Biologi Molekuler: Memahami Fenomena Kehidupan Hingga di Tingkat Molekul

Jumardin Rua

Pengenalan disiplin ilmu biologi molekuler

“Ketika biokimia didefinisikan sebagai ilmu yang berhubungan dengan kimia makhluk hidup, maka biologi molekuler memiliki cakupan yang lebih luas untuk menjelaskan segala fenomena biologi dalam hal interaksi molekul ” [1]. Tutur seorang Biokimiawan University of College London, Prof. Campbell.

Secara sederhana apa yang diutarakan oleh Prof. Campbell dapat dipahami bahwa biokimia menelusuri molekul-molekul yang membentuk organisme (makhluk hidup). Bagaimana molekul tersebut bekerja pada organisme biologi molekuler lah yang mengkaji dan memaparkannya.

blank
Gambar 1. Reaksi kimia yang terjadi pada penderita penyakit asam urat

Kita akhirnya dapat mengetahui bahwa salah satu komponen DNA (asam deoksiribonukleat) pada makhluk hidup adalah 4 macam nukleotida (basa  nitrogen). Keempatnya yaitu Adenin dan Guanin (basa purin) serta Timin dan Sitosinin (basa pirimidin). Inilah salah satu kontribusi biologi molekuler.

Biologi molekuler bukanlah disiplin ilmu yang berdiri sendiri. Bidang keilmuan tersebut merupakan kombinasi dari beberapa disiplin ilmu seperti mikrobiologi, genetika dan imunologi [1]. Biologi molekuler mempelajari makromolekul (molekul berukuran besar) dan mekanismenya pada organisme, seperti sifat molekuler, gen, mekanisme replikasi, mutasi, dan ekspresi gen [2].

Disiplin ilmu tersebut juga mempelajari aktivitas biologi pada level molekular, misalnya bagaimana memahami interaksi antara molekul DNA, RNA dan protein, serta biosintesisnya. Karena perannya cukup penting dan perkembangannya yang pesat tidak mengherankan banyak peneliti-peneliti Indonesia dikirim ke luar negeri untuk mendalami biologi molekuler [3]. Tambah Ivan Arie Wahyudi dari Fakultas Kedokteran Gigi UGM.

blank
Gambar 2. Gambaran kromosom penderita down syndrom (Sumber: AboutKidsHealth)

Kita akhirnya mendapatkan informasi bahwa penyakit dan fenomena down sindrom disebabkan oleh kelainan genetik ketika dalam kandungan, berupa kelebihan kromosom. Persisnya telah terjadi pembelahan sel abnormal (tidak normal) sehingga ada salinan kromosom tambahan di kromosom 21 [4]. Itulah biologi molekuler.

Sejarah perkembangan biologi molekuler

Biologi molekuler merupakan disiplin ilmu yang relatif muda dan lahir dari kerja para ahli genetika, fisikawan, dan ahli kimia struktural. Para ahli tersebut ingin memecahkan suatu permasalahan yang sama, yaitu bagaimana organisme menurunkan sifat kepada turunannya (pewarisan sifat) [2]. Terdapat beberapa peristiwa penting yang turut menemani perjalanan biologi molekuler.

Disiplin ilmu ini mulai muncul pada tahun 1930 dan terus berkembang dari tahun ke tahun. Selama periode awal 1940 biologi molekuler konsen pada upaya penguraian struktur dasar 3 dimensi molekul protein. Pengetahuan terus berkembang terhadap protein sebagai salah satu komponen penyusun organisme [5].

Struktur DNA sebagai cetak biru genetik yang ditemukan pada semua organisme dideskripsikan pada tahun 1953 oleh James D Watson dan Frances H C Crick. Penelitian lebih lanjut oleh para ilmuwan memperoleh pengetahuan yang semakin mendetail tentang molekul DNA dan asam ribonukleat (RNA). Selain itu juga diketahui urutan kimiawi di dalam zat ini yang menginstruksikan sel dan virus untuk membuat protein [5].

Hingga tahun 1970-an biologi molekuler tetap menjadi disiplin ilmu murni dengan sedikit aplikasi praktis. Beberapa molekul protein jenis enzim ditemukan dapat memotong dan menggabungkan kembali segmen DNA dalam kromosom bakteri tertentu. Pengetahuan dasar ini yang kemudian digunakan dalam teknologi DNA rekombinan (rekayasa genetika). DNA rekombinan merupakan salah satu cabang biologi molekuler yang paling aktif hingga saat ini [5].

Baca juga:
blank
Gambar 3. Aplikasi teknologi DNA rekombinan yang mampu meningkatkan ketahanan tanaman jagung terhadap penyakit atau hama tertentu (kanan).

