1____________________________________________________________________________________________

Pengaruh Limbah Asam Tambang Terhadap Kromosom Bawang Merah (Allium cepa)

Rahma Dona

School of Life Sciences and Technology, Institut Teknologi Bandung (ITB)Jalan Ganesha No. 10 Bandung 40132 Indonesia

e-mail: r_dona@students.itb.ac.id

Abstract. Jumlah industri tambang yang semakin hari semakin berkembang di Indonesia merupakan penunjang untuk kemajuan ekonomi, tetapi kemajuan itu tidak luput dari permasalahan lingkungan. Salah satunya adalah limbah dari hasil industri yaitu limbah asam tambang. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh pemberian limbah asam tambang terhadap kromosom bawang merah (Allium cepa) dengan menentukan indeks mitosis dan indeks aberasi kromosom dari akar. Metode penelitian ini ialah dengan memberi perlakuan yang berbeda terhadap akar bawang. Ada empat perlakuan yang dilakukan, yaitu: kelompok kontrol diberi akuades, kelompok pertama diberi limbah asam tambang konsentrasi rendah, kelompok kedua diberi limbah asam tambang dengan konsentrasi sedang dan kelompok ketiga diberi limbah asam tambang dengan konsentrasi pekat. Hasil penelitian menunjukkan indeks mitosis yang paling rendah terdapat pada kelompok kontrol yaitu perlakuan akar bawang merah yang diberi akuades dengan indeks mitosis sebesar 8,91 % dan 20,05 %. Sedangkan persentase aberasi kromosom tertinggi terdapat pada kelompok perlakuan yang diberi limbah asam tambang dengan konsentrasi pekat dengan persentase aberasi kromosom sebesar 47,38 % dan 70,23 %. Aberasi kromosom merupakan salah satu bentuk dari mutasi. Salah satu faktor yang dapat menyebabkan terjadinya aberasi kromosom yaitu adanya senyawa kimia (mutagen) yang bersifat . Air asam tambang merupakan salah satu dari senyawa genotoksik yang dapat menghambat terjadinya proses pembelahan sel.

Keywords : Allium cepa, indeks mitosis, aberasi kromosom, limbah asam tambang.

I. Pendahuluan

Polutan hasil industri sangat berbahaya bagi lingkungan. Salah satu polutan industri adalah limbah asam tambang yang mengandung logam berat yang bersifat karsinogenik. Limbah asam tambang mengandung logam berat seperti besi (Fe), alumunium (Al), mangan (Mn), seng (Zn), timbal (Pb), Arsen (As). Air asam tambang memiliki tingkat keasaman dan konsentrasi logam terlarut yang tinggi. Apabila limbah asam tambang ini mencemari lingkungan maka dapat merusak ekosistem, terutama perairan, selain itu juga akan menimbulkan penyakit berbahaya seperti kanker [2]. Kandungan logam berat pada limbah asam tambang mempunyai afinitas yang tinggi terhadap sulfur, sehingga sangat mudah untuk berikatan. Kandungan senyawa logam berat pada air asam tambang ini adalah senyawa

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

2____________________________________________________________________________________________

genotoksik yang dapat merusak materi genetik [5]. Sifat dari logam berat ini yaitu tidak mudah terurai sehingga jika mencemari tanah, maka akan terjadi akumulasi dan mudah terabsorbsi oleh tanaman dan hewan sehingga akan menyebabkan permasalahan salah satunya adalah penyakit yang terkait dengan perubahan struktur materi genetik, dan menyebabkan terjadinya aberasi kromosom [6]. Indikator genotoksik yang digunakan untuk mengamati indeks mitosis kromosom dan aberasi ialah bawang merah [1].

Bawang merah dipilih karena memiliki jumlah kromosom yang sedikit serta ukuran kromosom yang realtif besar sehingga mudah untuk diamati. selain itu bawang merah memiliki sensitivitas yang tinggi terhadapa senyawa genotoksik [1]. Meningkatnya indeks aberasi kromosom menunjukan adanya sifat genotoksik dari senyawa tertentu . Tujuan dari penelitian ini ialah untuk menentukan pengaruh pemaparan limbah asam tambang pada kromosom bawang merah (Allium cepa) terhadap indeks mitosis dan aberasi pada kromosom.

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

3____________________________________________________________________________________________

II. Bahan dan Metode

2.1 Penanaman akar bawang merah (Allium cepa)

Umbi bawang merah yang berukuran besar dan baik dipilih dan dibersihkan sisa akar yang sudah tua dan partikel tanahnya. Lalu bawang diletakkan di botol vial yang berisi air, setelah itu didiamkan selama 48 jam. 48 jam setelah didiamkan, bawang dipindahkan ke botol vial berisi limbah asam tambang, lalu didiamkan selama 24 jam.

