Pengaruh Air Asam Limbah Tambang Terhadap
Kromosom Bawang Merah (Allium Cepa)
Muhammad Hizrian Irda1, Aulia Rahim Nugrahani, Marchelia Santoso, Puspa
Rasmi, Regisha Diety 1Jl.Ganesha no.10, Bandung 40132
Email: muhizrida@gmail.com
Abstract. Limbah asam tambang dapat terdiri dari logam-logam berat yang
merupakan senyawa karsinogenik jika terpapar ke sel. Senyawa karsinogen ini dapat menimbulkan berbagai macam efek, salah satunya adalah efek genotoksik. Efek genotoksik dapat mengubah ekspresi gen, sehingga dapat terjadi perubahan-perubahan fisiologis sel. Efek genotoksik ini dideteksi dengan metode Allium assay yaitu dengan mengamati jaringan meristem akar bawang merah (Allium cepa). Faktor-faktor yang diamati adalah pengaruh konsentrasi limbah asam tambang (rendah, sedang, tinggi) terhadap persentase jumlah sel yang membelah dan persentase aberasi kromosom pada sel-sel di jaringan meristem akar bawang merah. Hasil yang diamati adalah indeksi mitosis menurun sebanding dengan peningkatan konsentrasi perlakuan limbah asam tambang. Sementara persentase aberasi kromosom meningkat.
Keywords: allium, karsinogenik, genotoksik, kromosom, mitosis, aberasi
1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Air limbah tambang mengandung banyak senyawa logam berat terlarut yaitu tembaga (Cu), Arsenik (As), Kadmium (Cd), Timbal (Pb) dan Sianida (CN). Logam-logam berat tersebut merupakan zat-zat karsinogenik. Salah satu efek karsinogenik adalah efek genotoksik. Efek genotoksik adalah perubahan fungsi ekspresi gen akibat terdapat ikatan antara DNA dan zat karsinogen. Efek zat genotoksik ini dapat menyebabkan perubahan-perubahan fisiologis dalam tubuh seperti; kerusakan jaringan kronis, perubahan sistem imun tubuh, perubahan hormon atau berikatan dengan protein yang represif terhadap gen tertentu. [3]
Metode Allium assay (Analisis akar bawang merah) biasa digunakan sebagai Biomarker untuk menentukan seberapa banyak polutan dilihat dari indeks mitosis yaitu jumlah sel sehat yang membelah dan indeks aberasi yaitu jumlah sel yang mengalami efek genotoksik. Bawang
merah digunakan karena pertumbuhan akar bawang merah sangat sensitive terhadap polutan, fase mitosis sangat jelas terlihat, memiliki jumlah kromosom yang stabil, morfologi kromosomnya beragam, respon yang jelas terhadap senyawa genotoksik dan kerusakan kromosomal jarang terjadi. [1]
1.2 Tujuan
1. Menentukan Pengaruh limbah tambang terhadap indeks mitosis dan persentase aberasi kromosom bawang merah (Allium cepa). 2. Menentukan Indeks Mitosis pada setiap perlakuan konsentrasi limbah tambang
3. Menentukan persentase aberasi kromosom setiap perlakuan konsentrasi limbah tambang
2 Materi dan Metode
2.1 Penumbuhan Akar Bawang Merah
Pada pukul 06.00 WIB, bonggol bawang merah dipotong tipis menggunakan cutter atau silet sampai terlihat sedikit jaringan lunaknya. Bawang didudukkan diatas botol vial yang berisi air. Bonggol bawang harus menyentuh permukaan air sehingga akar bawang dapat tumbuh. Setelah 2-3 hari, akar bawang akan tumbuh, lalu dipindahkan ke atas botol vial berisi larutan limbah asam tambang dengan kepekatan kurang pekat, pekat dan sangat pekat, serta kontrol aquades selama 24 jam
2.2 Fiksasi Akar Bawang Merah
Pada pukul 05.00 WIB, dilakukan fiksasi akar bawang merah dengan memotong akar menggunakan pisau scalpel. Setelah dipotong, ujung-ujung akar dimasukkan ke dalam botol vial berisi larutan carnoy. Potongan akar difiksasi agar terjebak dalam fase mitosis. Setelah selesai, ujung-ujung akar didiamkan dalam suhu ruangan. Pada sekitar pukul 7.30 WIB, ujung akar dipindahkan ke botol vial berisi HCL 1 N untuk melunakkan jaringan dan didiamkan selama 10 menit, setelah itu dibilas dengan air secara terus-menerus sampai 15 menit.
