Selasa, 17 April 2012

Sejarah Mikrobiologi


2.1          Mikrobiologi
Mikrobiologi adalah ilmu pengetahuan mengenai jasad hidup yang berukuran mikroskopis. Dalam bahasa Yunani mikrobiologi dibagi menjadi tiga kata yaitu micros artinya kecil, bios artinya hidup, logos artinya ilmu. Jasad hidup yang berukuran mikroskopis itu disebut mikroorganisme, mikroba, protista, atau jasad renik.
Jasad hidup yang termasuk dalam mikroba sangat beranekaragam antara lain bakteri, protozoa, microalgae, jamur lender, fungi, bahkan virus. Mikroba merupakan bentuk kehidupan yang tersebar paling luas dan terdapat paling banyak di bumi. Nikroba terdapat pada permukaan tubuh manusia, dalam mulut, hidung, organ tubuh makluk hidup, sampai dilingkungan sekitar. Mikroba terdapat paling banyak dan berkembang sangat baik pada tempat-tempat yang mengandung nutrisi, kelembaban, dansuhu yang sesuai untuk pertumbuhan dan reproduksinya. Mikroba dapat menyebabkan berbagai macam penyakit yang telah melanda peradaban manusia. Namun mikroba juga mempunyai peranan penting  pada lingkungan kehidupan manusia. Perkembangan tentang mikroba tidak lepas dari kemajuan IPTEK manusia.
Mikrobiologi dapat dibagi menjadi beberapa disiplin ilmu. Pengelompokan ini dapat berdasarkan tipe mikroba (pendekatan taksonomi) dan berdasarkan aktivitas mikroba (pendekatan fungsional). Pendekatan Taksonomi antara lain: bakteriologi yang mempelajari tentang bakteri, mikologi yang mempelajari tentang jamur, fikologi yang mempelajari ganggang, protozoogi yang mempelajari protozoa dan virology yang mempelajari tentang virus. Pendekatan Fungsional antara lain : mikrobiologi industry mempelajari tentang aktivitas mikroba yang bermanfaat bagi manusia, mikrobiologi kedokteran mempelajari tentang kesehatan dan penyakit, mikrobiologi pertanian mempelajari peranan mikroba pada tanah, tanaman dan hewan. Mikrobiologi pangan mempelajari peranan mikroba dalam produksi, pengawetan, dan perusakan bahan pangan. Terakhir Ekologi Mikroba mempelajari tentang mikroba di lingkungan alamiahnya.


Pendapat lama mengenai penyakit dan pembusukan
            Beberapa pendapat ilmuwan terdahulu mengenai mikroba yang menyebabkan penyakit dan pembusukan antara lain:
1.      Girolamo Francastoro (1546) adalah ilmuwan pertama yang menyatakan bahwa penyakit dan beberapa tipe pembusukan disebabkan oleh suatu bahan penular yang disebut: contagion, penularan melalui udara atau melalui persentuhan dengan benda yang tercemar.
2.      Edwar Jenner (1798) beliau mengamati bahwa penyakit cacar sapi (cowpox) dapat ditularkan dari sapi ke manusia.  Beliau juga menemukan bahwa bilur cacar sapi digunakan untuk vaksinasi manusia dari penyakit cacar yang lebih ganas yaitu smallpox.
3.      Ignas Semmelweis (1850) meneliti penakit demam pasa persalinan (childbed fever) disebabkan bahan-bahan organic pembusuk ditularkan pada bayi dan ibu hamil oleh dokter yang tidak membasuh tangan sehabis otopsi. Beliau menyarankan agar memakai kapur clorida untuk membasuh tangan sebelum menolong ibu hamil melahirkan.