Kemampuan para ilmuwan memodifikasi beberapa organisme pada level genetik pada akhirnya mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas beberapa jenis ikan, hewan ternak maupun sayur dan buah yang biasa kita konsumsi. Hingga yang paling menyita perhatian publik adalah apa yang dilakukan He Jiankui tahun 2019 dengan memodifikasi gen bayi.

Peranan biologi molekuler ketika pandemi Covid-19

Uraian tentang biologi molekuler diatas telah memberikan kita gambaran bahwa disiplin ilmu ini sangat erat kaitannya dengan aspek kesehatan manusia. Telah banyak hasil eksperimen yang kemudian dipublikasikan dan menjadi sebuah pengetahuan untuk manusia.

Lalu bagaimanakah peranan biologi molekuler manakala aspek kesehatan manusia terganggu dengan pandemi COVID-19 saat ini?

Selalu ada upaya preventif (pencegahan) terhadap dampak buruk yang lebih besar. Hal tersebut dapat dilakukan manakala telah tersedia informasi memadai terkait permasalahan yang timbul beserta sebab akibat yang menyertainya. Pengembangan vaksin dan aturan protokol kesehatan itu ada setelah tersedia informasi memadai terkait pandemi COVID-19 dan karakter virus SARS-CoV-2 sebagai penyebabnya.

Pemahaman terhadap sains amatlah penting, khususnya biologi molekuler sebagai landasan ilmiah untuk penanganan pandemi. Disiplin Ilmu ini mempelajari DNA, RNA, maupun sintetis protein. Pemahaman kita mengenai struktur genom populasi Indonesia berdasarkan analisis DNA membantu ilmuwan kita untuk menganalisa spektrum berbagai macam mutasi penyakit di Indonesia [6]. Tutur ilmuwan Eijkman Institute Prof. Herawati Sudoyo dalam suatu orasi ilmiahnya.

Berkembangnya biologi molekuler di Indonesia yang dimulai oleh Eijkman Institute

Kemunculan biologi molekuler di dalam negeri dapat dikatakan baru jika dibandingkan dengan Amerika, Australia ataupun negara-negara Eropa. Disiplin ilmu tersebut mulai diperkenalkan tahun 1990-an dengan berdirinya Lembaga Biologi Molekuler Eijkman Institute. Lembaga ini sebelumnya adalah Laboratorium Riset untuk Patologi dan Bakteriologi yang didirikan oleh Hindia Belanda tahun 1888 sebelum akhirnya tutup pada 1966 [7].

Berdirinya Eijkman Institute diprakarsai oleh BJ Habibie yang merupakan Menteri Riset dan Teknologi pada saat itu. Beliaulah yang meminta ilmuwan diaspora biologi molekuler di Australia Prof. Sangkot Marzuki untuk pulang dan membangun riset bidang ini. Beliau yang tertarik mengulik proses pembentukan energi dalam tubuh manusia telah memimpin lembaga tersebut selama 22 tahun.

Saat ini Eijkman Institute konsen untuk memajukan penelitian dasar dan terapan terkait biologi molekuler di Indonesia. Beberapa bidang yang menjadi fokus utamanya yaitu biomedis, keanekaragaman hayati, bioteknologi dan biosekuriti. Selain itu lembaga ini juga telah memilki Pusat Genom Nasional yang akan menyediakan informasi potensi suatu populasi terjangkit penyakit tertentu [7]. Tak ketinggalan, beberapa Universitas di Indonesia saat ini juga sudah mulai konsen pada biologi molekuler.

Beberapa definisi disiplin ilmu biologi molekuler pada dasarnya tidaklah terdapat perbedaan. Semuanya saling melengkapi dan menghindari sekat-sekat disiplin ilmu untuk menyatu dan bekerjasama menyelesaikan permasalahan yang dihadapi umat manusia.

Referensi

  1. Campbell, P., N., 1992, Biochemistry and Molecular Biology, Biochemical Education, 20, 3, 158-165.
  2. https://plato.stanford.edu/entries/molecular-biology/, diakses pada 9 September 2020.
  3. https://jurnal.ugm.ac.id/teknosains/article/view/7973/6173, diakses pada 10 September 2020 pukul 16.15 WITA.
  4. https://hellosehat.com/kesehatan/penyakit/down-syndrome/, diakses pada 10 September 2020 pukul 18.58 WITA.
  5. https://www.britannica.com/science/molecular-biology, diakses pada 10 September 2020 pukul 20.15 WITA.
  6. http://lipi.go.id/berita/biologi-molekul-sebagai-landasan-ilmiah-penanganan-pandemi/22139, diakses pada 12 September 2020 pukul 20.15 WITA.
  7. http://www.eijkman.go.id/about/, diakses pada 14 September 2020 pukul 21.41 WITA.
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar