7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

Hampir semua kemajuan dalam bioteknologi menjadi mungkin hanya karena organisme multiseluler ini, yang juga disebut organisme model atau hanya ‘model’. Ini adalah spesies non-manusia yang digunakan untuk mempelajari berbagai fenomena biologis, terutama untuk meneliti berbagai penyakit manusia.

Apa itu Organisme Contoh?

Organisme contoh adalah dipelajari untuk memahami berbagai proses biologis pada manusia. Karena masalah etika, manusia tidak dapat dijadikan sebagai organisme contoh. Keturunan umum semua makhluk hidup memungkinkan untuk mempelajari jalur metabolisme dan perkembangan pada manusia.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

Karakteristik Organisme Contoh

Untuk dijadikan sebagai model penelitian, suatu organisme harus memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Ukurannya harus kecil dan mudah diatur dalam kondisi laboratorium.
2. Sebuah organisme contoh harus memiliki kemampuan untuk berkembang biak dalam jumlah besar.
3. Waktu generasi yang singkat dari organisme contoh membantu para peneliti mempelajari generasi yang berbeda sekaligus. Waktu generasi adalah periode waktu antara kelahiran individu dan kelahiran keturunannya; dengan kata lain, kita dapat mengatakan bahwa waktu generasi adalah periode waktu antara dua generasi berturut-turut.
4. Kesamaan beberapa gen antara organisme contohl dan manusia membantu dalam mengetahui karakteristik atau penyakit yang terkait dengan gen tertentu.
5. Organisme dengan rentang hidup yang pendek lebih disukai, dan mereka harus memiliki kebutuhan pertumbuhan/nutrisi yang minimal.
6. Organisme contoh harus memiliki seluruh genom yang diurutkan, dan tidak berbahaya bagi manusia.

Contoh

Contoh beberapa organisme multiseluler, yang digunakan sebagai contoh penelitian, adalah: Lalat buah (Drosophila melanogaster), Cacing Nematoda (Caenorhabditis elegans), Katak cakar barat (Xenopus tropicalis), Tikus (Mus musculus), Ikan Zebra (Danio rerio), Babi Guinea (Cavia porcellus)

1. Drosophila melanogaster (lalat buah)

Kita pasti pernah melihat lalat kecil duduk di atas buah dan sayuran busuk, lalat ini disebut Drosophila melanogaster (lalat buah). Lalat ini kini telah menjadi model invertebrata yang populer untuk mempelajari genetika. Banyak penelitian tentang lalat buah telah menunjukkan bahwa materi genetik ada didalam kromosom
7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi
Mengapa Lalat buah (D. Melanogaster) menjadi organisme hewan coba yang ideal?
1. Lalat ini memiliki rentang hidup yang pendek dan waktu generasi 12 hari.
2. Ukurannya yang kecil dan kebutuhan pertumbuhannya yang minimal memungkinkan ilmuwan untuk membudidayakannya dengan mudah di laboratorium kecil.
3. Sepanjang hidupnya, drosophila betina dapat bertelur hingga 50 butir per hari.
4. Mereka memiliki kebutuhan nutrisi minimum dari diet yang mengandung karbohidrat dan protein (ekstrak ragi).
5. Seluruh genom mereka telah diurutkan, dan mereka hanya memiliki 4 pasang kromosom.
6. Gen dapat dengan mudah dimanipulasi, yang memungkinkan para ilmuwan untuk memahami peran gen tertentu; ini membuat mereka menjadi model yang sempurna untuk mempelajari genetika.
7. Ada sekitar 60% kesamaan gen antara lalat buah dan manusia. Banyak dari gen umum yang terkait dengan kanker dan kelainan genetik lainnya.