2.3 Pewarnaan Akar Bawang Merah
Setelah dibersihkan dari HCL, akar dipotong ujungnya dengan panjang 2-3 mm untuk mengabil jaringan meristenya. Ujung akar yang sudah difiksasi kemudian diteteskan asetokarmin, setelah itu dipanaskan di atas bunsen. Pemanasan ini bertujuan untuk memudahkan penyerapan asetokarmin ke dalam kromosom. Setelah kering, dicuci dengan asam asetat , kemudian ditutup dengan kacatutup. Kaca tutup diketuk-ketuk dengan mengguankan ujung jarum jara sehingga akar menjadi hancur. Setelah itu, akar diamati di bawah mikroskop.
2.4 Pengamatan Indeks Mitosis dan aberasi kromosom
Indeks mitosis diamati dengan dilakukan perhitungan terhadap jumlah sel yang sedang bermitosis per 1000 sel. Aberasi kromosom diamati dan dicatat jenis-jenis aberasi yang terjadi.
3 Hasil Pengamatan dan Pembahasan
3.1 Hasil Pengamatan
Figur 3.1 Fase Profase Figur 3.2 Fase Metafase
Figur 3.3 Fase Anafase Figur 3.4 Fase Telofase
(Dokumentasi pribadi, 2015) (Dokumentasi pribadi, 2015)
Figur 3.5 Grafik indeks mitosis dari data preparat 1
24.5 6.177 3.25 1.822 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35
KONTROL RENDAH SEDANG TINGGI
Indek s Mi to si s (%)
Konsentrasi perlakuan limbah tambang
Figur 3.6 Grafik persentase aberasi kromosom dari data preparat 1
3.2 Pembahasan
Pada percobaan ini didapati hasil seperti Figur 3.5, bahwa semakin ppekat konsentrasi limbah asam tambang, semakin kecil nilai indeks mitosisnya. Hal ini disebabkan semakin pekat limbah asam tambang, semakin banyak logam-logam berat yang terlarut. Logam-logam berat ini berperasn sebagai Reactive oxygen species (ROS)/radikal bebas pada sel. Beberapa penelitian menyatakan zat-zat yang berperan sebagai ROS dapat mengurangi aktivitas sel dikarenakan perubahan dalam durasi siklus mitosis. Beberapa penulis menyebutkan bahwa perubahan durasi siklus mitosis disebabkan inhibisi fase mitosis dan peningkatan durasi pada fase S (Sintesis) [7].
Pada Figur 3.6, didapati hasil persentase aberasi kromosom yang meningkat. Larutan asam tambang yang semakin pekat mengandung logam-logam berat terlarut lebih banyak. Logam berat juga akan menyebabkan aberasi-aberasi kromosom seperti kromosom yang tidak terpisah, bridge , fragmen dan lain-lain. Hal ini dapat disebabkan beberapa hal yaitu perkembangan mikrotubul yang tidak sempurna yang di kontrol oleh Ca2, degradasi atau depolimerisasi DNA kromosom, dan denaturasi DNA topoisomerase II (protein nuclear) yang dapat mengganggu
0 0 41.405 74.235 -40 -20 0 20 40 60 80 100
KONTROL RENDAH SEDANG TINGGI
A ber as i K ro m o so m (%)
Konsentrasi perlakuan limbah tambang
pemisahan kromosom sehingga menjadi lengket [5]. Pada Pengamatan kelompok kontrol tidak terdapat aberasi kromosom yang teramati.
Polutan yang sangat berbahaya bagi lingkungan dan memiliki efek toksik tinggi pada organisme yaitu timbal, kadmium, timah, seng and arsenik. Logam berat (Pb, Zn, Cd, Cu, Às) dan sianida adalah beberapa komponan utama yang ditemukan dalam limbah asam tambang di banyak produksi industrial dan tambang [4]. Logam berat merupakan zat karsinogen kimia yang memiliki efek genotoksik. Zat-zat tersebut akan berikatan dengan molekul DNA dan menyebabkan kesalahan pada replikasi DNA [3].
Bawang merah sangat sesuai untuk mempelajari genotoksisitas. Ada beberapa keunggulan dengan menggunakan jenis tumbuhan ini; Pertumbuhan akar sangat sensitive terhadap polutan, fase mitosis sangat jelas terlihat, memiliki jumlah kromosom yang stabil, morfologi kromosomnya beragam, respon yang jelas terhadap senyawa genotoksik dan kerusakan kromosomal jarang terjadi. Jadi bawang merah sangat baik digunakan sebagai biomarker untuk berbagai polutan lingkungan [1].
