Bioteknologi untuk Pertanian Masa Depan: Mungkinkah?

Sudradjat (20 November 1954, Bandung) adalah Staf Pengajar Divisi Ekofiosiologi Tanaman, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB). Mendapat gelar Doktor di Ecole Nationale d’Agronomie de Rennes (ENSAR), Prancis, pada tahun 1994. Saat ini, ia juga Pembina Unit Kegiatan Mahasiswa Lingkung Seni Gentra Kaheman IPB, sebuah kelompok yang bertujuan melestarikan kesenian Sunda, khususnya, dan kesenian daerah lain, umumnya.

Esai ini dibuat oleh penulis pada tahun 2012 dan sudah pernah dimuat pada Note di akun Facebook pribadi penulis. Atas izin penulis, Sayurankita memuat kembali esai ini dengan beberapa perbaikan sesuai dengan EYD dan ketentuan redaksional Sayurankita.

 

Kegiatan pertanian yang paling sederhana telah dimulai lebih dari 10 ribu tahun yang lalu. Namun demikian, secara formal, pertanian sebagai ilmu relatif baru berkembang. Kontribusi disiplin ilmu agronomi, pemuliaan tanaman, ilmu tanah, ilmu hama penyakit baru secara nyata memberikan kontribusi terhadap peningkatan produksi pangan pada abad 19 dan 20 ini. Pada periode tersebut, produksi gandum di Inggris dan padi di Jepang meningkat dari 2 ton menjadi 6 ton per hektar, sedangkan penduduk dunia meningkat dari 2 milyar menjadi 6 milyar orang, dan pada tahun 2050 meningkat menjadi 9 milyar orang. Peningkatan produktivitas tersebut merupakan keberhasilan ahli pertanian selama 200 tahun dalam mengintegrasikan teknologi kimia, fisika, dan biologi.

Penggunaan pupuk kimia anorganik pertama kali didemonstrasikan oleh Von Leibig (1803 sampai 1873), yang menunjukkan bahwa pupuk kimia yang mengandung nitrogen, fosfor, dan kalium dapat meningkatkan hasil secara dramatik. Kemudian pada awal tahun 1900-an, pembuatan pupuk nitrogen secara besar-besaran dapat direalisasikan dengan mudah serta murah melalui Proses Haber. Pada waktu yang bersamaan, ahli tanah, fisiolgi tanaman, dan pemulia tanaman menghasilkan varietas baru yang mempunyai produktivitas lebih tinggi. Selanjutnya, pada periode 1930 sampai 1940, pengembangan dalam industri kimia menemukan bahan aktif insektisida, fungisida, dan herbisida.

Perkembangan yang pesat dalam pertanian pada awal abad ke-20 dan dipercepat pada periode 1950 sampai 1960 ketika sistem produksi ditransformasikan menjadi yang kita kenal GREEN REVOLUTION”, yaitu paket teknologi yang terdiri dari varietas unggul, pupuk, pestisida, dan irigasi. Green Revolution, pada saat itu dapat menjawab permasalahan yang dihadapi, yaitu semakin meningkatnya kebutuhan pangan akibat pertambahan penduduk dunia. Namun terdapat kelemahan yang kurang diantisipasi, terutama di negara berkembang seperti Indonesia, yaitu penggunaan pupuk yang berlebihan dapat mencemari lingkungan dan merusak tanah, serta penggunaan pestisida yang tidak terkendali menyebabkan musnahnya musuh-musuh alami. Penggunaan varietas yang seragam juga mengakibatkan semakin berkurangnya keragaman genetik yang kita miliki.

Pada saat ini, kita sudah melewati masa “GREEN REVOLUTION”, pemahaman baru tentang genetika kini mulai mengguncang dunia, mirip dengan penemuan Gallileo 500 tahun silam yang mengatakan bahwa bumi mengelilingi matahari. Menurut John Naisbitt (1999), pengarang buku Megatrends (1982) dan Global Paradox (1994), dalam bukunya yang berjudul High Tech, High Touch (Nicholas Braely Publishing, 2001): Teknologi Genetika akan mengungguli semua teknologi lain, termasuk teknologi informasi pada abad 21 ini. Sejak pembelahan atom, belum pernah ada teknologi dengan banyak konsekuensi seperti ilmu genetika. Teknologi genetika baru memberi kekuatan untuk membuat hibrida baru dari 2 genus, bukan hanya dari 2 spesies, memudahkan sel tua menjadi sel promordial dan mungkin akan mengarahkan evolusi manusia itu sendiri. Lebih lanjut, Naisbitt mengatakan, dalam 20, 30, dan 40 tahun mendatang, teknologi ini akan banyak tersandung-sandung. Teknologi ini masih kanak-kanak, baru tumbuh, tetapi tidak terhindarkan.

