55 PELATIHAN PENGGUNAAN GEN BANK NCBI (National Center for Biotechnology Information) DAN PROGRAM MEGA 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0) UNTUK PENELITIAN DAN PENINGKATAN PEMBELAJARAN BIOLOGI DI SEKOLAH DAN PERGURUAN TINGGI 1 Bambang Hariyadi, Harlis, Muswita, Mia Aina dan Ali Sadikin 2 ABSTRAK Pengabdian dilakukan di Lantai 3 Rektorat Universitas Jambi dengan judul Pelatihan Penggunaan Gen Bank NCBI (National Center for Biotechnology Information) dan Program Mega 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0) Untuk Penelitian dan Peningkatan Pembelajaran Biologi di Sekolah dan Perguruan Tinggi. Adapun peserta yang mengikuti pelatihan ini adalah dosen biologi, guru-guru biologi se Provinsi Jambi dan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Biologi. Gen Bank NCBI (National Center for Biotechnology Information) adalah tempat penyimpanan berbagai materi genetik (kromosom, gen, DNA, asam amino, dan protein) pada organisme hidup yang sudah berhasil di identifikasi dan dipetakan sedangkan Program Mega 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0) adalah suatu program yang berfungsi untuk membantu menganalisis gen, DNA, kromosom, ataupun protein pada berbagai organisme, sehingga dapat disusun kesamaan dan perbedaan materi tersebut pada organisme, serta kedekatan kekerabatan antar spesies dengan penyusunan pohon phylogenetik. Adanya Gen Bank NCBI akan sangat membantu bagi guru biologi pada saat menyampaikan materi yang berhubungan dengan pokok bahasan bioteknologi, genetika, Evolusi, keanekaragaman hayati, fisiologi, ataupun taksonomi, terutama pada aras molekuler. Dari hasil evaluasi semua peserta memberikan respon yang positif dan berpartisipasi aktif terhadap pelatihan ini. Dengan diadakannya pelatihan ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi guru-guru biologi se Provinsi Jambi dan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Biologi, dan mereka dapat termotivasi untuk melajutkan kegiatan secara mandiri. Kata kunci: Gen Bank NCBI, Program Mega 4.0 untuk penelitian dan pembelajaran biologi. PENDAHULUAN Latar Belakang Pada saat ini sains biologi sedang mencapai puncaknya dengan berkembangnya biologi molekuler. Berbagai materi genetik (kromosom, gen, DNA, asam amino dan protein) pada organisme hidup sudah berhasil di identivikasi dan dipetakan serta tersimpan dalam Gen Bank NCBI (National Center For Biotechnology Information). Adanya Gen Bank NCBI akan sangat membantu bagi guru biologi pada saat menyampaikan materi yang berhubungan dengan pokok 1 Dibiayai Dana DIPA UNJA Tahun Anggaran 2011 2 Staf Pengajar FKIP Universitas Jambi
56 bahasan bioteknologi, genetika, evolusi, keanekaragaman hayati, fisiologi, ataupun taksonomi, terutama pada aras molekuler. Selain Gen Bank NCBI dalam bidang biologi juga sudah dikembangkan program MEGA, (Moleculer Evolutionery Genetics Analysis) untuk membantu menganalisis gen, DNA, kromosom, ataupun protein pada berbagai organisme, sehingga dapat disusun kesamaan dan perbedaan materi tersebut pada organisme, serta kedekatan kekerabatan antar spesies dengan penyusunan pohon phylogenetik. Penggunaan Gen Bank NCBI dan Program MEGA 4.0 akan sangat menunjang proses pembelajaran biologi di sekolah, sekaligus sebagai wahana peningkatan profesional guru terutama kompetesi akademik karena guru juga dituntut untuk mengikuti perkembangan terkini pada bidang yang diampunya. Walaupun Gen Bank dan Program MEGA 4.0 telah ada, namun guru biologi di Kota Jambi belum mengetahui apa itu Gen Bank? Apa itu Program MEGA 4.0? dan bagaimana memanfaatkan program tersebut secara maksimal?. Beranjak dari hal tersebut, dipandang perlu untuk mengadakan kegiatan pelatihan penggunaan Gen Bank NCBI dan Program MEGA 4.0 untuk peningkatan pembelajaran biologi di sekolah. Rumusan Masalah 1. Dosen, Guru dan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Biologi di Kota Jambi belum mengetahui banyak tentang Gen Bank; 2. Dosen, Guru dan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Biologi