Biologi, Sebuah Paradigma dalam Memandang Alam dan Sistem Kehidupan

Sutiman B. SumitroJurusan Biologi

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Brawijaya

e-mail: sutiman@ub.ac.id

PENGEMBANGAN BIOLOGI

APA SAJA YANG DITUJU ?

Pengetahuan Keilmuan untuk Penyelesaian Masalah Kehidupan Manusia,

Pandangan Hidup dan Visi

Budi Pekerti

Pencarian Tuhan dan Hakikat Hidup

PARADIGMA:A general conception of nature of scientific endeavor within which a given inquiry is

undertaken

(Collins Concise Dictionary, The Authority on Current English-Australian Edition 1995-HarperCollins

Publishers, Sydney, Australia)

Biologi mengenal hukum hubungan struktur dan fungsi yang berlaku dalam

organisasi tubuh

Seluruh proses kehidupan mengikuti hukum-hukum kimia dan fisika

Konsep Dasar

Sistim kehidupan sangat efisien

Sudut Pandang dalam Biologi

1. Sudut Pandang Holistik:

Memandang individu sebagai unit paling kecil dalam sistem kehidupan

2. Sudut Pandang Reduksionis

Memandang individu sebagai satu unit organisasi yang di dalamnya terdiri atas bagian-bagian yang lebih kecil. Sel adalah unit struktur dan fungsi paling kecil yang terdiri atas atom molekul

Hidup adalah sebuah Proses dalam konteks ruang dan waktu

Contoh 1

Dalam perkembangan individu ada diferensiasi dan ada persiapan ke arah terbentuknya organisasi

Embrio sea urchin (morula)

stadium 8-sel, 16-sel, 32-sel dan 64-seldilihat dengan

mikroskop polarisasi

Kegagalan membentuk spikula akibat pemberian flavonoid

Perkembangan lanjut

----------------------------

Pada level organisasi mereka gagal

membentuk spikula normal, pada

hal kemampuan membentuk spikula pada level sel tidak

berbeda antara penerima stres dan mereka yang hidup pada lingkungan

normal

Foto diambil dengan bantuan mikroskop

polarisasi untuk menunjukkan bentuk

spikula

Contoh 2

Ada pula bentuk komunikasi antar sel, ada saling ketergantungan dan saling melayani

Sel-sel bersifat otonom dan dapat menyelenggarakan kehidupannya sendiri

Endotel melekat pada membrana basalis

Endotel dalam kondisi kultur in vitro:

perubahan bentuk dan proses interaksi antar sel

1 2 3 4

Mikroskop Nomarsky

Perilaku masa endotel dalam kultur sel

Mikroskop Fasekontras

HUVEC’s cytoskeleton Confocal Laser Image

Contoh 3

Sel dapat dipisah-pisahkan atas dasar kondisi fisiologis dan karakter

morfologisnya

Penampungan semen sapi

Di saat fertilisasi kepala sperma

masuk sel telur dan meninggalkan

bagian ekornya

Sitoplasma Oosit

Bagian luar sel

A. reaksi akrosom

B. Sperma dalam oosit

B A

Spermatozoa x dan y atau spermatozoa hidup

dan mati pada prinsipnya dapat

dipisahkan

Teknik Pemisahan

dengan flow-cytometry

Teknik pemisahan sederhana memanfaatkan sifat fisika spermatozoa :

Ukuran, berat jenis, sifat fisiko-kimiawi membran sel dan daya dorong/motilitas

spermatozoa

Anak jantan sapi PO hasil IB

Contoh 4

Sel mengandung program kehidupan dirinya dan sebagian besar merupakan

program hidup sejarah nenek moyangnya yang saat ini sudah tidak

berfungsi

Suatu kenyataan bahwa kehidupan demikian beragam dan sangat komplek

Diantara makhluk hidup ada persamaan ciri satu dengan lainnya tetapi juga ada perbedaan.

Jauh dekatnya kekerabatan dicirikan oleh banyak sedikitnya persamaan/perbedaan diantara mereka

Semua makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sejenis lainnya

Mereka hidup dengan keragaman persyaratan kondisi lingkungan sekali gus juga menampakkan

banyak persamaan persyaratan hidup

Bagaimana keragaman organisme terjadi ?

Biologi Molekuler menjawab masalah ini ?

DNA molecule featured by x-ray cristallography

method

Watson and Crick

Deoxyribonucleic acid (DNA)(program kehidupan)

Transkripsi

mRNA

translasi

Protein (pelaku proses hidup)

DNA damage reparation

Variasi genetik terjadi pada organisme sederhana maupun manusia

Perkembangan evolusi gen globin karena transposisi gen

Contoh 5

Program kehidupan dapat berubah dan sangat menentukan dalam menjamin kelangsungan jenis organisme terkait

Teori Darwin berbicara tentang terbentuknya keragaman spesies makhluk hidup yang berhubungan dengan tuntutan

kepentingannya untuk bertahan hidup

•Anak selalu memiliki sifat yang berbeda dengan induknya

•Selalu ada keragaman pada anak turunnya

•Divergensi sistem kehidupan

Bacterial hybridization for survival

Apakah mutasi adalah jalan menuju pada kemunculan keragaman organisme ?

Apakah mutasi menguntungkan ataukah justru merugikan bagi upaya

survival ?

Conservative genes:Structural changes due to small mutation does not change any functional properties

In higher organism, small mutation (slippage error) generate individual variation which is thought to be

the way to develop into new species

Number of occurrence of small mutation due to

transition and tranversion

Small mutation should be harmless for the

survival

Bacteria take advantages from mutation

Thalassemia, a diseases due to abnormal translocation

Transposon explain how divergence is occurred

Expression of tandem repetition of rDNA

Contoh 6

Program kehidupan dapat direkayasa umumnya untuk tujuan memenuhi kebutuhan manusia (bersifat anthropo- sentris)

DNA recombinant technology

Sinar UV

Teknologi Kloning

Inti Sel Somatik

Sel Somatik (tubuh)

Sel telur

(inti dihilangkan)

Biologi modern secara nyata telah banyak memberikan sumbangan bagi pemahaman tentang sistem kehidupan, juga

perkembanagan teknologi.

Harus diakui bahwa biologi modern mengandung asumsi penyederhanaan dengan demikian pandangan Biologi yang

bersifat holistik perlu terus dibelajarkan sampai tahap afeksi agar ada kesadaran terhadap keterbatasan kemampuan dan

tidak arogan dan kehilangan peluang memperoleh pengetahuan terutama untuk jenis pengetahuan yang

nonreduksionis

Highlight 1

Titik Sulit adalah Merubah Perilaku

Teknologi menuntut standar sikap perilaku tertentuSemakin canggih teknologi menuntut kualifikasi manusia,

manajemen organisasi dan perhatian yang lebih

Highlight 2

Peran Pendidikan Biologi

Biologi tidak saja mendasari perkembangan teknologi untuk memecahkan problema KEMASYARAKATAN tetapi juga memunculkan individu yang secara afektif

mampu meciptakan masyarakat beradab dengan tingkat kecerdasan yang tinggi serta sadar pada hakekat

penciptaan dirinya.

Tanda keberhasilan pendidikan Biologi antara lain adalah apabila mampu membuat masyarakat

memprioritaskan aspek-aspek jangka panjang tentang kehidupannya dibandingkan kebutuhan hidupnya yang

lebih bersifat kekinian

Tuntutan pemenuhan kebutuhan hidup jangka pendek dijawab dengan kebijakan/keputusan dan

pengembangan teknologi

Kepentingan sosial-politik-ekonomi

Kebodohan (tidak melek Biologi)

Ketidak berdayaan untuk berfikir dari sisi aspek jangka panjang dan

kepentingan umum

Perilaku sehari-hari masyarakat dalam menaggapi/respon issue

permasalahan hidup