Indonesia Pengguna Pestisida Terbesar ke-3 Dunia, Riset Soal Dampaknya Masih Minim

Contoh yang cukup terkenal adalah atrazine ditemukan memberi efek feminisasi atau timbulnya ciri-ciri khusus kelamin betina, seperti turunnya level testosterone dan spermatogenesis pada katak Afrika jantan (Xenopus laevis). Penurunan ini berdampak pada menurunnya perilaku kawin dan berkurangnya kesuburan.

Uji toksisitas biasanya dilakukan dalam konsentrasi yang cukup tinggi dan sebenarnya cukup jarang ditemukan di lingkungan. Uji dengan konsentrasi tinggi dapat menunjukkan efek yang terlihat jelas, seperti pengurangan populasi hewan model (baik karena kematian generasi pertama atau generasi selanjutnya).

Sementara jika pencemaran terjadi dalam konsentrasi rendah, yang muncul adalah efek sublethal, atau efek yang tidak menimbulkan kematian.

Beberapa contoh efek sublethal adalah berkurangnya kemampuan reproduksi, berubahnya tingkah laku (misalnya kemampuan berenang pada ikan), dan juga berubahnya regulasi hormonal pada hewan model.

Efek-efek seperti ini dapat timbul setelah akumulasi yang cukup lama atau banyak, sehingga kita perlu mendeteksi efek ini dengan level yang lebih rendah, yaitu level molekular.

Uji paparan kimia ke gen

Salah satu cabang ilmu untuk mempelajari paparan kimia pada makhluk hidup adalah ecotoxicogenomics yang pertama kali diperkenalkan pada 2004. Ilmu ini menggabungkan konsep ecotoxicology and toxicogenomics.

Ecotoxicology mempelajari pengaruh bahan kimia pada makhluk hidup dari tingkat organisme hingga ekosistem. Sementara toxicogenomics mempelajari ekspresi gen pada kondisi paparan bahan kimia beracun atau berbahaya.

Jadi ecotoxicogenomics mempelajari bagaimana paparan bahan kimia akan mempengaruhi profil ekspresi gen dan protein pada organisme (khususnya organisme non-target, yaitu organisme yang bukan jadi sasaran), terutama yang berkaitan dengan penilaian risiko lingkungan.

Aplikasi ilmu ini membutuhkan beberapa hal seperti ketersediaan info genom dan protein dari organisme yang akan dipelajari. Sebagai contoh, kita ingin melihat bagaimana efek cemaran herbisida jenis atrazine pada ekspresi gen, maka kita dapat memberi paparan bahan kimia pada satu jenis organisme, mengisolasi messenger RNA (mRNA) dari organisme terpapar, dan mengurutkan RNA atau RNA sequencing (RNA-seq).

Hasil dari RNA-seq merupakan potongan-potongan bacaan sequence dengan jumlah data yang sangat besar. Potongan bacaan sequence ini lalu kita sejajarkan pada template informasi genom yang telah tersedia, sehingga kita bisa mengetahui gen apa yang terekspresi lebih banyak.

Kita memetakan, misalnya, apa fungsi umum dari protein yang merupakan produk dari gen tersebut. Selanjutnya, kita akan mempunyai gambaran dampak dari cemaran bahan kimia tersebut pada skala molekuler yang berisiko menimbulkan dampak pada skala yang lebih besar yaitu organisme.

Misalnya, uji paparan pestisida jenis organoklorin pada ikan zebra (Danio rerio) menunjukkan perubahan profil ekspresi gen dan protein di hipotalamus otak yang berkaitan dengan penyakit parkinson.