem pertanian yang telah ada saat ini agar menghasilkan kuantitas dan kualitas produk pangan yang dapat terus ditingkatkan menjadi lebih baik. 

Beberapa solusi yang ditawarkan adalah ketahanan terhadap hama perusak tanaman, meningkatkan jumlah hasil panen, sekaligus mengurangi penggunaan pestisida kimia sintetis.

Dengan terus dilakukannya penelitian, penerapan microbial biotechnology terus berkontribusi untuk agrikultur dari berbagai aspek dan penerapan, antara lain:
 

1. Fermentasi alami

Para peneliti memanfaatkan jenis microbiome yang secara alami tinggal di tanah untuk menjadi pupuk dan pestisida alami agar mendukung pertumbuhan tanaman dan mengontrol gulma, hama, dan penyakit. 

Keberadaan microbiome ini membantu tanaman menyerap lebih banyak nutrisi dengan terlibat dalam hubungan saling menguntungkan (mutualisme). Microbiome membantu tanaman mengambil sumber energi esensial dari media tanam, kemudian sebagai gantinya, tanaman memberikan produk sampingan untuk makanan microbiome. 
 

2. Pupuk alami

Tanaman membutuhkan unsur fosfat dan nitrogen sebagai nutrisi untuk tumbuh dengan baik. Unsur-unsur ini secara alami terdapat di lingkungan, tetapi untuk mengekstrak unsur ini dari lingkungan, kemampuan tanaman sendiri terbatas. 

Beberapa jenis microbiome tertentu, khususnya jamur dan bakteri, membantu tanaman untuk mengelola unsur-unsur yang ada di lingkungan agar bisa diserap oleh tanaman.

Dengan microbial biotechnology, jumlah jamur dan bakteri pendukung ini dapat ditambahkan dengan cara melapisi bibit atau langsung ke tanah. 

Selain lebih alami, cara ini dapat menghemat banyak biaya yang biasanya digunakan untuk membeli pupuk nitrogen yang mahal. Dengan beralih dari penggunaan pupuk kimia menjadi pupuk microbiome seperti ini juga membantu untuk menjaga ekosistem tanah agar tetap seimbang hingga di kemudian hari.
 

3. Antihama

Tidak semua microbiome ramah dan bermanfaat untuk tanaman, sebagian dapat menyebabkan penyakit atau merusaknya. Namun, para peneliti dapat memanfaatkan para microbiome ini untuk dijadikan pestisida atau herbisida alami. Berikut adalah contoh penerapan microbial biotechnology untuk mengatasi hama:
 

• Bio-herbisida 

Bertujuan mengatasi masalah gulma atau rumput liar dengan menebarkan microbiome yang memiliki gen invasif terhadap gulma, sehingga pada akhirnya gulma akan mati. Keuntungan lainnya menggunakan bio-herbisida adalah microbiome tersebut dapat bertahan di lingkungan cukup lama dan dapat mengatasi gulma-gulma yang tumbuh selanjutnya.
 

• Bio-insektisida

Organisme lain yang umum mengganggu tanaman adalah serangga. Tak seperti bio-herbisida, bio-insektisida tidak terlalu lama berada di lingkungan, biasanya hanya menargetkan spesies tertentu, dan bekerja secara perlahan. Namun, bio-insektisida lebih aman digunakan di sekitar manusia dan hewan lain dibandingkan dengan insektisida sintetis. Untuk mengontrol serangga, para ilmuwan mengembangkan insektisida berbasis virus dan jamur yang bersifat patogen pada serangga, tetapi aman untuk tanaman dan lingkungan.

Baca Juga: Ketahui Manfaat dan Risiko Adanya Bioteknologi

Seiring majunya teknologi di bidang komputer, teknik, biologi, dan material, kini microbiome juga dapat dimanfaatkan oleh bioteknologi lingkungan yang lebih luas, termasuk detoksifikasi air yang terkontaminasi, air limbah, sedimen, tanah, mendeteksi kontaminan atau patogen, hingga melindungi masyarakat dari paparan patogen berbahaya.

Ke depannya, para ilmuwan berharap microbiome dapat mengubah energi dari sampah organik menjadi listrik untuk mengurangi ketergantungan manusia terhadap bahan bakar fosil yang tidak ramah lingkungan. 

Jika hal ini terwujud, maka teknologi ini dapat mengubah dunia dan menjadi selangkah lebih maju menggunakan sumber energi yang dapat diperbarui.

Ternyata microbiome memang menjadi bagian penting untuk kelangsungan hidup kita yang seimbang, ya! Ingin tahu lebih banyak tentang dunia microbiome? Kunjungi Nusantics Blog yang juga membahas bagaimana merawat keseimbangan microbiome di tubuh kamu.

Referensi:

• S Mosttafiz, M Rahman, M Rahman. Biotechnology: Role Of Microbes In Sustainable Agriculture And Environmental Health. The Internet Journal of Microbiology. 2012 Volume 10 Number 1. https://ispub.com/IJMB/10/1/14136