Hubungan Biologi dengan Ilmu Lain

Biologi merupakan salah satu cabang ilmu dari Ilmu Pengetahuan Alam atau yang biasa kita singkat dengan IPA. Biologi berasal dari dua kata, yaitu ‘bios’ yang berarti hidup dan ‘logos’ yang berarti ilmu. Biologi adalah ilmu yang mempelajari tentang makhluk hidup. Tak hanya mempelajari tentang makhluk hidup
saja, tetapi biologi juga mempelajari segala aspek yang menyertainya. Dalam pengembangan penerapan biologi yang dikenal sebagai biologi terapan, biologi dapat dihubungkan dengan berbagai ilmu, contohnya kimia, fisika, matematika serta teknologi informatika sehingga muncullah ilmu-ilmu baru seperti biokimia (hubungan antara biologi dengan kimia) dan biofisika (hubungan antara biologi dengan fisika) yang kemudian bergabung dan membentuk suatu ilmu baru lagi yaitu bioteknologi. Selain itu, biologi juga berkaitan erat dengan ilmu sosial dan membentuk ilmu-ilmu baru yang salah satu contohnya adalah psikologi dan biogeografi. Ilmu terapan tersebut dapat digunakan untuk meningkatkan kesejahteraan umat manusia di belahan bumi ini. Bidang yang tergolong biologi terapan misalnya kedokteran, pertanian, perikanan, kesehatan, farmasi, dan bioteknologi.
Secara garis besar, biologi dapat dibagi menjadi dua cabang ilmu, yaitu:
1. Zoologi, yaitu ilmu yang mempelajari tentang kehidupan hewan di alam semesta ini.
2. Botani, yaitu ilmu yang mempelajari tentang kehidupan tumbuhan di alam semesta ini.
Ada berbagai cabang ilmu biologi, yaitu :
1. Ekologi : Ilmu yang mempelajari interaksi antar makhluk hidup dan lingkungannya.
2. Morfologi : Ilmu yang mempelajari bentuk dan struktur makhluk hidup.
3. Sitologi : Ilmu yang mempelajari susunan dan fungsi sel.
4. Mikrobiologi : Ilmu yang mempelajari segala aspek kehidupan mikroorganisme.
5. Fisiologi : Ilmu yang mempelajari sifat faal dan cara kerja dari tubuh suatu organisme.
6. Taksonomi : Ilmu yang mempelajari klasifikasi atau pengelompokan makhluk hidup.
7. Evolusi : Ilmu yang mempelajari perubahan dan perkembangan serta hubungan kekerabatan jenis makhluk hidup.
8. Embriologi : Ilmu yang mempelajari perkembangan suatu organisme, mulai dari zigot sampai menjadi dewasa.
9. Genetika : Ilmu yang mempelajari cara menurunnya sifat pada makhluk hidup.
10. Patologi : ilmu yang mempelajari tentang seluk beluk penyakit.
Salah satu contoh dari cabang biologi adalah bioteknologi. Bioteknologi adalah suatu cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pemanfaatan makhluk hidup dan penggunaan biokimia, mikrobiologi, serta rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan memperoleh penerapan teknologi di bidang industri, kesehatan atau kedokteran, dan pertanian dari kapasitas mikroba, sel atau jaringan sebagai kultur. Selain itu, bioteknologi juga menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan makhluk hidup.
Berdasarkan prosesnya bioteknologi dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
1. Bioteknologi klasik atau konvensional
Bioteknologi klasik atau konvensional merupakan praktik bioteknologi yang dilakukan dengan cara dan peralatan sederhana, tanpa melakukan rekayasa genetika. Bioteknologi klasik atau konvensional, contohnya : bir, wine, sake, yoghurt, roti, keju, kecap, tempe, tape, dan oncom.
2. Bioteknologi modern
Bioteknologi modern merupakan praktik bioteknologi yang diperkaya dengan rekayasa genetika, yaitu suatu teknik pemanipulasian materi genetika. Pada teknik tersebut terjadi pemindahan materi genetika (transfer gen) dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya. Melalui teknik tersebut manusia dapat mengontrol produk yang dihasilkan sesuai dengan keinginannya. Contohnya, dihasilkannya tanaman tahan hama dan penyakit, buah-buahan bersifat tahan lama, dan ternak yang mampu menghasilkan susu dalam jumlah yang lebih banyak.
