TINJAUAN PUSTAKA
C. Biomarker/Penanda Biologis pada Ikan Sebagai Alat Monitoring Kualitas lingkungan perairan dapat diketahui berdasarkan perubahan dalam
biomonitoring. Biomonitoring adalah cabang dari monitoring lingkungan yang mengacu pada penggunaan organisme hidup, yang digunakan sebagai pendugaan residu bahan pencemar dalam jaringan organisme sampai pendugaan akhir pengaruh biologi spesifik. Bentuk atau tipe biomonitoring dapat dikembangkan berdasarkan perubahan karakteristik secara biokimia, phisiologi, morphologi atau tingkah laku organisme, disamping berdasarkan cara konvensional seperti struktur komunitas yang meliputi kemelimpahan dan indeks keanekaragaman (Viarenggo, Lowe, Bolognesi, Fabbri 2007, Wardhana 2004, Klaassen 2001).
Konsep yang terbaru dalam biomonitoring dikenal dengan istilah biomarker. Biomarker di definisikan sebagai respon secara biologi terhadap pencemaran lingkungan yang memberikan besarnya pajanan dan pengaruh toksik bahan pencemar. Biomarker merupakan akhir dari uji ekotoksikologi yang menunjukkan efek pada organisme hidup. Salah satu fungsi dari biomarker adalah sebagai tanda peringatan dini, dari pengaruh secara biologi; dan biomarker dipercaya sebagai respon pada sub seluler (molekuler, biokimia dan phisiologi) reaksi awal sebelum respon terjadi pada tingkatan organisasi makhluk hidup/spektrum biologi yang lebih tinggi (Hanson, Forlin, Larsson 2008).
Penanda biologis atau biomarker di dalam ikan dapat berfungsi sebagai alat yang berguna untuk mengevaluasi beban pencemaran di lingkungan perairan dan menerima sinyal peringatan dini yang berhubungan dengan ancaman lingkungan yang baru. Penanda biologis didefinisikan sebagai pengukuran spesifik yang merefleksikan adanya interaksi biologis dengan agen lingkungan misalnya Cd, Pb maupun Hg; Penanda biologis biasa digunakan untuk analisis resiko di bidang kesehatan lingkungan
(Henna Rya Sunoko, 2007). Penggunaan biomarker untuk monitoring lingkungan merupakan sebuah metode yang memanfaatkan analisis kimia seperti halnya bioindikator. Biomarker adalah respon-respon yang diukur pada tingkat individu, yang berkisar dari pengukuran enzim dan metabolisme xenobiotic pada indek organ dan kondisi keseluruhan. Monitoring lingkungan perairan dengan biomarker dapat dilakukan dengan berbagai kelompok organisme, tetapi yang paling umum adalah remis
dan ikan Viarenggo, Lowe, Bolognesi, Fabbri (2007), Plaa 2007).
Biomarker pada ikan telah digunakan untuk meneliti wilayah tercemar di luar negeri sejak tahun 1970. Adapun contoh-contoh sumber polusi yang diteliti adalah pabrik bubur kayu/pulp mils Larsson, Forlin, Lindesjoo, Sandstrom (2002), Larsson, Forlin, Grahn, Landner (2000), penanganan limbah kotoran Jessica, Robert, Frederic, Arnaud (2007), wilayah pertambangan Schmitt, Whyte, Roberts, Annis (2007), pestisida yang mencemari tanah pertanian Whitehead, Kuivila, Orlando, Kotelevtsev (2004) dan polusi dari wilayah perkotaan Hanson, Gutman, Larsson (2006), Linderoth, Hansson, Liewenborg, Sundberg (2006), Webb, Gagnon, Rose (2005). Kebanyakan kontaminan pada akhirnya berujung di air, maka lingkungan air menjadi perhatian tertinggi di dalam monitoring lingkungan (Viarenggo, Lowe, Bolognesi, Fabbri 2007). Penelitian tentang biomarker sebagaimana disebutkan tadi, menggunakan ikan Rainbow trout/ikan pelangi. Adapun biomarker yang pernah digunakan dan interpretasinya disajikan dalam Tabel 1-B halaman berikut ini; Larsson, Forlin, Grahn, Landner (2000) dan Sandstrom, Larsson, Andersson, Appelberg (2005).