2.2 Fiksasi akar bawang merah (Allium cepa)

Akar yang telah didiamkan selama 24 jam di dalam botol vial berisi limbah asam tambang diambil ujung akarnya sepanjang 2-3 mm. ujung akar tersebut difiksasi dengan larutan carnoy (etanol 90-95% : asetat glacial = 3:1) selama 10-15 menit. Setelah itu dipindahkan ke botol vial berisi HCl : etanol 90-95%= 1:1-2). Lalu disimpan pada suhu ruang selama 10 menit. Kemudian dilanjutkan dengan dicuci aqudes dengan cara diteteskan.

2.3 Pewarnaan dan pengamatan kromosom akar bawang merah (Allium cepa)

Setelah bersih dipindahkan keatas kaca objek dan diteteskan asetokarmin, lalu dipanaskan. Selanjutnya dicuci dengan asam asetat 45% kemudian ditutup dengan cover glass sambil diketuk dengan ujung jarum. Lalu diamati indeks mitosis dan aberasi kromosom bawang merah (Allium ascolonicum).

III. Data Pengamatan dan Pembahasan

Berikut adalah foto aberasi bawang yang diamati di bawah mikroskop dengan perbesaran 40 kali.

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

4____________________________________________________________________________________________

Gambar 1 Aberasi pada kromosom bawang merah(Dokumentasi pribadi, 2015)

Jenis-jenis aberasi yang teramati ialah anaphase bridge dan spindle abnormalities. Penyebab terjadinya aberasi bawang pada gambar diatas adalah limbah asam tambang dengan konsentrasi pekat yang memiliki kandungan logam berat yang bersifat karsinogenik yang mampu merusak kromosom [2]. Berikut adalah tabel hasil pengamatan kromosom bawang dengan menghitung jumlah indeks mitosis rata-rata dan persentase aberasi bawang merah.

Tabel 1 Rata-Rata Indeks Mitosis Dan Aberasi Bawang Merah

Kelompok PerlakuanRata-Rata Indeks

MitosisRata-Rata

Presentase Abrasi

1

Konsentrasi Rendah

50.97% 9.45%2 65.89% 5.49%

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

5____________________________________________________________________________________________

3Konsentrasi

Sedang 17.50% 13.23%

443.95% 28.96%

5

Konsentrasi Pekat

64.36% 47.38%

6

55.28% 70.23%

7

Akuades20.05% 3.69%

8

8.91% 7.52%

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

6____________________________________________________________________________________________

Indeks mitosis terbesar terdapat pada kromosom bawang merah yang diberi limbah asam tambang konsentrasi pekat. Indeks mitosis rata-rata konsentrasi pekat adalah 59,82% dan rata-rata persentase aberasinya adalah 58,08%. Hasil ini lebih tinggi dari pada konsentrasi sedang ataupun pekat. Rata-rata indeks mitosis dan aberasi konsentrasi sedang adalah 30,72% dan 21.09%. indeks mitosis dan aberasi yang paling rendah adalah pada kelompok aquades yaitu sebesar 14,48% dan 11,21%.

Grafik 1 Rata-rata indeks mitosis dan aberasi kromosom bawang merah (Allium ascolonicum)

Konsentrasi RendahKonsentrasi Sedang

Konsentrasi PekatAkuades

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

Grafik rata-rata indeks mitosis dan aberasi kromosom

Rata-Rata Indeks Mitosis Rata-Rata Presentase Abrasi

Berikut ini adalah indeks mitosis kromosom bawang merah kelompok 6, Indeks mitosis yang didapat dari pengamatan dengan empat kali pengulangan, sebagai berikut:

I. Indeks mitosis 1=> 8791

x 100 %=95.60 %

II. Indeks mitosis 2=> 45

125x100 %=36.31 %

III. Indeks mitosis 3=> 88

155x100 %=56.7 %

IV. Indeks mitosis 4=> 57

174x 100 %=32.76 %

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

7____________________________________________________________________________________________

Rata-rata indeks mitosis yang didapat adalah 55.28%. Ini terjadi karena kromosom bawang merah akan berkurang indeks mitosis normalnya karena diberi paparan limbah asam tambang pekat.

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

8____________________________________________________________________________________________

Berikut adalah Persentase aberasi dari percobaan ini :

I. Persentase aberasi 1=> 5987

x 100 %=67.82 %

II. Persentase aberasi 2=> 3445

x 100 %=75.56 %

III. Persentase aberasi 3=> 6788

x 100 %=76.14 %

IV.Persentase aberasi 4=>3557

x 100 %=61.40 %

Persentase aberasi rata-rata adalah 70.23%. aberasi pada kromosom ini tinggi, dikarenakan paparan limbah asam tambang yang menyebabkan kerusakan pada kromosom.