Kegiatan utama dalam ruang lingkup bioteknologi, yaitu:
a. Teknologi industri dengan mengguanakan reaktor bio, di mana mikroba dan enzim menjadi katalis utama.
b. Rekayasa genetika
c. Peleburan sel dalam upaya menipulasi genetik
d. Kultur jaringan pada sel atau tumbuhan
Kemampuan mikroba dan eksploitasinya dalam dunia industri mikroba dijuluki sebagai buruh serba bisa. Hal ini didasarkan atas kemampuan mikroba yang bisa memproduksi lebih dari 500 macam bahan keperluan manusia. Hampir semua industri dilayani oleh jasa mikroba seperti sektor industri dalam bidang pertanian. Sektor pertanian mencakup produksi pangan, vaksin hewan, pupuk dan kompos organik. Fungsi bioteknologi dalam bidang pertanian adalah mencari jenis tanaman yang tahan penyakit, tanaman yang mampu memupuk dirinya sendiri dengan perbaikan fiksasi nitrogen, tanaman unggul, biopestisida, biointektisida, penghancuran selulosa dan lignin, penyelamatan pascapanen, serta kultur jaringan. Kultur jaringan adalah teknik menumbuhkan jaringan atau sel menjadi individu baru pada media khusus yang asptik. Kultur jaringan sel tumbuhan dapat tumbuh pada kultur (media tumbuh) yang cukup mengandung nutrienbat. Prinsip dasar kultur jaringan dan sel adalah bahwa sel yang diisolasikan akan mengembangkan potensi dasarnya (totipotensi). Potongan daun cocor bebek, misalnya, dapat tumbuh membentuk akar, batang, dan daun menjadi tanaman cocor bebek yang baru dengan sifat individu unggul.
Selain itu, dalam bidang pertanian rekayasa genetika juga dapat difungsikan sebagai kegiatan utama dalam ruang lingkup bioteknologi. Rekayasa genetika merupakan salah satu teknologi yang potensial sebagai alternatif pemecahan masalah pangan dunia untuk menghasilkan tanaman transgenik. Tanaman transgenik merupakan tanaman yang mempunyai gen asing di dalam genomnya. Gen asing pada umumnya berasal dari bakteri atau tanaman lain yang membawa sifat tertentu. Sifat yang dibawa oleh gen asing ini merupakan sifat unggul yang tidak dimiliki tanaman inang. Tanaman transgenik telah banyak dilepas sebagai tanaman pangan dengan tujuan seperti tahan insekta, tahan herbisida, mengandung vitamin dan gizi tinggi, tahan penyimpanan jangka panjang, dan toleran terhadap lingkungan secara langsung berperan dalam meningkatkan produktifitas. Tanaman transgenik yang tahan terhadap insekta akan menurunkan frekuensi aplikasi pestisida. Pengurangan pemakaian pestisida sama artinya dengan tidak memasukkan bahan-bahan kimia berbahaya ke dalam lingkungan, sehingga dampak pencemaran lingkungan dapat dikurangi. Resiko dari produk transgenik tidak akan lebih besar dari produk hasil persilangan alamiah. Beberapa resiko pangan transgenik yang mungkin terjadi antara lain resiko alergi, keracunan dan tahan antibiotik. Sehingga sampai saat ini fakta menunjukkan bahwa kelompok tanaman ini telah memberi banyak manfaat khususnya dalam dunia pertanian karena memiliki produktivitas dan kualitas tinggi serta lebih ramah lingkungan.
Dalam bidang kesehatan, khususnya dalam bidang kedokteran, bioteknologi dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam keperluan, misalnya dalam pembuatan vaksin, pembuatan antibodi monoklonal, dan pembuatan antibiotik.
Pembuatan vaksin
Vaksin dapat berfungsi untuk melawan penyakit karena kadangkala penyakit yang disebabkan oleh virus tidak bisa diobati. Melalui bioteknologi, telah berkembang pembuatan vaksin baru yaitu dengan menggunakan protein. DNA rekombinan menggerakkan pembuatan suatu protein khusus dalam jumlah besar dari selubung protein virus, bakteri, atau mikroba lainnya. Sehingga protein ini dapat digunakan menjadi pemicu terbentuknya respons kekebalan untuk melawan penyakit.
Pembuatan antibodi monoklonal
Teknik lain yang sering digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik hibridoma, yaitu teknik yang memfusikan dua sel dari jaringan yang berbeda untuk menghasilakan antibodi monoklonal. Antibodi adalah protein yang dihasilkan oleh sel limfosit B atau sel limfosit T untuk melawan antigen (benda asing, misalnya bakteri, jamur, virus, serta protein asing) yang masuk ke dalam tubuh. Produksi antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendiagnosa penyakit, mengisolasi molukel toksin, melawan gen dalam tubuh manusia, serta dapat juga untuk tes diagnostik kehamilan.