A.    Penemuan Mikroba
Antonie Van Leuwenhoek (1632-1723) adalah ilmuwan pertama yang mengetahui adanya dunia mikroba.  sebenarnya bukan peneliti atau ilmuwan yang profesional. Profesi sebenarnya adalah sebagai ‘wine terster’ di kota Delf, Belanda. Ia biasa menggunakan kaca pembesar untuk mengamati serat-serat pada kain. Sebenarnya ia bukan orang pertama dalam penggunaan mikroskop, tetapi rasa ingin tahunya yang besar terhadap alam semesta menjadikannya salah seorang penemu mikrobiologi. Leewenhoek mwnggunakan mikroskopnya yang sangat sederhana untuk mengamati air sungai, air hujan, ludah, feses dan lain sebagainya. Ia tertarik dengan banyaknya benda-benda kecil yang dapat bergerak yang tidak terlihat dengan mata biasa. Ia menyebut benda-benda bergerak tadi dengan  ‘animalcule’  yang menurutnya merupakan hewan-hewan yang sangat kecil. Penemuan ini membuatnya lebih antusias dalam mengamati benda-benda tadi dengan lebih meningkatkan mikroskopnya. Hal ini dilakukan dengan menumbuk lebih banyak lensa dan memasangnya di lempengan perak. Akhirnya Leewenhoek membuat 250 mikroskop yang mampu memperbesar 200-300 kali. Leewenhoek mencatat dengan teliti hasil pengamatannya tersebut dan mengirimkannya ke British Royal Society. Salah satu isi suratnya yang pertama pada tanggal 7 September 1674  Beliau menggambarkan adanya hewan yang sangat kecil yang sekarang dikenal dengan protozoa. Antara tahun 1963-1723 ia menulis lebih dari 300 surat yang melaporkan berbagai hasil pengamatannya. Salah satu diantaranya adalah bentuk batang, coccus maupun spiral yang sekarang dikenal dengan bakteri. Penemuan-penemuan tersebut membuat dunia sadar akan adanya bentuk kehidupan yang sangat kecil yang akhirnya melahirkan ilmu mikrobiologi.
Penemuan Leewenhoek tentang animalcules menjadi perdebatan dari mana asal animalcules tersebut. Ada dua pendapat yang muncul, satu mengatakan animalcules ada karena proses pembusukan tanaman atau hewan, melalui fermentasi misalnya. Pendapat ini mendukung terori yang mengatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati melalui proses abiogenesis. Konsep ini dikenal dengan ganaratio spotanea.  Pendapat ini mengatakan bahwa animalcules tadi berasal dari animalcules sebelumnya  seperti halnya organismea tingkat tinggi. Pendapat atau teori ini disebut dengan  biogenesis. Mikrobiologi tidak berkembang sampai perdebatan tersebut terselesaikan dengan dibuktikannya kebenaran teori biogenesis. Pembuktian ini memerlukan berbagai macam eksperimen yang nampaknya sederhana dan perlu waktu lebih dari 100 tahun. Didalam sejarah mikrobiologi, Leuwenhoek dapat dipandang sebagai peletak batu pertamanya.  

2.2       Kontroversi mengenai Teori Generation Spontanea
Pada  SM orang percaya bahwa jasad renik itu muncul sebagai akibat dari dekomposisi jaringan tumbuhan atau hewan yang sudah mati. Konsep ini menyatakan bahwa setiap makhluk hidup berasal dari bahan mati, dan di kenal sebagai generasi spontan atau abiogenesis (abio, berarti “tidak hidup”, genesis, berarti “asal”).
Dari zaman Aristoteles (300SM) pula orang percaya bahwa jasad hidup dapat terjadi secara spontan dari benda tidak hidup (generation spontanea). Paham Generation spontanea di anut pula oleh John Needham (1713-1781), pada tahun 1749 ia melakukan percobaan menggunakan pelbagai rebusan padi-padian dan daging. Semua rebusan disimpan rapat-rapat dalam botol tertutup namun tetap timbul mikroba. Dari percobaan tersebut John Needham menyimpulkan bahwa jasad-jasad (mikroorganisme) berasal dari padi-padian dan daging.
Francisco Redi (1665) pada percobaannya menunjukan bahwa ulat atau belatung tidaklah terjadi dari daging yang membusuk melainkan berkembang dari telur yang diletakkan oleh indk lalat pada daging tersebut.
 Penemuan mikroba oleh Antonie Van Leuwenhook turut mempengaruhi pandangan orang mengenai Generation Spontanea.
Pada tahun 1768 Lazzaro Spallanzani(1729-1799) merusaha mematahkan teori generation spontanea. Spallanzani melakukan penelitian dengan mendidihkan kaldu daging, yaitu suatu larutan nutrient dalam labu selama satu jam, lalu wadah itu di tutup rapat-rapat. Dari penelitian ini tidak ditemukan jasad renik di dalam labu.
Namun percobaan ini tidak dapat mematahkan teori generatin spontanea yang diyakini Needham. Needham bersikeras bahwa generasi spontan memerlukan udara, sedangkan udara dikelurkan dari labu selagi percobaan Spallanzani.