Tabel 1-B
Biomarker dan Interpretasinya
No Biomarker Interpretasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Faktor kondisi (CF) dan indeks massa tubuh (BMI)
Liver Somatic Index (LSI)
Gonade Somatic Index (GSI)
Ethoxyresorufin-O-deethylase
(EROD)
Glutathione reductase (GR), Glutathione S-transferase (GST) dan catalase
Metabolit PAH di dalam insang
Kelebihan relatif sel darah putih (lympocytes,
thrombocytes)
Glukosa darah dan laktat di dalam plasma darah
Hematocrit (HT) dan Hemoglobin (Hb)
Metallothionein (MT)
Ion plasma darah (Cl, Ca2+, Na+, K+)
Gangguan metabolisme dan status pemberian makanan
Mencerminkan status metabolisme. Ukuran hati yang semakin besar menunjukkan aktifitas metabolisme yang tinggi. Ukuran hati yang kecil dapat disebabkan oleh kekurangan makanan
GSI yang turun (kecil) menunjukkan kesuburan yang rendah, mungkin disebabkan oleh berkurangnya alokasi energi untuk reproduksi.
Mengukur aktifitas detoksifikasi. EROD yang
meningkat meunjukkan adanya pajanan polutan organik
Enzim antioksidan yang menunjukkan tekanan oksidatif dan pajanan terhadap radikal oksigen.
Menunjukkan adanya pajanan PAH
Menunjukkan dampak pada sistem pertahanan kekebalan.
Menunjukkan gangguan metabolisme tetapi perubahan juga bisa disebabkan oleh tekanan sampling.
Mencerminkan oksigen yang membawa daya muat dalam darah. Nilai yang rendah dapat disebabkan karena kerusakan insang atau osmoregulasi yang cacat, nilai yang tinggi menunjukkan naiknya permintaan oksigen atau tekanan yang akut.
Protein yang mengikat logam. Munculnya MT
menunjukkan adanya pajanan logam tertentu.
Perubahan ion plasma dapat menunjukkan osmoregulasi atau ion regulasi yang terganggu, kerusakan ginjal, kerusakan insang atau kerusakan usus.
Tugiyono, Nurcahyani, Supriyanto and Hadi (2011) dalam penelitiannya tentang
“Biomonitoring of Effect Following Exposure of Fish to Sugar Refinery Effluent”
ternyata ikan nila dapat dijadikan positif kontrol biomarker efektivitas sistem kerja IPAL PT Gunung Madu Plantation. Penelitian ini dilakukan di kolam aerasi 1, 2 stabilisasi dan monitoring. Pada penelitian ini biomarker yang dikaji meliputi indeks phisiologi, analisis enzim dan histopatologi hepar. Metode penelitian menggunakan
experimental design; dilakukan di IPAL PT. Gunung Madu (Kolam aerasi 1, 2 Stabilitas dan Monitoring). Penelitian ini hasilnya merupakan respon dini pada tingkat molekuler terhadap kualitas lingkungan.
Respon dini pada tingkat molekuler terhadap kualitas lingkungan, sudah saatnya dipakai untuk monitoring lingkungan, sehingga secara dini pencemaran lingkungan dapat dicegah/dimonitor. Langkah preventif dalam upaya pencegahan pencemaran jauh lebih baik dari pada secara kuratif. Sebagaimana pendapat Hanson (2008) bahwa salah satu fungsi dari biomarker adalah sebagai tanda peringatan dini dari pengaruh
xenobiotic secara biologis. Respon dini tingkat molekuler terhadap kualitas lingkungan memberikan peluang untuk melakukan langkah preventif sebagai upaya pencegahan akan terjadinya pencemaran lingkungan. Lebih jauh dikatakan bahwa efektivitas pengolahan limbah cair pada pabrik gula dapat dimonitor dengan menggunakan biomarker pada tingkat sub seluler seperti aktivitas enzim Sarbitol Dihidrogenase
(SDH), indeks phisiologi seperti Liver Somatik Index (LSI), Gonade Somatic Index
(GSI) dan Condition Factor (CF) serta Indeks histopatologik (Tugiyono, Nurcahyani, Supriyanto. dan Kurniati 2009 dan Tugiyono, Nurcahyani, Supriyanto and Hadi 2011).
Hasil penelitian Hanson, Guttman dan Larsson (2006) di sungai Gota Alv, Swedia Barat, menunjukkan bahwa LSI (Liver Somatic Index) membesar, BMI (Body Mass Index) menurun, GST (Glutationin S-Transverase), GR (Glutationine Reduktase)
terdapat melimpah, dan terjadi peningkatan EROD. Penelitian ini dilakukan di lapangan dengan menggunakan ikan dari petani ikan dan dipelihara di sungai dengan karamba, di sungai yang tercemar DDT dan PCB. Hanson and Larsson (2007) melakukan penelitian di Sungai Gota Alv dan Danau Delsjon. Penelitian ini termasuk tipe experimental design, di lakukan di laboratorium, menggunakan ikan Rainbow trout. Hasil penelitian menunjukkan bahwa makanan berpengaruh terhadap respon biologis ikan, baik BMI, LSI, EROD and kerja enzim katalase.