di Kota Jambi belum mengetahui banyak tentang Program MEGA 4.0; 3. Dosen, Guru dan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Biologi di Kota Jambi belum mengetahui bagaimana cara memanfaatkan Gen Bank; 4. Dosen, Guru dan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Biologi di Kota Jambi belum mengetahui bagaimana cara memanfaatkan program MEGA 4.0. TINJAUAN PUSTAKA 1. Gen Bank NCBI Gen Bank (R) adalah data base komprehensif yang berisi urutan nukleotida publik tersedia untuk lebih dari 260.000 organisme bernama, diperoleh terutama melalui pengajuan dari laboratorium individu dan kiriman dari proyek sequencing batch skala besar. Kebanyakan pengiriman dibuat menggunakan Bank It berbasis web atau standalone payet program dan nomor aksesi ditugaskan oleh staf Gen Bank pada saat diterima. Data harian pertukaran dengan Laboratorium Biologi Molekuler Eropa Nukleotida Sequence Data base di Eropa dan DNA Data Bank of Japan memastikan cakupan seluruh dunia. Gen Bank dapat diakses melalui sistem pencarian NCBI itu, Entrez, yang mengintegrasikan data dari DNA utama dan urutan protein data base bersama dengan taksonomi, genom, pemetaan, struktur protein dan informasi domain, dan literatur jurnal biomedis melalui PubMed. BLAST menyediakan pencarian kesamaan urutan Gen Bank dan data base urutan lainnya, yang dirilis dua bulan sekali lengkap dan update harian dari Gen Bank tersedia dengan FTP. Untuk mengakses Gen Bank dan pengambilan terkait dan jasa analisis, mulai di Situs Web NCBI:www.ncbi.nlm.nih.gov.
Data base urutan Gen Bank merupakan penjelasan semua sekuens nukleotida yang tersedia untuk umum dan terjemahan protein mereka. Data base ini diproduksi di Pusat Nasional untuk Biotechnology Information (NCBI) sebagai bagian dari kerjasama internasional dengan Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) Perpustakaan Data dari European Bioinformatics Institute (EBI) dan DNA Data Bank of Japan (DDBJ). Gen Bank dan kolaborator yang menerima urutan diproduksi di laboratorium di seluruh dunia dari lebih dari 100.000 organisme yang berbeda. Gen Bank terus tumbuh pada tingkat yang eksponensial,dua kali lipat setiap 10 bulan. Release 134, yang diproduksi pada bulan Februari 2003, berisi lebih dari 29,3 miliar basa nukleotida di lebih dari 23,0 juta urutan. Gen Bank dibangun oleh pengajuan langsung dari laboratorium individu, maupun dari kiriman curah dari pusat sequencing berskala besar. pengiriman langsung dibuat untuk Gen Bank menggunakan BankIt,berbasis web atau payet (program pengiriman berdiri sendiri). Setelah menerima penyerahan urutan sequence, staf Gen Bank memberikan nomor Akses untuk urutan dan melakukan pemeriksaan jaminan kualitas. Pengajuan tersebut kemudian dilepaskan ke data base publik, di entri oleh Entrez atau didownload melalui FTP. Bulk pengajuan Dinyatakan Sequence Tag (EST), Sequence Tagged Situs (STS), Survei Genome Sequence (GSS), dan High-Throughput Genome Sequence (HTGS) data yang paling sering diajukan oleh pusat-pusat sequencing skala besar. Gen Bank juga dapat memproses urutan lengkap genome mikroba. 2. Sejarah Gen Bank NCBI Pada awalnya, Gen Bank dibangun dan dipelihara di Los Alamos National Laboratory (LANL). Pada awal 1990-an, tanggung jawab ini diberikan kepada NCBI melalui mandat kongres. NCBI melakukan tugas scanning literatur untuk urutan dan manual mengetik urutan ke dalam data base. Staf Gen Bank kemudian menambahkan anotasi catatan tersebut, berdasarkan informasi dalam artikel yang diterbitkan. Memindai urutan dari literatur dan menempatkan mereka ke dalam Gen Bank sekarang menjadi jarang terjadi. Hampir semua sekuens sekarang didepositkan langsung oleh laboratorium yang menghasilkan urutan. Hal ini disebabkan, sebagian, persyaratan oleh penerbit jurnal paling bahwa urutan nukleotida yang pertama disetorkan ke data base publik yang tersedia (DDBJ/EMBL/Gen Bank) sehingga jumlah aksesi dapat dikutip dan urutan yang dapat diambil saat artikel ini diterbitkan. NCBI mulai menerima pengajuan