Limbah asam tambang merupakan limbah cair industri pertambangan yang bersifat asam dan mengandung berbagai logam berat seperti Fe, Al, Mn, Cd, Co, Pb, Zn, As, Hg. Limbah asam tambang termasuk senyawa karsinogenik yang menyebabkan efek genotoksik. Zat genotoksik adalah zat yang dapat merusak informasi genetik dalam sel yang menyebabkan mutasi atau aberasi pada kromosom[5]. Limbah asam tambang terbentuk karena adanya proses oksidasi mineral-mineral sulfida dan air yang menyebabkan reaksi-reaksi kimia sehingga membentuk air asam. Air asam ini dapat melarutkan logam-logam berat yang terkandung di batuan. Kandungan logam berat pada limbah asam tambang susah terurai dan mudah diabsorbsi oleh makhluk hidup. Oleh karena itu logam berat termasuk senyawa yang bersifat karsinorgenik. Jika suatu lingkungan tercemar limbah asam tambang maka dapat menyebabkan kerusakan biota perairan, dan berbagai penyakit salah satunya penyakit genetik dikarenakan logam berat mengandung bahan kimia berbahaya akan mempengaruhi proses poliferasi sel dan menyebabkan gangguan pada materi genetik dan merupakan senyawa yang bersifat mutagenik [3].

Penggunaan bawang merah (Allium cepa) dalam percobaan ini ialah dikarenakan kromosom bawang merah memiliki sensitivitas yang tinggi dan mudah diperbanyak [1]. Jadi menggunakan bawang merah akan mempermudah untuk mengamati kromosom yang dipaparkan limbah asam tambang. Selain itu kromosom bawang merah besar dan mudah diamati. Bawang juga mudah dibudidaya dan dicari sehingga penggunaan bawang sangat efektif dalam percobaan ini [1].

Pada percobaan ini digunakan beberapa reagen. Reagen tersebut adalah carnoy, HCl-etanol, asetokarmin, dan asam asetat. Larutan carnoy berfungsi sebagai fiksasi atau menghentikan aktifitas mitosis sel sehingga sel dapat diamati [6]. Larutan HCl-etanol

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

9____________________________________________________________________________________________

berfungsi untuk melunakkan dinding sel bawang merah (Allium cepa) supaya asetokarmin bisa masuk kedalam sel. Asam asetat berfungsi untuk melunakkan dinding sel. Asetokarmin berfungsi untuk mewarnai inti kromosom [3]. 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 [2]. Mekanisme asetokarmin mewarnai bawang adalah dengan menghidrolisis kromosom sehingga bersifat negatif terhadap asetokarmin, sehingga asetokarmin yang bermuatan berlawanan akan saling tarik menarik dengan kromosom, sehingga pewarnaannya kuat.

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

10____________________________________________________________________________________________

Jenis-jenis aberasi kromosom ada beberapa macam seperti ketidaknormalan pada benang spindel di anafase yang dinamakan spindle abnormalities in anaphase, ketidakmerataan kromosom di anafase atau vagrant chromosome in anaphase, ketidakmerataan kromosom di anafase-telofase atau vagrant chromosome in anaphase-telophase, anaphase bridge, yaitu jembatan anafase dimana kromosom tidak terpisah secara sempurna ke kutub masing-masing. selanjutnya anaphase-telophase bridge, lalu anaphse-telophase with fragmen yaitu terdapat fragmen diantara kromosom yang telah terpisah ke kutub masing-masing. Jenis aberasi lainnya, yaitu binukleid sel yang berarti satu sel memiliki dua inti dan mikronukleid di interfase sel [5].

Beberapa faktor yang mempengaruhi aberasi adalah konsentrasi zat karsinogenik seperti limbah asam tambang pekat. Zat karsinogenik akan mempengaruhi aberasi, semakin banyak kromosom yang terpapar zat karsinogenik semakin banyak aberasi kromosom [6]. Faktor lainnya radiasi seperti radiasi radioaktif dan ultraviolet, selain itu mutagen biologi seperti virus dan bakteri juga bisa mempengaruhi aberasi [7]. Virus dapat menyebabkan aberasi karena akan mengubah materi genetik kromosom. Faktor lain seperti mutagen kimia juga bisa menyebabkan aberasi seperti kolkisin dan digitonin. Kolkisin dapat menghalangi terbentuknya benang-benang spindel dan proses anafase serta dapat menghambat pembelahan pada sel anafase. Beberapa hal berikut mempengaruhi waktu aberasi yaitu kandungan larutan, kecepatan transpor dan distribusi serta konsentrasi [4].