Pada percobaan ini digunakan beberapa reagen, yang pertama larutan karnoy (etanol:asam asetat, 3:1). Larutan ini berfungsi untuk fiksasi fase-fase pada mitosis bawang merah, agar jumlah sel yang membelah untuk diamati tetap jumlahnya. Selain itu digunakan juga 1 N HCL, yang berfungsi untuk melunakkan jaringan agar jaringan bawang merah mudah di-squash dan diamati kromosomnya. Air digunakan untuk membilas HCL. Lalu salah satu yang penting adalah asetokarmin. Asetokarmin merupakan salah satu modifikasi teknik pewarnaan yang paling populer terutama dalam bidang sitogenetika untuk penelaahan kromosom. Pewarna asetokarmin terdiri dari bubuk karmin dan asam asetat 45%. Karmin merupakan zat warna yang terbuat dari eksrak kochinil yang merupakan hasil gerusan serangga Coccus cacti yang dikeringkan. Fungsi asetokarmin yaitu untuk kromosom agar dapat mudah diamati fase pembelahannya atau untuk mewarnai jaringan gonad ikan [8].
Figur 3.7 Jenis-jenis aberasi kromosom: (A) prophase, (B) metaphase, (C)
anaphase, (D) telophase, (E) vagrant, (F) sticky metaphase, (G) metaphase disruptions,(H) sticky anaphase, (I) chromosomal bridge, (J) chromosomal break, (K) chromosomal fragment, (L) C-mitosis, (M) delayed anaphase, (N) polyploidy, (O) micronuclei. Tanda panah mengindikasikan aberasi yang spesifik [2]
Faktor-faktor penyebab aberasi kromosom salah satunya adalah karsinogen kimia seperti Polycyclic aromatic hydrocarbon, Benzopyrene Vinylchloride, Aromatic amine, logam berat dan lain-lain. Karsinogen kimia akan menyebabkan reaksi-reaksi kimiawi yang menyebabkan kesalahan dalam replikasi DNA dan ekspresi gen. Selain itu factor radiasi. Terdapat 2 macam radiasi yaitu radiasi ionisasi (misalnya sinar X) dan non-ionisasi (sinar ultraviolet).Keduanya adalah bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik. Sinar X berasal dari tambanguranium, kosmik, alat diagnostik penyakit, alat terapi radiasi, kecelakaan nuklir, bom atomdan sampah radioaktif. Sinar ultraviolet berasaldari matahari [3]. Logam berat yang terpapar ke sel akan berperan sebagai ROS (Radical Oxygen Species) dan akan berikatan dengan DNA. ROS tersebut dapat bereaksi dengan komponen asam lemak sehingga menyebabkan peroksidasi lipid pada membran sel. Peroksidasi lipid merusak rantai DNA dengan cara mengoksidasi komponen basa nitrogen dan membentuk ikatan kovalen antara produk yang dihasilkan dari peroksidasi lipid dengan DNA.Radikal bebas ini juga dapat menyerang asam nukleat sehingga menyebabkan penggantian basa nitrogen (terutama pada purin dan pirimidin) serta merusak rantai DNA, bahkan dapat menginduksi terjadinya mutasi.[6]
4 Kesimpulan
1. Semakin tinggi konsentrasi limbah tambang, semakin kecil indeks mitosisnya dan semakin tinggi persentase aberasi kromosomnya. 2. Indeks mitosis perlakuan kontrol 24,5 %, konsentrasi rendah
6,177%, sedang 3,25% dan tinggi 1,822%
3. Persentase aberasi kromosom perlakuan kontrol 0 %, konsentrasi rendah 0%, sedang 41,405 % dan tinggi 74,235 %
5 Daftar Pustaka
[1] Firbas, P. & Amon T. Allium Chromosome Aberration Test for Evaluation Effect of Cleaning Municipal Water with Constructed Wetland (CW) in Sveti Tomaž, Slovenia. J Bioremed Biodeg 4: 189. doi:10.4172/2155- 6199.1000189
[2] Mohammed, K.P., Aarey A., Tamkeen S., Jahan P. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. Mutation Research 777 (2015) 29–32
[3] Kartawiguna, Elna. Faktor-faktor yang berperan pada karsinogenesis. J Kedokter Trisakti, Januari-April 2001-Vol.20, No.1
[4] Ivanova,E., Taykova,T.S. & Vellcheva,I).Cytotoxicity and Genotoxicity of Heavy Metal and Cyanide-Contaminated Waters in Some Regions for Production and Processing of Ore in Bulgaria. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 14 (No 2) 2008, 262-268 [5] Kaur,G., Singh, H.P.,Batish, D.R.,Kohli,R.K.Pb-inhibited mitotic activity in onion roots involves DNA damage and disruption of oxidative metabolism. Ecotoxicology (2014) 23:1292–1304 DOI 10.1007/s10646-014-1272-0
[6] Lee, J., N. Koo, and D.B. Min.(2004).Reactive oxygen species, Aging, and Environment. Surabaya : ITS. 2004
[7] Kumari M., A. Mukherjee, N. Chandrasekaran Genotoxicity
of silver nanoparticles in Allium cepa. Science of the Total Environment 407 (2009) 5243–5246
[8] Gunarso, Wisnu. 1989. Mikroteknik. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat Institut Pertanian Bogor.