Perangkat dan praktik pertanian tradisional sedang mendekati batas efektivitasnya dalam meningkatkan produktivitas. Bersamaan dengan perkembangan negara yang kurang kondusif, masyarakat membutuhkan makanan yang semakin banyak dan lebih baik. Tuntutan ini diperburuk dengan semakin berkurangnya lahan pertanian, meningkatnya upah buruh, serta langkanya tenaga kerja pertanian.

Gambar ini diambil dari Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=9553023

Bioteknologi pangan (atau modifikasi genetik) menawarkan satu alternatif untuk menjamin kelangsungan penyediaan pangan melalui peningkatan produktivitas lahan pertanian yang telah ada dan untuk meningkatkan kualitas pasokan pangan kita. Keuntungan dari bioteknologi cukup banyak meliputi ketahanan terhadap hama tanaman, peningkatan hasil panen, dan penurunan penggunaan pestisida kimiawi. Demikian pula di bidang pengolahan makanan dan bahan makanan, dapat menghasilkan aneka macam pangan dan bahan pangan hasil fermentasi yang digunakan secara luas.

Di abad 19, para petani mulai dengan cermat memilih tanaman-tanaman yang mempunyai sifat-sifat menguntungkan dan mulai memuliakannya untuk menghasilkan varietas baru—tanaman dengan sifat gabungan dari kedua induknya. Mereka juga membuat bahan makanan tradisional semacam yoghurt, cuka, sake, kecap, dan tempe. Meskipun mereka tidak memahami prinsip ilmiah yang mendasarinya, para petani di zaman itu telah memanfaatkan bioteknologi selam berabad-abad untuk membuat atau mengubah tanaman dan bahan makanan.

Foto oleh Sakurai Midori – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1368070

Para ilmuwan sekarang memahami apa di balik proses biologis ini dan telah mengembangkan cara baru untuk meningkatkannya. Teknik bioteknologi modern menjadikan para ilmuwan mampu memperbaiki tanaman dan pangan yang dibuat dengan cara-cara tradisional. Dalam banyak hal, metode baru ini lebih cepat, murah, dan lebih bisa diandalkan dibandingkan dengan cara tradisional. Dan dalam beberapa hal, bioteknologi modern mampu menghasilkan produk yang sebelumnya tidak ada.

Bioteknologi Amatlah Menjanjikan dalam Bidang Pengelolaan Lingkungan dan Pertanian
  1. Pengelolaan Lingkungan – Bioteknologi membuka peluang baru dalam perlindungan lingkungan. Contohnya, bakteri yang dimodifikasi secara genetik bisa digunakan untuk mengubah sampah organik menjadi produk yang berguna atau untuk membersihkan tumpahan minyak.
  2. Produksi Makanan – Produksi makanan adalah satu bidang lagi di mana bioteknologi memainkan perang penting dengan menyediakan bahan makanan, vitamin, kultur biang, dan enzim untuk mengolah makanan yang lebih banyak dan lebih berkualitas.
  3. Pertanian – Sekarang para ilmuwan mampu meningkatkan tampilan buah dan sayuran, memperpanjang waktu makanan dapat disimpan, meningkatkan kandungan nutrisi tanaman, serta tanaman yang tahan penyakit dan hama. Di masa mendatang, para ahli bioteknologi berharap mampu menghasilkan tanaman yang tahan terhadap kondisi buruk, seperti kekeringan, suhu tinggi ataupun dingin, sehingga menjadikan petani dapat memanfaatkan tanah yang sebelumnya tidak dapat diusahakan. Teknik perbanyakan mikro—di mana tanaman ditumbuhkan dari satu sel atau bagian tanaman—telah dipakai di banyak rumah penyemaian tanaman untuk menghasilkan tanaman yang identik dalam waktu cepat. Modifikasi genetik pada tanaman hias membuka jalan bagi dihasilkannya warna-warna yang tidak biasa, sehingga meningkatkan nilai varietas dan komersialnya.
Foto diakses dari akun flickr Aqua Mechanical, CC BY 2.0, https://www.flickr.com/photos/aquamech-utah/24954081852 (Copyright – Bigstock®)

Pada tahun 1953, para ilmuwan mengungkap bahwa asam deoksiribo nukleat (DNA) dapat ditemukan di dalam semua makhluk hidup dan bahwa sebuah gen adalah sepenggal DNA yang mempunyai urutan kimiawi tertentu. Gen-gen menentukan berbagai ciri, atau sifat, semacam warna mata atau rambut. Pada tahun 1973, para ilmuwan menemukan cara untuk mengisolasi gen dan pada tahun 1980-an, mereka telah mengembangkan perangkat yang diperlukan untuk memindahkan gen (dan karenanya sifat) dari satu organisme ke organisme lainnya.

Dengan ditemukannya enzim-enzim yang bisa digunakan untuk memotong atau mengambil sebuah potongan gen dari satu rantai DNA pada satu tempat tertentu dari rantai tersebut, para ilmuwan mampu memasukkan perintah baru yang menjadikan sel untuk menghasilkan zat-zat yang dibutuhkan, melakukan proses-proses berguna atau memberikan ciri-ciri yang diinginkan pada suatu organisme. Teknik semacam ini disebut sebagai teknologi “DNA rekombinan”. Hasilnya adalah bioteknologi modern—sains tentang pemindahan instruksi genetik tertentu dari satu organisme ke organisme lainnya.

Teknik pemuliaan tanaman tradisional menggunakan penyerbukan yang terkontrol atas tanaman mempunyai beberapa batasan.

Pertama, persilangan seksual hanya dapat terjadi dalam satu spesies atau kerabat dekat. Hal ini membatasi sumber genetik yang dapat dipakai oleh pemulia untuk meningkatkan ciri-ciri yang diinginkan dari suatu tanaman.

Kedua, ketika dua tanaman disilangkan, setiapnya mempunyai sekitar 100.000 gen, semua gen dari keduanya akan tercampur secara acak. Hal ini menghasilkan masalah karena keturunan dari tanaman tersebut bisa menunjukkan baik ciri yang diinginkan maupun yang tidak dari kedua induknya. Karena masalah ini, pemulia harus menghabiskan bertahun-tahun untuk ‘menyilang-balik’ keturunan dengan induk awalnya, secara berulang-ulang, untuk menghilangkan puluhan ribu gen yang tidak mereka inginkan. Pemuliaan tanaman tradisional bisa menghabiskan waktu yang lama.

Dapat dikatakan bahwa, bioteknologi tanaman adalah perpanjangan dari pemuliaan tanaman tradisional dengan satu perbedaan penting. Sebagai ganti percampuran ribuan gen untuk memuliakan tanaman, pemulia modern bisa menggunakan bioteknologi untuk memilih satu sifat tertentu dari tanaman, mikroba atau hewan mana saja dan memindahkan sifat tersebut ke dalam susunan genetik dari tanaman lain. Hal ini dimungkinkan karena kemiripan semua makhluk hidup pada tataran DNA. Setelah gen tersebut dipindahkan, tanaman baru yang telah dimodifikasi ini menunjukkan satu perubahan khusus daripada perubahan luas yang akan terjadi lewat pemuliaan tradisional.

Antisipasi

Perusahaan Multi Nasional yang bergerak di bidang ilmu hayati seperti Monsanto dan Novartis membayangkan di masa depan lahan-lahan pertanian dipenuhi hasil panen yang tahan beku, tahan hama, tahan penyakit, sarat dengan gizi yang menyediakan pangan dunia dengan hasil yang semakin meningkat dengan penggunaan bahan kimia yang semakin sedikit. Ilmuwan mereka bekerja untuk merekayasa secara genetik kentang tanpa bintik coklat, kacang kedelai yang sarat gizi, buah yang mengandung vaksin, gandum berkualitas untuk mie Asia, gandum kaya amilase untuk membantu orang yang berdiet di negara kaya. Itulah sekelumit penerapan genetika di masa depan.

Namun demikian, banyak pihak juga yang mencemaskan konsekuensi dari pengubahan tanaman dan hewan secara genetik. Kehawatiran tersebut meliputi kendali manusia atas evolusi, hilangnya keragaman hayati, bencana kegagalan panen karena adanya kekurangan pada hasil panen, rumput liar dan serangga yang kebal, serta tindakan mematenkan dan mengontrol benih yang dulu diperoleh secara gratis selama ribuan tahun. Sejumlah protes, yang terkonsentrasi di Benua Eropa, menentang perusahaan yang mengubah benih secara genetik, menjadi gerakan yang over protected. ***