Theodor Schwann ( 1815-1873) pada tahun 1827 melakukan percobaan yang sama seperti percobaan yang dilakukan oleh Spallanzani tetapi menggunakan tabung gelas leher panjang. Udara masih tetap bisa masuk kedalam tabung melalui leher tabung yang dipanaskan untuk menghindari kontaminasi dari udara. Frans Schulzer (1815-1873) pada tahun 1836 melakukan percobaan yang sama namun bedanya udara melewati larutan asam/basa pekat ke dalam tabung yang berisi kaldu yang sudah dididihkan. Dari kedua percobaan ini tidak ditemukan adanya microbe. Namun percobaan di atas belum dapat meyakinkan mereka yang menyokong konsep generation spontanea, kerena mereka beranggapan bahwa daya hidup microbe telah rusak akibat pemanasan dan udara yang lewat asam/basa telah mengalami perubahan sehingga tidak memungkin timbulnya microbe. Sekitar tahun 1850 Schroder dan Van Dusch melakukan percbaan dengan melewatkan udara melalui tabung yang berisi kapas ke dalam kaldu yang sudah di panaskan. Microbe tersaring oleh serat-serat kapas sehingga microbe tidak masuk ke dalam kaldu dan di dalam labu tidak ditemukan jasad renik yang tumbuh. Dari semua rangkaian percobaan yang telah dilakukan belum juga dapat meruntuhkan konsep generation spontanea.
Akhirnya pada tahun 1865 seorang ilmuan yang bernama Louis Pasteur melakukan percobaan. Pasteur mempersiapkan larutan nutrien yang dilengkapi dengan lubang panjang dan sempit berbentuk “leher angsa”.
Kemudian ia memanaskan larutan nutrien tanpa perlakuan khusus (udara dibiarkan keluar masuk labu tanpa di saring). Dan dari percobaan ini tidak ditemukan adanya jasat renik di dalam labu. Pasteur memberi sebuah alasan bahwa partikel-partikel debu yang mengandung microbe tidak mencapai larutan nutrien, microbe terjebak dan mengendap pada bagaian tabung yang berbentuk leher angsa atau berbentuk huruf U. Percobaan ini dapat meyakinkan orang bahwa tidak ada kehidupan yang timbul dari benda mati. Dalam keberhasilan percobaannya ini Pasteur berkata” karena aku telah melindunginya dari mereka, dan aku masih tetap menjaganya agar terhindar dari mereka, yaitu benda yang ada di luar kekuasaan manusia untuk menciptakannya; aku telah melindungi mereka dari nutfah yang melayang-layang di udara, aku telah menghindarkan mereka dari kehidupan”.
Di dalam kegembiraannya Pasteur melintarkan beberapa pernyataan yang amat mengena terhadap mereka yang tidak sependapat dengannya” tidak ada suatu keadaa apapun sebagaimana dikenal pada masa kini yang dapat mengiakan bahwa makhluk-makhluk mikroskopis itu menjelma di dunia tanpa nutfah, tanpa induk seperti dirinya sendiri. Mereka yang menganut hal tersebut telah menjadi korban ilusi, percobaan-percobaan yang kurang cermat, di kaburkan oleh kesalahan-kesalahan yang mereka tidak sanggup melihatnya dan tidak tahu bagaimana cara menghindarinya”.
Dengan runtuhnya Generation spontanea maka terbukalah jalan baru untuk teori Biogenesis yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup. Teori ini memiliki tiga semboyan yaitu:
1.      Omne vivum ex ovo yang berarti semua makhluk hidup berasal dari telur;
2.      Omne ovom ex vivo yang berarti semua telur berasal dari makhluk hidup;
3.      Omne vivum ex vivo yang berarti semua makhluk hidup berasal dari makhluk hidup.
2.3     Teori Kuman Penyebab Penyakit
Sebelum tahun 1880 masih banyak orang yang percaya bahwa penyakit menular merupakan akibat kutukan roh jahat. Walaupun demikian ada yang tidak mempercayai hai tersebut. Bagi mereka penyakit disebabkan oleh sesuatu benda ridak hidup, misalnya Fracatoro (1546) menganggap penyebab penyakit adalah contagion.
Mikroba pathogen yang pertama ditemukan adalah fungi. Benedict Prevost (1807) menyatakan bahwa fungi penyebab penyakit pada tumbuhan. Agustino Bassi (1835) menemukan fungi penyebab penyakit ulat setera, dan J Schoenlein dan David Gruby (1839) menemukan penyebab penyakit kulit yang dimanakan ring worm. Pada waktu yang sama B. Lagenbeck juga menemukan khami rpenyebab penyaki tmulut pada manusia.  Fungs ipenyebabpenyakit kentang pertama kali dikarakterisasi oleh M.J. Berkeley (1845) sedang Anton de Barry (1853) mempelajari daur hidup fungi penyebab penyakit pada  kentang.Walaupun demikian, pendapat bahwa penyebab penyakit adalah mikroba baru diterima secara umum setelah Luis Pasteur dan Robert Koch mempostulatkan bahwa penyakit menular disebabkan olah mikroba.Oleh karena itu, kedua orang ini dianggap sebagai pendiri teori kuman penyebab penyakit (germ theory of disease).
Louis Pasteur mengembangkan vaksin yang melindungi manusia dan ternak dar ipenyakit seperti penyakit kuli tpada babi, kolera pada ayam, antraks dan rabies dengan menggunakan jasad penyebab penyakit dalam bentuk non verulen (vaksin).Robert Koch menemukan bukti yang meyakinkan mengenai keterkaitan mikroba tertentu dengan penyaki tmenular tentu, misalnya Bacillus anthracis penyebab penyakit antraks yang menyerang sapi, sedangkan Mycobacteriumtuberculosis menyebabkan penyakit tuberkolosis. Koch yang pertama kali mempunyai gagasan dan dapat pula melaksanakan untuk mengadakan biakan murni. Untuk membuktikan bahwa mikroba ataua genetiologis penyebab penyakit. Koch mengembangkan suatu cara untuk menentukan mikroba penyakit. Kriteria yang digunakan dalam penentuan ini disibut postula Koch.
            ` Postulat Koch
1.      Mikroba tertentu selalu dapat di jumpai bila penyakit tertentu sedang terjangkit.
2.      Mikroba itu dapatdi isolasi dan ditumbuhkan dalam biakan murni di laboratorium.
3.      Biakan murni mikroba tersebu takan menimbulkan penyakit yang sama bila ditularkan pada hewan lain
4.      Mikroba itu dapat di isolasi kembali dari hewan yang sengaja di infeksi serta dapat ditimbulkan dalam biakan murni di laboratorium.
Meskipun mempunyai kelemahan tetapi postulat Koch tersebut tetap merupakan problem rutin dalam bakteriologi. Penyelidikan lebih lanjut menyatakan bahwa postulat tersebut tidak selalu berlaku. Missal, basil tipus (salmonella typhosa) dapat dijadikan biakan murni tetapi bila ditularkan pada hewan yang sehat tidak akan menimbulkan penyakit tipus. Basil dalam biakan murni tersebut telah kehilangan daya virulensinya.Lagi pula tidak setiap orang atau hewan harus jatuh sakit setelah ditulari mikroba pathogen. Orang atau hewan yang kebetulan telah mempunyai antibody dalam tubuhnya tidak akan mudah jatuh sakit seperti orang atau hewan yang tidak mempunyai antibody dalam tubuhnya. Orang atau hewan yang tidak jatuh sakit tadi mempunyai imunitas atau kekebalan terhadap mikroba pathogen tersebut. Kelemahan postulat Koch yang lain lagi ialah bahwa tidak semua mikroba pathogen dapat ditimbulkan dalam biakan murni seperti treponemapallidum penyebab sifilis, mycobacterium leprae penyebab lepra. Walaupun kelemahan ini telah berkurang karena telah ditemukan medium yang cocok untuk mikroba pathogen.

2.4      Penemuan penting dalam perkembangan mikrobiologi
Penemuan penting yang berkaitan dengan perkembangan mikrobiologi dapat dikelompokan atas pengembangan teknik dan munculnya bidang kajian khusus dalam mikrobiologi misalnya ekologi mikroba, immunologi, mikrobiologi industri, virologi, mikrobiologi kedokteran. Berkembangnya Biologimolekuler dan rekayasa genetika tidak dapat dilepaskan dari penemuan di bidang mikrobiologi.
A.    Penemuan bidang teknik mikrobiologis
Pengembangan dalam bidang ini khususnya terkait dengan Robert Koch, baik assistennya maupun rekan-rekannya. Seorang rekan Koch yaitu: Paul Ehrlich (1854-1915) mengembangkan cara pewarnaan untuk mengidentifikasi bakteri penyebab penyakit tuberkulosis. Walter Hesse memperkenalkan penggunaan agar sebagai bahan pemadat media pertuumbuhan bakteri yang sangat bermanfaat hingga sekarang ini. Richard Petri (1852-1921) asisten Koch yang lain menciptakan cawan petri sehingga memudahkan penumbuhan bakteri pada media agar.Seorang ilmuwan Denmark, Christian Gram (1853-1935) mengembangkan metode pewarnaan untuk mendemonstrasikan adanya bakteri dalam jaringan hewan. Bedasarkan pewarnaan ini maka bakteri dapat digolongkan atas 2 tipe yaitu gram positif dan gram negatif. Tehnik pewarnaan ini dikenal dengan pewarnaan gram. Lowis Pasteur di tahun 1860-an mengamati bahwa mikroba bertanggung jawab terhadap perubahan kimiawi yang terjadi dalam makanan dan minuman. Pasteur mengamati bahwa mempengaruhi pertumbuhan khamir dalam cairan yang mengandung glukosa. Apabila tersedia oksigen maka sel khamir tumbuh dengan baik karena tidak dihasilkan alkholol. Jika oksigen tidak tersedia maka pertumbuhan khamir hanya sedikit tetapi dihasilkan alkohol, hal ini dikenal sebagai efek Pasteur. Tehnik Pasteurisasi juga dikembangkan oleh Pasteur untuk mematikan mikroba penyebab penyakit tetapi tidak membunuh mikroba yang bermanfaat.
