Air merupakan salah satu sumber daya alam terbarukan yang sangat penting bagi semua makhluk hidup di bumi. Air dapat kita dapatkan dari berbagai sumber seperti danau, air tanah, sungai dan laut. Sungai adalah salah satu sumber air yang bermanfaat bagi manusia dan biota perairan. Saat ini, peningkatan aktivitas industrialisasi dan aktivitas manusia di dekat daerah aliran sungai menyebabkan peningkatan konsentrasi kontaminan beracun ke sungai. Beraneka macam limbah industri dan domestik dibuang ke sungai secara tidak bertanggung jawab. Hal ini menyebabkan pencemaran air di sungai.
Dalam beberapa tahun terakhir, kualitas air sungai di Indonesia banyak tercemar oleh polutan dengan karakteristik yang berbeda setelah melewati kawasan pemukiman, industri dan pertanian. Pencemaran sungai di Indonesia telah melampaui baku mutu dan dapat berdampak negative terhadap kehidupan biota perairan termasuk ikan. Salah satu kontaminan air yang utama adalah logam berat. Sebetulnya, makhluk hidup tetap membutuhkan mineral dan senyawa logam seperti Cu, Cr, Fe, Mg, Mn, dan Zn dalam jumlah yang sangat kecil untuk aktivitas fisiologi dan biokima di dalam tubuh. Namun logam berat dari aktivitas industri atau pertanian seperti besi, sulfat, kadmium, tembaga, timbal, dan merkuri banyak dibuang dalam kadar tinggi ke sungai.
Logam berat dalam kadar tinggi bersifat racun sehingga mengganggu kesehatan ikan air tawar. Dampak paparan logam berat ini menyebabkan kerusakan dan apoptosis sel dan jaringan. Dampak paling fatal adalah kematian ikan. Selain itu, logam berat dalam kadar tinggi juga dapat mempengaruhi perkembangan dan reproduksi ikan. Logam berat yang akan dibahas efeknya dalam tulisan ini adalah tembaga. Toksisitas logam berat tembaga tergantung pada dosis tembaga yang diabsorbsi, durasi berapa lama terekspos dengan tembaga dan rute paparan.
Sedangkan ikan air tawar yang menjadi objek penelitian dalam studi ini adalah ikan mas dengan nama ilmiah Cyprinus carpio. Ikan mas merupakan salah satu ikan air tawar yang menjadi komoditas ekonomi di Indonesia dengan daerah persebaran yang luas. Ada ikan mas yang dikonsumsi untuk memenuhi kebutuhan gizi dan ada ikan mas yang digunakan untuk koleksi atau hiasan. Ikan mas menyukai habitat air tawar yang tidak terlalu dalam dengan aliran air yang tenang. Ikan mas ini dapat hidup pada air dengan kisaran suhu 25-30oC, dengan pH keasaman tertentu dan salinitas yang tidak terlalu tinggi. Ikan mas adalah salah satu ikan yang berpotensi terdampak pencemaran tembaga padahal ikan ini banyak dibudidayakan oleh masyarakat.
Hasil penelitian kami menunjukkan bahwa kadar tembaga yang lebih tinggi dapat menurunkan motilitas dan viabilitas sperma ikan mas secara individu maupun kelompok. Tembaga (Cu) dalam kadar tinggi menyebabkan gangguan struktural dan fungsional sel. Cu yang berlebihan ini menyebabkan kerusakan oksidatif dengan mengkatalisis reaksi yang menghasilkan hidroksil dan radikal bebas lainnya. Cu dapat menurunkan motilitas sperma karena Cu merusak mitokondria sperma. Mitokondria sperma ikan tersusun di pangkal ekor (bagian tengah). Mitokondria menjadi bagian penting dari sperma ikan karena menyediakan energi yang diakses oleh mikrofilamen ekor untuk bergerak dan memfasilitasi dorongan yang efisien untuk mencapai sel telur. Jika mitokondria tidak berfungsi, maka sperma ikan akan kehilangan sumber energi untuk terus bergerak.
Dalam studi ini, tembaga juga terbukti mampu menginduksi oksidasi pada DNA sperma ikan mas. Oksidasi ini menyebabkan kerusakan DNA atau fragmentasi DNA. DNA sendiri adalah materi genetik yang strukturnya dapat rusak. DNA yang terfragmentasi tentu tidak akan menghasilkan protein yang tepat bagi sperma ikan. Salah satu efek oksidatif yang paling merusak dari logam berat adalah peroksidasi lipid membran. Malondialdehid (MDA) adalah salah satu produk akhir dari peroksidasi membran lipid dan merupakan indikator penting dari kerusakan membran sel. Dalam penelitian ini, paparan Cu dalam kadar yang rendah tidak merusak permeabilitas membran sel sperma secara signifikan. Hal ini dapat dikaitkan dengan tingginya aktivitas enzim antioksidan seluler. Namun dalam konsentrasi tinggi, Cu menyebabkan peroksidasi lipid pada membran sperma ikan mas secara signifikan. Efek negatif logam berat tembaga ini mempengaruhi kemampuan sperma dalam membuahi sel telur. Sperma yang sehat dapat membuahi sel telur untuk membentuk zigot yang berkembang menjadi larva kemudian tumbuh menjadi ikan dewasa. Namun sperma dengan fragmentasi DNA, motilitas yang berkurang dan membran yang rusak, tidak akan mampu membuahi sel telur.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa logam berat tembaga yang mencemari air sungai dalam kadar tinggi dapat secara langsung mempengaruhi fertilitas sperma ikan mas. Logam tembaga meningkatkan kerusakan DNA dan mengurangi kualitas serta fungsi sperma ikan mas.
Penulis: Manikya Pramudya, S.Si., M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/718/1/012019/meta
Manikya Pramudya, Alfiah Hayati, Dhea Sanggita Armando, Erika Wulansari, Nurul Faridah dan Raden Joko Kuncoroningrat Susilo (2021). Toxicity of copper pollution on sperm quality of Cyprinus carpio. doi:10.1088/1755-1315/718/1/012019