Pembuatan antibiotik
Dengan berkembangnya mikrobiologi (Ilmu yang mempelajari segala aspek kehidupan mikroorganisme), telah diketahui berbagai struktur dan sifat-sifat dari berbagai jenis mikroba/ jasad renik, baik yang menguntungkan maupun yang bersifat pantogen (menyebabkan penyakit) maka berkembanglah industri obat-obatan. Dalam industri obat-obatan, telah diketahui sifat-sifat bakteri Escherichia coli yang ternyata dapat dibuat menjadi insulin. Insulin ini sangat berguna bagi penderita Diabetes Melitus pada manusia. Contoh perkembangan mikrobiologi dalam industri obat-obatan lainnya adalah pembuatan antibiotik. Antibiotik merupakan senyawa yang dihasilkan oleh bakteri atau jamur yang bersifata menghambat pertumbuahan mibro lainnya. Macam-macam antibiotik yang sudah berhasil dibuat antara lain adalah penisilin (dibuat dari jamur Penicillium), sefalosporin (dihasilkan oleh jamur Cephalosporium), dan tetrasiklin (dihasilkan oleh jamur Streptomycin).
Penerapan ilmu biologi juga dapat difungsikan untuk mengatasi masalah, misalnya:
1. Masalah tentang kelaparan di dunia.
Bioteknologi merupakan salah satu alternatif untuk mengurangi kelaparan dan kemiskinan karena penelitian bioteknologi di dunia ini juga untuk mengatasi berbagai masalah, dari pangan hingga kesehatan. Apalagi sejak dikembangkannya teknologi rekombinan DNA (deoxyribose nucleid acid) yang memungkinkan manusia mampu menghasilkan sesuatu produk yang sebelumnya sulit dapat dibayangkan. Misalnya dengan rekayasa genetika yang merupakan salah satu teknologi yang potensial sebagai alternatif pemecahan masalah pangan dunia untuk menghasilkan tanaman transgenik. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup karena DNA dari semua makhluk hidup memiliki struktur yang sama sehingga dapat direkombinasikan.
Masalah pangan dapat ditangani juga dengan kebijakan yang mendorong penyediaan pelayanan meliputi lima hal, yaitu:
1) pelayanan gizi dan kesehatan yang berbasis masyarakat seperti Upaya Perbaikan Gizi Keluarga (UPGK) yang dilaksanakan tahun 1970-1990an, penimbangan balita di Posyandu dengan KMS.
2) pemberian suplemen zat gizi mikro seperti pil besi kepada ibu hamil, kapsul vitamin A kepada balita dab ibu nifas.
3) bantuan pangan kepada anak gizi kurang dari keluarga miskin.
4) fortifikasi bahan pangan seperti fortifikasi garam dengan yodium, fortifikasi terigu dengan zat besi, seng, asam folat, vitamin B1 dan B2.
5) biofortifikasi, suatu teknologi budi daya tanaman pangan yang dapat menemukan varietas padi yang mengandung kadar zat besi tinggi dengan nilai biologi tinggi.
Dengan begitu kemungkinan masalah kelaparan di dunia dapat teratasi karena bantuan pangan maupun pembudidayaan tanaman pangan bisa dilakukan oleh masyarakat luas.
2. Masalah tentang wabah penyakit.
Mikrob alami yang di rekayasa genetikanya memberikan harapan baru dalam bidang kesehatan. Salmonella typhimurium, suatu bakteri yang berasosiasi dengan keracunan pangan, memberikan harapan baru untuk melawan tumor dan kanker secara sistematis. Bakteri ini direkayasa secara genetika agar secara spesifik tetap dapat membunuh sel-sel kanker, tetapi tidak merusak atau menjadi patogen pada jaringan tubuh manusia.
Selain itu, teknologi DNA rekombinan dapat juga digunakan untuk mengobati beberapa penyakit genetika. Salah satu teknik tersebut adalah PCR (polymerase chain reaction). Dasar cara kerja PCR berada pada kemampuan enzim DNA polimerase untuk membuat salinan rantai DNA. Manfaat teknik ini, yaitu mampu memberikan penanganan yang lebih cepat dan identifikasi yang tepat terhadap mikroba penyebab penyakit, contohnya hepatitis.
Adapun di bawah ini adalah contoh persoalan wabah penyakit yang disebabkan oleh berbagai macam mikroba, yaitu:
1) Bakteri, penyebab penyakit pada manusia (misalnya Treponema pallidum penyebab sifilis, Mycobacterium tubercolosis penyebab TBC), hewan (Campylobacter fetus penyebab keguguran pada kambing dan sapi), dan tumbuhan (Agrobacterium tumefaciens penyebab tumor pada tumbuhan).
2) Jamur, penyebab kerusakan pada kulit, tekstil, makanan, penyakit pada hewan dan tumbuhan.
3) Alga, menyebabkan menutupnya permukaan air, menghasilkan bau, racun, menyerap O2, dan menyebabkan pencemaran
4) Protozoa, penyebab penyakit seperti malaria, disentri, dan sakit tidur.
5) Virus, penyebab penyakit pada tanaman, hewan, dan manusia (misalnya, cacar, influensa, penyakit kuning, unggas (parrot fever), mosaic (TMV) pada tanaman tomat, kentang, dan tembakau).