Zat karsinogenik yang masuk ke dalam tubuh terlebih dahulu akan dimetabolisme oleh tubuh. Sistem pertahanan tubuh akan aktif dan zat karsinogenik akan didetoksifikasi dan dieksresi. Apabila tubuh tidak mampu melakukan detoksifikasi maka zat karsinogenik ini akan masuk ke dalam kromosom dan berikatan dengan rantai DNA sehingga susunan materi genetik DNA berubah. Perubahan rantai DNA akan menyebabkan DNA menjadi rusak. Zat karsinogenik akan mengganggu proses biologis dan menginduksi pembelahan sel yang tidak terkontrol. Hal ini dapat terjadi karena genomik yang tidak stabil. Sel yang mengalami perubahan DNA yang terlalu parah akan diprogram tubuh untuk masuk ke fase kematian sel, apabila sel tidak mampu atau rusak maka sel akan berubah menjadi penyakit genetik seperti kanker [8].

IV. KesimpulanKesimpulan hasil percobaan ini adalah kromosom bawang merah yang

terpapar limbah asam tambang pekat memiliki aberasi yang lebih tinggi dibanding limbah asam tambang konsentrasi sedang dan rendah.. Indeks mitosis rata-rata

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

11____________________________________________________________________________________________

konsentrasi pekat adalah 59,82% dan rata-rata persentase aberasinya adalah 58,08%. Rata-rata indeks mitosis dan aberasi konsentrasi sedang adalah 30,72% dan 21.09%. indeks mitosis dan aberasi yang paling rendah adalah pada kelompok aquades yaitu sebesar 14,48% dan 11,21%.

V. Daftar Pustaka

[1]Fiskesjö G (1985) The Allium test as a standard in environmental monitoring. Hereditas 102:99-112. 

[2]Gunarso, Wisnu. 1989. Mikroteknik. Bogor :Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat Institut Pertanian Bogor. 

[3]Lieberman AD, Craven MR, Lewis MR and Nemenzo JH (1998) Genotoxicity from domestic use of organophosphate pesticides. J Occup Environ Med 40:954-957.  

[4]McFee AF and Tice RR (1990) Influence of treatment to sacrifice time and the presence of BrdUrd on chemically-induced aberration rates in mouse marrow cells. Mutat Res 241:95-108.     

[5]Rank J (2003) The method of Allium anaphase-telophase chromosome aberration assay. Ekologija (Vilnius) 1:38-42. 

[6]Savage, JR (1997) application of chromosome banding techniques to the study of primary chromosome structural change .Journal of medical genetics: 14(5): 362-370

[7]Savage, JR (1989) The production of chromosome structural changes by radiation. The british journal of radiology; 62 (738) : 507-520

[8]Suryo. 1984. Genetika. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.

Lampiran 1

Tabel 1 Data Mentah Jumlah Sel Bermitosis dan Aberasi Kromosom Bawang Merah

Kelompok PerlakuanJumlah Sel

yang Teramati

Jumlah Sel yang

Bermitosis

Jumlah Sel yang

Abrasi

Indeks Mitosis

Presentase Sel Abrasi

1 Konsentrasi 244 96 20 39.34% 20.83%

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati

12____________________________________________________________________________________________

Rendah

141 51 3 36.17% 5.88%166 71 4 42.77% 5.63%215 184 10 85.58% 5.43%

2

169 129 2 76.33% 1.55%250 127 7 50.80% 5.51%107 75 8 70.09% 10.67%107 71 3 66.36% 4.23%

3Konsentrasi

Sedang

225 30 4 13.33% 13.33%177 26 4 14.69% 15.38%133 36 1 27.07% 2.78%188 28 6 14.89% 21.43%

4177 94 40 53.11% 42.55%954 332 51 34.80% 15.36%

5

Konsentrasi Pekat

228 128 75 56.14% 58.59%217 141 46 64.98% 32.62%72 72 43 100.00% 59.72%157 57 22 36.31% 38.60%

6

91 87 59 95.60% 67.82%125 45 34 36.00% 75.56%155 88 67 56.77% 76.14%174 57 35 32.76% 61.40%

7

Akuades

1000 127 15 12.70% 11.81%1000 42 0 4.20% 0.00%180 36 0 20.00% 0.00%157 68 2 43.31% 2.94%

8

1000 17 2 1.70% 11.76%492 76 9 15.45% 11.84%1000 93 3 9.30% 3.23%1000 92 3 9.20% 3.26%

Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati