Rekayasa genetik, juga dikenal sebagai modifikasi genetik, adalah proses manipulasi langsung gen suatu organisme menggunakan bioteknologi. Teknologi ini melibatkan berbagai metode untuk mengubah susunan genetik sel, termasuk transfer gen antar spesies untuk menciptakan organisme yang dioptimalkan. DNA baru diperoleh melalui isolasi dan duplikasi materi genetik dari induk menggunakan DNA rekombinan atau sintesis DNA buatan. Vektor digunakan untuk mengintegrasikan DNA ini ke dalam organisme inang. Organisme yang dihasilkan melalui rekayasa genetik disebut sebagai organisme yang dimodifikasi secara genetik (GMO).
Organisme transgenik pertama diciptakan pada tahun 1973 oleh Herbert Boyer dan Stanley Cohen, sementara hewan transgenik pertama diciptakan oleh Rudolf Jaenisch pada tahun 1974. Genentech, perusahaan pertama yang berfokus pada rekayasa genetik, didirikan pada tahun 1976 dan memulai produksi protein manusia. Insulin manusia pertama dari rekayasa genetik diproduksi pada tahun 1978 dan bakteri yang menghasilkan insulin dikomersialisasikan pada tahun 1982. Pengenalan makanan rekayasa genetik dimulai pada tahun 1994 dengan tomat Flavr Savr, yang dimodifikasi untuk umur simpan yang lebih lama.
Rekayasa genetik telah diterapkan dalam berbagai bidang, termasuk penelitian, obat-obatan, bioteknologi industri, dan pertanian. Meskipun memberikan manfaat ekonomi kepada petani, rekayasa genetik juga memicu kontroversi sejak awal, terutama seputar keamanan pangan dan dampak lingkungan. Perdebatan terkait aliran gen, dampak pada organisme non-target, dan masalah hak kekayaan intelektual masih berlanjut. Berbagai kerangka regulasi telah dikembangkan oleh negara-negara, termasuk perjanjian internasional seperti Protokol Cartagena tentang Keamanan Hayati yang disepakati pada tahun 2000. Perbedaan pendekatan regulasi antara Amerika Serikat dan Eropa menunjukkan kompleksitas dalam mengatur teknologi rekayasa genetik.
Ikhtisar Rekayasa Genetik
Rekayasa genetik adalah proses manipulasi susunan genetik suatu organisme dengan menghapus atau menyisipkan DNA. Berbeda dengan pemuliaan tradisional, yang melibatkan persilangan dan seleksi organisme dengan fenotip tertentu, rekayasa genetik langsung mengambil gen dari satu organisme dan memasukkannya ke organisme lain. Ini memungkinkan proses yang lebih cepat dan dapat menambahkan gen dari berbagai sumber tanpa menambahkan gen yang tidak diinginkan.
Potensi rekayasa genetik meliputi perbaikan kelainan genetik pada manusia dengan mengganti gen yang rusak dengan yang baik. Ini juga menjadi alat penting dalam penelitian, memungkinkan peneliti untuk mempelajari fungsi spesifik gen. Tanaman transgenik saat ini membantu meningkatkan ketahanan pangan dengan hasil yang lebih baik, nilai gizi yang lebih tinggi, dan toleransi terhadap tekanan lingkungan.
Proses rekayasa genetik melibatkan penyisipan DNA langsung ke organisme inang atau sel, baik melalui vektor atau metode seperti mikro-injeksi atau mikro-enkapsulasi. Rekayasa genetik tidak termasuk peranakan tradisional, tetapi dapat digunakan bersamaan dengan teknik seperti kloning dan sel induk. Organisme hasil rekayasa genetik dapat disebut transgenik jika mengandung materi genetik dari spesies lain, atau cisgenesis jika materi genetik dari spesies yang sama atau dapat berkembang biak secara alami dengan inang.
Di beberapa wilayah, seperti Eropa, modifikasi genetik adalah sinonim dengan rekayasa genetik, sementara di Amerika Serikat dan Kanada, istilah ini juga dapat merujuk pada metode pengembangbiakan konvensional.
Sejarah Rekayasa Genetik
Selama ribuan tahun, manusia telah memanipulasi genom spesies lain melalui pembiakan selektif, berlawanan dengan seleksi alam. Baru-baru ini, pembiakan mutasi menggunakan bahan kimia atau radiasi untuk menciptakan mutasi acak dengan tujuan pembiakan selektif. Rekayasa genetik, sebagai manipulasi langsung DNA oleh manusia, baru muncul sejak 1970-an.
Pada tahun 1972, Paul Berg menciptakan molekul DNA rekombinan pertama dengan menggabungkan DNA dari virus monyet SV40 dengan virus lambda. Kemudian, pada tahun 1973, Herbert Boyer dan Stanley Cohen menciptakan organisme transgenik pertama dengan memasukkan gen resistensi antibiotik ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli. Tahun berikutnya, Rudolf Jaenisch menciptakan tikus transgenik pertama di dunia dengan memasukkan DNA asing ke dalam embrio.
Pencapaian-pencapaian ini menimbulkan kekhawatiran di kalangan ilmiah tentang risiko rekayasa genetik, yang kemudian mendapat perhatian dalam Konferensi Asilomar pada 1975. Genentech, perusahaan rekayasa genetik pertama, didirikan pada tahun 1976, dan pada tahun 1980, Mahkamah Agung AS memutuskan bahwa kehidupan yang dimodifikasi secara genetis dapat dipatenkan.
Perkembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1983, ketika sebuah perusahaan bioteknologi, Advanced Genetic Sciences (AGS), mengajukan permohonan otorisasi pemerintah AS untuk melakukan tes lapangan dengan galur minus-es Pseudomonas syringae. Namun, uji lapangan ditunda selama empat tahun karena tantangan hukum. Pada tahun 1987, minus-es P. syringae menjadi organisme yang dimodifikasi secara genetik pertama yang dilepaskan ke lingkungan.
Percobaan pertama tanaman rekayasa genetik dilakukan pada tahun 1986 di Perancis dan AS, dengan tanaman tembakau yang direkayasa untuk menjadi tahan terhadap herbisida. Tiongkok menjadi negara pertama yang mengkomersialisasikan tanaman transgenik pada tahun 1992. Makanan rekayasa genetik pertama, Flavr Savr, tomat yang tahan lama, disetujui untuk komersialisasi pada tahun 1994. Pada tahun yang sama, Uni Eropa menyetujui tembakau rekayasa genetik yang tahan terhadap herbisida.
Pada tahun 2010, genom sintetis pertama diciptakan oleh para ilmuwan di J. Craig Venter Institute, dan diintegrasikan ke dalam sel bakteri kosong. Empat tahun kemudian, bakteri dikembangkan yang menggunakan alfabet genetik yang diperluas.
Pada tahun 2012, Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier mengembangkan sistem CRISPR/Cas9, teknik yang memungkinkan pengeditan genom yang mudah dan spesifik pada hampir semua organisme.
Penerapan Rekayasa Genetik dalam Pemuliaan Tanaman
Rekayasa genetik telah menjadi alat yang berharga dalam menghasilkan benih tanaman yang tahan terhadap penyakit. Dalam praktiknya, gen yang memiliki kekebalan terhadap penyakit tertentu disisipkan ke dalam genom tanaman. Proses ini umumnya dilakukan selama perlakuan dan pencucian benih. Bioteknologi hutan juga memanfaatkan rekayasa genetik dalam pemuliaan tanaman hutan melalui teknologi gen dan analisis genom.
Penerapan rekayasa genetik pada tanaman hutan, seperti poplar, betula, cemara, dan eukaliptus, dilakukan untuk mengubah sifat-sifat seperti lignin dan selulosa guna meningkatkan ketahanan terhadap hama penyakit serta meningkatkan fertilitas dan toleransi terhadap ancaman abiotik. Pengujian pemuliaan tanaman hutan dilakukan di berbagai lingkungan, termasuk laboratorium, rumah kaca, dan hutan.
Selain di bidang hutan, rekayasa genetik juga digunakan dalam bioenergi untuk tujuan komersial. Dengan demikian, rekayasa genetik memberikan kontribusi yang signifikan dalam memperbaiki sifat-sifat tanaman untuk meningkatkan hasil dan ketahanan dalam berbagai lingkungan pertanian dan hutan.
Disadur dari: en.wikipedia.org