langsung ke Gen Bank tahun 1993 dan memperoleh data dari LANL sampai 1996. Saat ini, NCBI akan menerima dan proses sekitar 20.000 urutan penyampaian langsung per bulan, selain sekitar 200.000 pengajuan massal yang sedang diproses secara otomatis. Gen Bank adalah urutan NIH data base genetik, koleksi beranotasi semua urutan DNA tersedia untuk publik. Sebuah rilis baru dibuat setiap dua bulan. Gen Bank adalah bagian dari International Nukleotida Sequence Data base Kolaborasi, yang terdiri dari bank data DNA dari Jepang (DDBJ), European Laboratorium Biologi Molekuler (EMBL), dan Gen Bank di National Center for Biotechnology Information. Ketiga organisasi pertukaran data setiap hari. Setiap entri Gen Bank mencakup uraian ringkas dari urutan sequence, nama ilmiah dan taksonomi organisme sumber, dan meja fitur yang mengidentifikasi daerah coding dan situs lainnya secara biologis, seperti unit transkripsi, situs dari mutasi atau modifikasi, dan mengulangi. Terjemahan Protein untuk daerah pengkodean termasuk dalam tabel fitur. 57
58 referensi bibliografi yang disertakan bersama dengan link ke Medline pengenal unik untuk semua urutan dipublikasikan. 3. Program Mega 4.0 Genome sequencing yang menghasilkan sejumlah besar data sekuens DNA dari berbagai organisme. Akibatnya, urutan data base gen tumbuh cepat. Dalam rangka melakukan analisis data yang lebih efisien, ada suatu program komputer yang mudah untuk digunakan, mengandung algoritma komputasi yang cepat dan metode statistic yang berguna. Tujuan dari perangkat lunak MEGA adalah untuk memberikan alat untuk mengeksplorasi, menemukan, dan menganalisis urutan DNA dan protein dari evolusi perspektif. Versi pertama dikembangkan untuk komputasi terbatas sumber daya yang tersedia pada komputer pribadi rata-rata di awal 1990-an. MEGA 4 terus mana MEGA2 tinggalkan, menekankan integrasi urutan akuisisi dengan analisis evolusi. Ini berisi sebuah data array input dan beberapa hasil penjelajah untuk representasi visual, penanganan dan mengedit data urutan, keberpihakan urutan, pohon phylogenetik menyimpulkan, dan diperkirakan jarak evolusi. Hasil penjelajah memungkinkan pengguna untuk browsing, mengedit, meringkas, ekspor, dan menghasilkan keterangan publikasi berkualitas untuk mereka hasil. MEGA 4 juga termasuk penjelajah matriks dan filogeni jarak dan sebagai modul grafis canggih untuk representasi visual data masukan dan output hasil. Fitur-fitur ini, yang kita bahas dibawah ini, selain mengatur MEGA lain urutan program analisis komparatif. Seperti versi sebelumnya, MEGA 4 dirancang khusus untuk mengurangi waktu dibutuhkan untuk tugas-tugas biasa dalam analisis data dan untuk menyediakan metode statistik analisis genetik molekuler evolusi dalam komputasi mudah digunakan meja kerja. Sementara MEGA 4 berbeda dari versi sebelumnya, kami telah melakukan upaya khusus untuk mempertahankan user-friendly interface yang peneliti telah datang untuk mengidentifikasi dengan MEGA. Interface ini adalah memperoleh informasi dari pengguna hanya pada kebutuhan ke tahu dasar. Selain itu, himpunan bagian data dan hasil output akan disimpan dalam file hanya untuk melihat jika pengguna khusus perlu melakukannya. Tujuan Kegiatan Dengan Pelatihan ini diharapkan peserta dapat: (1) Memahami hirarki materi genetik; (2) Mempunyai kemampuan memanfaatkan Bank Gen NCBI dalam menunjang pembelajaran biologi; (3) Mempunyai kemampuan menggunakan program MEGA untuk merunut kekerebatan antar organism; (4) Mempunyai kemampuan menyusun kekerabatan/phylogenetik organisme berdasarkan kedekatan materi genetik. Manfaat Kegiatan Dengan pelatihan ini diharapkan dapat mendatangkan manfaat, diantaranya: (1) peserta dapat memahami hirarki materi genetik; (2) peserta mempunyai kemampuan memanfaatkan Bank Gen NCBI dalam menunjang pembelajaran biologi; (3) peserta mempunyai kemampuan menggunakan program MEGA untuk merunut kekerabatan antar organisme; (4) peserta mempunyai kemampuan menyusun kekerabatan/phylogenetik organisme berdasarkan kedekatan materi genetik.