2. Caenorhabditis elegans (cacing nematoda)

Caenorhabditis elegans adalah nematoda dengan tubuh transparan dengan panjang sekitar 1 mm. Ia memiliki tubuh silindris yang tidak tersegmentasi dengan coloem palsu (pseudocoloem), dan tidak memiliki sistem pernapasan dan peredaran darah. C. elegans adalah organisme multiseluler pertama yang seluruh genomnya dipetakan pada akhir tahun 1980. C. elegans memiliki dua jenis kelamin: jantan (XO) dan betina hermaprodit (XX). Cacing hermaprodit ini memiliki alat kelamin jantan dan betina (ovatestis). Fertilisasi terjadi secara internal.
7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi
Mengapa C. elegans dianggap sebagai hewan coba yang baik?
1. Hewan ini  memiliki tubuh transparan, yang memungkinkan peneliti untuk memantau dengan cermat perubahan yang terjadi pada berbagai tahap perkembangan.
2. C. elegans, seperti halnya manusia, bereaksi terhadap hal-hal yang disukai dan tidak disukai. Ini menjadikannya model yang sempurna untuk studi perilaku pada manusia.
3. Siklus hidup pendek 2-3 minggu membantu dalam memantau tahap perkembangan dalam rentang waktu yang singkat.
4. C. elegans memiliki dua jenis kelamin; XO jantan dan XX hermaprodit betina. Betina hermaprodit ini mampu melakukan fertilisasi sendiri dan dapat menghasilkan ratusan keturunan. Kemampuan membuahi sendiri ini berkontribusi pada penggunaannya sebagai organisme coba karena dapat membuahi sendiri dan menghasilkan keturunan dalam jumlah besar dan tidak bergantung pada jantan untuk pembuahan.
5. C. elegans berukuran sangat kecil dan memiliki kebutuhan nutrisi yang minimal. Mereka memakan bakteri, sehingga mereka dapat tumbuh dengan mudah di laboratorium dengan membuat mereka memakan bakteri seperti E. coli.
6. C. elegans dapat disimpan dalam keadaan beku pada suhu 80°C dan kemudian dicairkan bila diperlukan untuk penelitian lebih lanjut.
7. Mereka bertindak sebagai organisme model potensial dalam studi penelitian seperti gangguan neurologis dan penyakit jantung dan ginjal.
8. Dalam kondisi yang menguntungkan, mereka dapat menghasilkan lebih dari 1.000 telur per hari.
Contoh penelitian yang dilakukan dengan menggunakan C. elegans sebagai hewan coba
1. Gangguan neurologis terkait usia seperti penyakit Parkinson disebabkan oleh hilangnya neuron dopaminergik karena akumulasi protein-synuclein dalam bentuk badan lewy.-synuclein adalah protein saraf yang membantu dalam transmisi saraf dan ditemukan di otak, otot, dan jaringan lain. Pada PD kesalahan lipatan alpha synuclein menyebabkan pembentukan gumpalan, akhirnya merusak sel-sel otak.
Genom C. elegans tidak memiliki ortolog untuk -synuclein; oleh karena itu, elegans dapat digunakan sebagai organisme model untuk mempelajari pengaruh overekspresi varian -synuclein pada C. elegans. Awalnya, diperkirakan bahwa akumulasi -synuclein dalam bentuk badan lewy menyebabkan kerusakan neuron. Namun, sebuah penelitian pada C. elegans telah menunjukkan bahwa oligomer terlarut menginduksi neurotoksisitas, bukan agregat -synuclein yang tidak larut.
2. Mitokondrion, juga dikenal sebagai pembangkit tenaga sel, menghasilkan energi dalam bentuk molekul ATP. Disfungsi mitokondria dapat menyebabkan banyak penyakit serius seperti sindrom Leigh, gangguan metabolisme, dan miopati mitokondria. C. Elegan memiliki banyak gen ortologis yang bertanggung jawab atas penyakit mitokondria pada manusia. Penelitian telah menemukan bahwa menekan gen ini di C. elegans dapat menyebabkan banyak cacat perkembangan.
3. Menginfeksi C. elegans dengan S. typhimurium telah menunjukkan bahwa pensinyalan p38MAPK terlibat dalam respon imun bawaan terhadap bakteri.

3. Tikus (Mus musculus)

Tikus yang digunakan di laboratorium untuk tujuan penelitian disebut tikus laboratorium atau tikus laboratorium. Tikus lab merupakan hibrida dari 3 subspesies Mus musculus: Mus musculus domesticus, Mus musculus musculus, dan Mus musculus casteaneous. Tikus lab ini memiliki bulu berwarna putih (tikus albino) atau hitam, sedangkan tikus liar memiliki bulu berwarna coklat. Tikus laboratorium kurang agresif dan lebih ringan dari tikus liar.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian BioteknologiKeuntungan menggunakan mouse sebagai organisme model

1. Seluruh genomnya telah diurutkan dan karena kemiripan 85% dengan genom manusia, M. musculus (tikus) sering dianggap sebagai organisme model yang sempurna.

2. Banyak penelitian telah dilakukan pada tikus seperti gangguan neurodegeneratif, penelitian kanker, penuaan, dll.

3. Mereka memiliki masa kehamilan yang singkat sekitar 3 minggu dan dapat melahirkan 3 hingga 10 anak sekaligus.

Tikus yang dimodifikasi secara genetik atau tikus transgenik

Peneliti dapat bermutasi atau mengubah beberapa gen tikus pada tahap tertentu dari proses pengembangan. Ini membantu untuk menarik kesimpulan tentang fungsi gen tertentu; tikus ini disebut tikus rekayasa genetika atau tikus transgenik.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

Apa itu tikus telanjang?

Tikus telanjang adalah galur transgenik atau rekayasa genetika tanpa kelenjar timus. Kita tahu bahwa timus bertanggung jawab untuk produksi dan pematangan sel T, bagian penting dari imunitas yang diperantarai sel. Hal ini menyebabkan kekebalan dikompromikan karena kurangnya sel T. Mereka diproduksi di laboratorium oleh gangguan gen FOXN1. Gen FOXN1 bertanggung jawab untuk perkembangan rambut, kuku, dan kekebalan pada manusia. Mereka digunakan di laboratorium untuk mendapatkan wawasan tentang topik-topik seperti respons imun, kanker, dan AIDS.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

4. Ikan Zebra (Danio rerio)

Danio rerio (ikan zebra) adalah ikan air tawar yang banyak ditemukan di Asia Selatan dan banyak digunakan sebagai organisme model vertebrata dalam studi penelitian. Panjangnya sekitar 2,5 cm hingga 4 cm. Laki-laki lebih ramping dan lebih kurus dari betina. Mereka umumnya ditemukan di sungai, kanal, kolam, dan sawah. Mereka bersifat omnivora dan memakan larva serangga, fitoplankton, cacing, dll.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

Faktor-faktor yang membuat ikan zebra menjadi hewan uji penting untuk studi penelitian adalah:

1. Ikan zebra (Danio rerio) telah digunakan sebagai organisme model sejak tahun 1960-an. Seluruh genom mereka telah diurutkan, ini memungkinkan para peneliti mempelajari fungsi gen tertentu dengan menciptakan mutasi di dalamnya.

2. Ikan zebra berukuran kecil, yang membuatnya mudah ditangani bahkan di laboratorium kecil dengan anggaran rendah.

3. Mereka membutuhkan lebih sedikit perawatan dan dapat menghasilkan sejumlah besar keturunan setiap minggu, yang menjadikannya model yang berharga untuk skrining obat.

4. Larva ikan zebra transparan membantu dalam mempelajari perkembangan struktur internal.

5. Pada ikan zebra, pembuahan terjadi di luar tubuh betina (fertilisasi eksternal), ini membantu peneliti mempelajari dan memantau tahap awal perkembangan.

6. Ikan zebra telah digunakan untuk mempelajari proses biologis di balik penyakit tertentu seperti kanker, distrofi otot, dll.

7. Ada 70% kesamaan gen antara ikan zebra dan manusia, menjadikannya model yang sempurna untuk mempelajari penyakit pada manusia.

8. Ikan zebra dapat memperbaiki otot jantungnya yang rusak dalam beberapa minggu. Para ilmuwan sedang mengeksplorasi kemampuan unik ikan zebra ini dan mencoba mencari tahu faktor-faktor spesifik yang bertanggung jawab atas hal ini. Ini bisa menjadi pencapaian besar jika kita dapat menemukan cara untuk memperbaiki hati manusia.

9. Ikan zebra memiliki semua organ yang terlibat dalam proses metabolisme, dan dengan demikian, mereka dapat digunakan untuk mempelajari banyak gangguan terkait metabolisme pada manusia. Studi tentang penyakit seperti perlemakan hati non-alkohol, penyakit hati, dan diabetes mellitus tipe II telah dilakukan dengan ikan zebra sebagai model hewan.

5. Arabidopsis thaliana (selada thale)

A. thaliana (selada thale) adalah tumbuhan berpembuluh dengan bunga berwarna putih. Ini dianggap sebagai organisme contoh populer dalam tanaman dan ilmu pertanian. Itu adalah tanaman pertama yang seluruh genomnya dipetakan, yang menjadikannya model populer untuk memahami biologi molekuler, pembungaan, dan perkembangan pada tanaman.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

Keuntungan menggunakan selada thale sebagai organisme model

1. Ukuran genom Arabidopsis thaliana yang kecil (~135Mb) memungkinkan pemetaan genetik yang mudah dan karena ukurannya yang kecil, mudah untuk dibudidayakan di ruang kecil, dan menghasilkan sejumlah besar benih.

2. Tanaman ini telah digunakan untuk memahami interaksi antara tanaman dan patogen penyebab penyakitnya.

3. Tumbuhan ini memiliki waktu generasi yang singkat dan persyaratan pertumbuhan yang terbatas. Mereka mudah dirawat.

4. A. Thaliana dapat berperan sebagai vektor transformasi Agrobactreium tumifaciens sehingga dapat digunakan dalam genetika tanaman. Ini membantu dalam memproduksi tanaman tahan patogen.

5. Perkembangannya cukup cepat dan hanya membutuhkan waktu 5-6 minggu.

6. Mutasi dapat dilakukan dengan mudah dengan memperlakukan benih dengan bahan kimia mutagenik atau dengan menyimpannya di bawah radiasi tertentu.

6. Xenopus Tropicalis (Katak bercakar barat)

Xenopus tropicalis, juga dikenal sebagai katak bercakar barat, adalah spesies katak. Habitat alaminya meliputi sungai, rawa, danau air tawar, hutan lembab subtropis atau tropis, dll. Panjang X. tropicalis sekitar 5 cm, dan betina 20% lebih besar daripada jantan.

Mata mereka terletak tinggi di atas kepala mereka. Ia memiliki kaki yang menyatu dengan cakar. Permukaan punggung berwarna coklat tua dengan bintik-bintik hitam abu-abu kecil. Ini memakan cacing tanah dan larva serangga, sementara kecebongnya memakan zooplankton. X. tropicalis telah digunakan sebagai model uji untuk mempelajari perkembangan awal pada vertebrata.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

Keuntungan menggunakan Xenopus Tropicalis sebagai organisme contoh

1. Seluruh genomnya telah diurutkan, yang menjadikannya organisme model populer untuk mempelajari genetika dan biologi perkembangan pada vertebrata.

2. X. tropicalis memiliki waktu generasi yang singkat yaitu kurang dari 5 bulan.

3. X. tropicalis berukuran lebih kecil, sehingga tidak memakan banyak tempat dan dapat menghasilkan telur dalam jumlah besar (hingga 3000) per bibit.

4. Di laboratorium, ovulasi dapat diinduksi secara artifisial dengan menyuntikkan hormon.

5. Embrio berkembang secara eksternal, yang membantu dalam mempelajari semua tahap perkembangan. Manipulasi dapat dilakukan pada embrio dengan memaparkannya pada bahan kimia tertentu.

6. Dalam beberapa hari, telur dapat berkembang menjadi kecebong transparan, yang memudahkan untuk mempelajari berbagai tahap perkembangan embrio menggunakan mikroskop.

7. X. tropicalis adalah diploid seperti manusia, dan oleh karena itu, telah digunakan untuk mempelajari genetika komparatif, perkembangan embrio, dan biologi sel.

7. Marmut (Cavia porcellus)

Marmut adalah spesies hewan pengerat. Sejak abad ke-17, berbagai penelitian telah dilakukan pada marmut. Tapi sekarang, mereka digantikan oleh tikus dan tikus laboratorium. Banyak studi penelitian seperti tuberkulosis dan penyakit kudis telah dilakukan dengan menggunakan marmut percobaan sebagai model penelitian.

7 Organisme Multiseluler Yang Digunakan Sebagai Contoh Uji Penelitian Bioteknologi

Contoh studi penelitian yang menggunakan marmut sebagai organisme contoh

1. Babi Guinea secara biologis mirip dengan manusia, yang menjadikannya organisme model yang sempurna dalam studi penelitian seperti penelitian nutrisi, efek antibiotik, pengembangan vaksin untuk TB dan difteri, dan penemuan Vitamin C dilakukan dengan menggunakan marmot sebagai model hewan.

2. Marmut telah digunakan untuk mempelajari patogenesis tuberkulosis. Ketika marmut terinfeksi oleh bakteri M. Tuberculosis, mereka mengembangkan lesi primer seperti manusia.

Baca juga Contoh Bioteknologi dalam Kehidupan Sehari-hari

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *