BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Masalah utama lingkungan yang dihadapi manusia adalah polusi (Naggar, Ghorab, & Khalil, 2018). Berbagai polutan dapat mencemari berbagai ekosistem, sehingga kualitas ekosistem tersebut menurun (Liyanage & Yamada, 2017). Salah satu polutan yang dianggap paling berbahaya adalah Timbal yang biasa disebut Plumbum (Pb) (Assi, Hezmee, Haron, Sabri, & Rajion, 2016; Naggar et al., 2018). Berbagai sumber Pb seringkali ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, seperti dari asap kendaraan bermotor (Gusnita, 2012), Pb dalam organ tubuh ikan (Aksari, Perwitasari, & Butet, 2015), dan Pb pada bungkus gorengan dari kertas bekas HVS cetak bertinta (Suwaidah, Achyadi, & Cahyadi, 2014). Berdasarkan sumber Pb yang telah disampaikan menunjukkan bahwa, secara tidak sadar tubuh sering terkontaminasi oleh Pb.
Timbal merupakan salah satu logam berat bersifat toksik dan karsinogenik di lingkungan, sehingga dapat mengontaminasi jaringan tubuh makhluk hidup yang berada di dalamnya (Ercal, Gurer-Orhan, & Aykin-Burns, 2001). Keracunan yang ditimbulkan oleh Pb dapat terjadi karena masuknya senyawa logam tersebut di dalam tubuh yang berasal dari siklus rantai makanan (Alloway, 2013). Timbal yang terhirup atau tertelan oleh manusia dan masuk ke dalam tubuh akan beredar mengikuti aliran darah, kemudian diserap kembali oleh ginjal dan otak. Sifat beracun pada Pb yang ada dalam tubuh dapat mempengaruhi organ-organ tubuh, seperti ginjal, organ reproduksi, hati, dan otak. Dampak buruk lainnya yang diakibatkan oleh kontaminasi Pb secara berlebihan akan menyebabkan kerusakan pada saraf, sehingga hal ini akan mempengaruhi kerja otak, karena otak akan menangkap seluruh rangsangan untuk dipahami dengan bantuan aktivitas sirkuit saraf, sel saraf, dan neurotransmitter (Wathon, 2016).
Berbagai penelitian telah melakukan kajian tentang dampak buruk kontaminasi Pb terhadap kesehatan, seperti efek Pb terhadap biosintesis hemoglobin (Ardillah, 2016), tekanan darah (Bagchi & Preuss, 2005), ginjal
(Sharma & Singh, 2014), hati (Liu, Ma, & Sun, 2012; Omobowale et al., 2014), otak (Al-Naimi, Zahroon, & Al-Taae, 2011), sistem kardiovaskuler (Navas-Acien, Guallar, Silbergeld, & Rothenberg, 2007), sistem reproduksi (Elgawish &
Abdelrazek, 2014), hematopoetik (Jangid, John, Yadav, Mishra, & Sharma, 2012), hingga neurobehavioral (Cleveland, Minter, Cobb, Scott, & German, 2008). Penelitian terkait perilaku masih jarang dilakukan, padahal sistem saraf mempengaruhi kerja yang memiliki kontribusi besar terhadap respon perilaku (Timotius et al., 2018).
Organisme model yang paling banyak digunakan untuk penelitian yang berhubungan dengan komparasi pada manusia adalah Drosophila melanogaster.
Hal ini dikarenakan penelitian pada manusia membutuhkan waktu yang lama dan etikanya tidak boleh dilakukan. Pernyataan ini juga didukung oleh Jennings (2011) yang melaporkan bahwa selama berabad-abad D. melanogaster telah digunakan sebagai organisme model untuk mempelajari berbagai aspek dalam proses biologis termasuk genetika dan pewarisan sifat, penuaan, perkembangan embrio, dan perilaku.
Drosophila melanogaster memiliki genom dengan ukuran 180Mb
(megabasa) yang tersebar pada empat kromosom (Adams et al., 2000).
Drosophila melanogaster juga memiliki jumlah kromosom yang reatif sedikit, sehingga hewan ini menjadi salah satu organisme model pilihan untuk mempelajari berbagai mekanisme penyusun gen pada kromosom, pengaturan aktivitas, fungsi gen, pola mutasi, serta berbagai penyakit pada organisme eukariotik termasuk manusia (Pandey & Nichols, 2011; Ugur, Chen, & Bellen, 2016; Wangler, Yamamoto, & Bellen, 2015). Sekuensing genom yang ada pada D. melanogaster membuat hewan kecil ini lebih aplikatif dan bermanfaat dalam mengungkap berbagai fenomena biologis pada manusia (Adams et al., 2000).
Drosophila melanogaster memiliki kekerabatan yang sangat jauh dengan manusia, namun berbagai gen yang dimiliki oleh D. melanogaster beranalogi dengan gen yang ada pada manusia (Chien, Reiter, Ethan, & Gribskov, 2002;
Pandey & Nichols, 2011). Kelebihan tersebut D. melanogaster dapat memperlihatkan perilaku yang kompleks, sehingga hal ini menjadi relevan
terhadap perilaku manusia. Kelebihan lain yang dimiliki oleh D. menalogaster adalah siklus hidupnya yang cepat (Hartwell, Hood, Goldberg, Reynods, & Silver, 2011), sehingga dalam waktu singkat peneliti dapat meneliti efek jangka panjang perlakuan yang akan dilakukan pada D. melanogaster. Keuntungan lain yang diberikan oleh D. melanogaster sebagai organisme model adalah organisme ini sangat mudah dipelihara dan membutuhkan biaya yang relatif lebih murah dibandingkan organisme model lainnya, seperti ikan danio zebra, mencit, dan tikus (Giacomotto & Ségalat, 2010; Pandey & Nichols, 2011; Strange, 2016).
Berkaitan dengan sistem saraf, penelitian pada sistem ini dapat dilakukan melalui pengamatan perubahan tingkah laku. Tingkah laku merupakan respon dinamik suatu sistem terhadap suatu rangsangan melalui mekanisme tertentu.
Singgih (2003) juga melaporkan bahwa tingkah laku terbentuk karena berbagai aktivitas sistem saraf, seperti analisis informasi, sintesis, dan integrasi yang ada didalamnya. Berbagai tingkah laku tersebut seperti, perilaku imago memanjat dan perilaku pupasi. Menariknya lagi Drosophila dan manusia juga memiliki kesamaan sistem saraf, contoh pada saraf segmental. Saraf segmental pada Drosophila dan manusia sama-sama terbagi menjadi dua bagian yaitu saraf motorik yang berperan mengirimkan berbagai jenis informasi dari sistem saraf pusat ke otot yang terlibat dalam peyakit motorneuron yang disebabkan karena stress oksidatif dan toksisitas saraf (Jaiswal, Sandoval, Zhang, Bayat, & Bellen, 2012). Bagian yang kedua adalah saraf sensorik yang berperan menghantarkan informasi dari organ ke sistem saraf pusat, yang terlibat dalam penyakit Chatchot- Marie-Thoot yang dapat mengakibatkan degradasi otot (Yamaguchi & Takashima, 2018). Berdasarkan informasi FlyMove (Atlas of Drosophila) kesamaan lainya juga ditemukan pada letak sel sarafnya, yaitu sel tubuh dari sel saraf yang membentuk saraf sensorik terletak di luar sistem saraf pusat. Saraf sensorik pada manusia terletak di ganglia serabut dorsal, sedangkan pada Drosophila terletak di dalam organ sensorik di permukaan tubuh. Zhu et al. (2008) melaporkan bahwa seluruh organisme bilateral termasuk manusia merupakan organisme yang mensekresikan molekul pensinyalan yang biasa disebut neurotrofin yang berperan mengatur pertumbuhan dan kelangsungan hidup neuron. Drosophila merupakan
organisme model pertama yang teridentifikasi memiliki struktur DNT1 mirip dengan semua neurotrofin yang dikenal dan merupakan faktor penting dalam berbagai aktivitas neuron. Potensi inilah yang mendasari D. melanogaster dijadikan sebagai organisme model pilihan untuk mengungkap berbagai fenomena biologis, termasuk perlakuan yang akan diamati oleh peneliti yaitu pengaruh Pb terhadap perilaku D. melanogaster.
Penelitian yang mengkaji dampak buruk Pb pada tingkah laku D. melanogaster sebenarnya sudah pernah dilakukan. Hirsch et al. (2003)
melaporkan bahwa paparan Pb mengakibatkan aktivitas lokomotor pada D. melanogaster jantan menurun, menurunnya jumlah betina yang kawin, serta
tidak adanya peningkatan fekunditas pada D. melanogaster. Berdasarkan penelitian tersebut peneliti hanya melakukan penelitian pengaruh Pb terhadap perilaku D. melanogaster setelah diberi perlakuan, sehingga hasil penelitiannya hanya dapat mengungkap pengaruh Pb terhadap perilaku D. melanogaster hanya setelah diberi perlakuan. Namun pada penelitian ini peneliti akan meneliti pengaruh Pb pada D. melanogaster pada dua keadaan, yaitu sebelum diberi perlakuan (Generasi nol) dan setelah perlakuan (Generasi satu), sehingga hasil penelitian ini dapat mengetahui apakah Pb memiliki pengaruh yang signifikan terhadap perilaku D. melanogaster yang disesuaikan dengan kovariat sebagai pengontrol secara statistik yang dapat mempengaruhi hasil penelitian.
Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan, kajian keilmuan ini akan lebih luas manfaatnya jika digunakan, salah satunya sebagai bahan kajian di bidang pendidikan. Berdasarkan hal tersebut perlu dilakukan kajian terlebih dahulu terkait potensi pemanfaatan yang paling cocok untuk hasil penelitian, dengan tujuan agar tepat sasaran dan dapat menunjang kualitas pembelajaran.
Salah satu bidang yang bisa dibidik untuk hasil penelitian ini adalah sebagai sumber belajar biologi. Pernyataan ini didukung oleh Abdullah (2012) yang melaporkan bahwa sumber belajar merupakan segala sesuatu berupa pesan, alat dan bahan yang dapat digunakan sebagai sumber kegiatan pembelajaran untuk meningkatkan kualitas pembelajaran.
Sumber belajar terkadang kurang membantu dalam peningkatan kualitas pembelajaran, hal ini dikarenakan sumber belajar yang digunakan kurang konstektual dan bersifat ilmiah. Sumber belajar yang bersifat konstektual dan ilmiah dapat ditemukan pada hasil penelitian. Kenyataannya, pemanfaatan sumber belajar berbasis penelitian masih jarang digunakan (Wulandari, Suarsini, &
Ibrohim, 2016), padahal menurut Fidiastuti dan Rozhana (2016) melaporkan bahwa pembelajaran yang didasarkan pada hasil penelitian diharapkan dapat mewujudkan pembelajaran yang konstekstual dan menanamkan hakikat sains pada peserta didik berdasarkan fakta dan data. Berdasarkan uraian tersebut, penelitian tentang “Pengaruh Timbal (Pb) terhadap perilaku lalat buah (Drosophila melanogaster)” ini diharapakan dapat dijadikan sumber belajar biologi untuk meningkatan kualitas belajar peserta didik yang dapat berfikir kritis dan rasional serta bersandar pada sains dan data.
1.2 Rumusan Masalah
1.2.1 Apakah terdapat pengaruh Pb terhadap perilaku D. melanogaster?
1.2.2 Bagaimana pemanfaatan hasil penelitian pengaruh Pb terhadap perilaku D. melanogaster yang dimanfaatkan sebagai sumber belajar biologi?
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Mengetahui pengaruh Pb terhadap perilaku D. menalogaster.
1.3.2 Mengetahui hasil penelitian pengaruh Pb terhadap perilaku D. melanogaster dapat dimanfaatkan sebagai sumber belajar biologi.
1.4 Manfaat Penelitian 1.4.1 Secara Teoritis
Secara teoritis hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan berbagai manfaat sebagai berikut.
1. Sebagai dasar informasi kepada masyarakat terkait sumber-sumber Pb dan dampak negatifnya bagi kesehatan.
2. Sebagai dasar keilmuan dibidang biologi khususnya genetika, yaitu pengaruh Pb terhadap perilaku D. melanogaster.
3. Sebagai dasar pengetahuan untuk pengembangan kajian ilmu terkait bahan kimia polutan serta berbagi dampaknya bagi makhluk hidup.
1.4.2 Secara Praktis
Secara praktis hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi beberapa manfaat sebagai berikut.
1. Bagi Masyarakat
Hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai dasar pengembangan sikap agar masyarakat lebih selektif dalam mengonsumi makanan, memilih, dan menggunakan alat dan bahan dalam kehidupan sehari-hari.
2. Bagi Pendidikan
Hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai sumber belajar biologi, dapat dijadikan sebagai bahan kajian dalam pengembangan buku panduan karya ilmiah remaja, buku panduan praktikum, dan bahan kajian buku science pendukung lainnya.
3. Bagi Peneliti
Hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi dasar peneliti untuk kajian lebih mendalam yang berkaitan tentang genetika perilaku hingga neurologi, seperti pengaruh Pb terhadap perilaku D. menalogaster.
1.5 Batasan Penelitian
1.5.1. Jenis lalat yang digunakan adalah D. melanogaster wild-type yang didapatkan dari Laboratorium Genetika Universitas Negeri Malang.
1.5.2. Jenis Timbal yang digunakan adalah Timbal asetat dengan rumus kimia Pb(C2H3O2)2 dalam bentuk serbuk.
1.5.3. Jumlah D. melanogaster yang digunakan dalam setiap botol kultur sebanyak 3 pasang, dengan dua kali pengambilan data yaitu pada generasi nol (data awal sebelum diberi perlakuan) dan generasi satu (sesudah diberi perlakuan).
1.5.4. Parameter yang diamati pada pelitian ini adalah perilaku D. melanogaster, yaitu perilaku imago memanjat dan perilaku pupasi pada D. melanogaster.
1.6 Definisi Istilah
1.6.1 Timbal (Pb) merupakan salah satu jenis logam berat yang sering juga disebut dengan istilah Plumbum atau timah hitam. Pb memiliki titik lebur yang rendah yaitu 327,5oC, titik didih 1744oC, titik leleh 1740oC, dan massa jenis 11,34 g/cm3 (Fardiaz, 1992).
1.6.2 Drosophila melanogaster (lalat buah) adalah species serangga dalam ordo Diptera dan famili Drosophilidae, yang biasa dijadikan sebagai organisme model dalam riset genetika (Markow, Christiane, & Eric, 2015).
1.6.3 Tingkah Laku merupakan respon dinamik suatu sistem terhadap suatu rangsangan melalui mekanisme tertentu yang terbentuk karena berbagai aktivitas sistem saraf, seperti analisis informasi, sintesis, dan integrasi yang ada didalamnya (Singgih, 2003).
1.6.4 Sumber belajar merupakan segala sesuatu berupa pesan, alat dan bahan yang dapat digunakan sebagai sumber kegiatan pembelajaran untuk meningkatkan kualitas pembelajaran (Abdullah, 2012).