Khalayak Sasaran Sasaran dari kegiatan pengabdian kepada masyarakat ini adalah dosen, guru biologi, instansi yang berkepentingan dan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Biologi se Kota Jambi. Berdasarkan hasil penyebaran brosur pelatihan dan promosi yang dilakukan oleh pihak panitia pelaksana, maka yang terdaftar sebagai peserta adalah sebanyak 82 orang, yang terdiri dari 44 orang (3 orang dosen, 5 orang dari BBAT Jambi, dan 36 orang guru SMA dan SMP se Provinsi Jambi). Sedangkan peserta dari mahasiswa dari perguruan tinggi di Provinsi Jambi adalah sebanyak 38 orang. Metode Penerapan Kegiatan Pelaksanaan kegiatan pengabdian kepada masyarakat berupa pelatihan ini telah dilaksanakan di Rektorat Universitas Jambi pada hari Sabtu tanggal 17 September 2011. Kegiatan pelatihan ini dilaksanakan beberapa tahap, meliputi: tahap persiapan, tahap pelaksanaan kegiatan dan tahap akhir. Kegiatan yang dilakukan pada tahap persiapan ini adalah: (1) pembentukan panitia pelaksana kegiatan pelatihan; (2) pembuatan proposal dan menyelesaikan administrasi dengan pihak Lembaga Pengabdian kepada Masyarakat; (3) survey tempat pelaksanaan kegiatan pelatihan; (4) membuat brosur tentang kegiatan pelatihan; (5) penyebaran brosur ke sekolahsekolah, perguruan tinggi dan ke Instansi terkait; (6) rapat panitia pelaksana dan pemantapan pengetahuan tentang Gen Bank NCBI (National Center for Biotechnology Information) dan Program Mega 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0); (7) pembuatan CD tentang Gen Bank NCBI (National Center for Biotechnology Information) dan Program Mega 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0) dan (8) perbanyakan CD. Tahap pelaksanaan kegiatan dilaksanakan 1 hari dari jam 08.00 15.00 WIB yang meliputi: (1) registrasi peserta; (2) pembukaan. Kegiatan pelatihan dibuka oleh Dekan FKIP Universitas Jambi diwakili oleh Pembantu Dekan I FKIP Universitas Jambi, Ketua Jurusan PMIPA FKIP Universitas Jambi dan Ketua Program Studi Pendidikan Biologi PMIPA FKIP Universitas Jambi; (3) penyampaian materi konsep dasar materi genetik (kromosom, gen, DNA, asam amino dan protein), oleh 3 orang pemateri; (4) pelatihan pemanfaatan Gen Bank NCBI pelatihan penggunaan Program MEGA 4.0 (5) penutup. Tahap akhir pelaksanaan adalah pembuatan laporan hasil kegiatan pelatihan dan penyerahan laporan ke Lembaga Pengabdian Kepada Masyarakat. Untuk mengetahui respon peserta terhadap kegiatan pengabdian ini, maka akan dilakukan evaluasi sebelum dan sesudah pelaksanaan kegiatan. Evaluasi dilakukan terhadap tingkat pemahaman, partisipasi peserta, keterampilan serta motivasi untuk melajutkan kegiatan secara mandiri. 59
60 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dari pelatihan penggunaan Gen Bank NCBI (National Center for Biotechnology Information) dan Program Mega 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0) untuk penelitian dan peningkatan pembelajaran biologi di sekolah dan perguruan tinggi antara lain: 1. Pada saat praktek menggunakan Program 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0). beberapa peserta perlu dibantu oleh panitia karena penggunaan Program ini memuntut daya ingat dan konsentrasi dan pengulangan untuk memahaminya; 2. Pada saat pelatihan peserta begitu antusias mengikuti pelatihan karena pada sesi tanya jawab panitia menyediakan door prize bagi peserta yang menjawab dengan benar. Berdasarkan pengamatan pada saat pelatihan tidak ditemukan kendala yang signifikan, namun diharapkan adanya proses berkelanjutan untuk meningkatkan keterampilan dalam menggunakan Gen Bank NCBI dan Program Mega 4.0. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Pelatihan Gen Bank NCBI (National Center for Biotechnology Information) dan Program Mega 4.0 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0), bermanfaat bagi para dosen, guru dan mahasiswa untuk memahami hirarki materi genetik, menggunakan program MEGA untuk merunut kekerebatan antar organisme dan dapat menyusun kekerabatan /phylogenetik organisme berdasarkan kedekatan materi genetik dalam menunjang pembelajaran biologi baik dalam hal pembelajaran maupun penelitia. Saran Diharapkan adanya pelatihan lanjutan untuk meningkatkan kualitas pembelajaran dan penelitian dibidang biologi. DAFTAR PUSTAKA John W Kimball, H Siti Soetarmi Tjitrosomo, Nawangsari Sugiri, 1983 Biologi Jilid 1 Edisi Kelima. Penerbit Universitas Erlangga, Surabaya. Koichiro Tamura, Dudley Joel Masatoshi Nei, Sudhir Kumar, 2007 Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 4.0, Centre of Evlutionary Functional Genomics, Biodesign Institute, Arizona State University. Mary Jones, Geoff Jones, 2002. Biology Cambridge University Press. Triwibowo, Y. 2005 Biology Molekuler. Penerbit Universitas Erlangga, Surabaya.