B.     Ekologi Mikroba
Penemuan yang dilakukan oleh Lowis Pasteur dan Robert Koch tidak hanya memicu para ilmuwan untuk meneliti mikroba penyebab penyakit tetapi juga mikroba yang terdapat di alam. Sergei Winogradsky (1856-1953) dan Martinus Beijerinck (1851-1931)berhasil mengisolasi bakteri penambat nitrogen, bakteri fotosintetik serta bakteri nitrifikasi. Pada tahun 1888, Beijerick menemukan bakteri bintil akar pada tanaman leguminosae.
C.     Immunologi
Penemuan teknik media padat, teknik pewarnaan dan teknik kultur murni telah memacu penelitian tentang mikroba sehingga memudahkan karakterisasi mikroba pathogen. Paul Ehrlich dan Von Behring pada tahun 1890-an mengembangkan antitoksin untuk difteri. Ehrlich mengajukan hipotesis mengenai immunitas ( hipotesis humoral ). Elie Metchnikoff mengembangkan fagositosis yang erat kaitannya dengan immunitas ( hipotesis selular ).
D.     Mikrobiologi industri
Upaya pengobatan penyakit yang disebabkan oleh mikroba pathogen terus dikembangkan melalui pencarian bahan kimia diantaranya Paul Ehrlich menemukan salvarsan untuk mengobati sifilis. Gerhard Domagk menggunakan solfonamida untuk membasmi sejumlah bakteri. Pada tahun 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin yang ditemukan pada jamur  Penisillium notatum yang dapat melawan bakteri pathogen dan kemudian pada tahun 1941 Howard Florey dan Chain berhasil mengisolasi penisilin sehingga membuka kemungkinan pengembangan industry antibiotika.  Pada pertengahan tahun 1940-an, Selman Waksman dan rekan-rekannya menemukan antibiotika yang yang dihasilkan bakteri yang tergolong genus Streptomyces. Diantara antibiotika Streptomisin dan tetrasiklin merupakan antibiotika yang dihasilkan Streptomyces yang efektip untuk membasmi mikroba pathogen.
E.      Virologi
Dmitri Iwanosky (1892) menemukan agen penyebab mosaic pada tembakau yang ternyata berukuran lebih kecil dari pada bakteri. Beijerinck (1899) kemudian berhasil mengkristalkan agen penyebab mosaic tersebut dan Kristal yang dihasilkan juga bersifat infektif, virus yang menyerang daun tembakau tersebut dikenal dengan TMV ( Tobacco Mozaic Virus ). Loeffer dan Frosch (1898) menemukan virus penyebab penyakit pada kuku dan mulut ternak. William Twort (1915) dan Felix’d Herelle (1917) menemukan virus yang menyerang bakteri yang dikenal dengan bakteriofage. Reed (1900)menemukan virus yang menyebabkan menemukan penyakit demam kuning pada manusia, virus ini dapat menular dari manusia satu ke manusia lainnya melalui perantara nyamuk Aedes.
F.      Mikrobiologi Kedokteran
Salah satu penemuan penting dalam biologi kedokteran ialah diperkenalkannya asam karbolat sebagai disenfektan dalam pembedahan oleh Joseph Lister (1827-1912). Penggunaan disinfektan dan antiseptik  telah mencegah infeksi selama proses pembedahan.
G.     Biologi Molekuler
Perkembangan biologi molekuler diawali dengan ditemukannya DNA sebagai materi genetik oleh Oswald Avery, Colin Mcleod dan Miclyn Mcarty. Sebelumnya Griffith (1928) menemukan adanya transpormasi pada bakteri Diplococcus pneumonia yang juga diduga sebagai akibat adanya materi yang berpidah dari satu bakteri ke bakteri lain. Ditemukan DNA sebagai materi genetic telah memacu penelitian mengenai struktur DNA serta mekanisme pewarisan sifat oleh materi genetik tersebut. Pada tahun 1953, James Waston dan Francis Crick mengajukan model struktur dan fungsi DNA. Model struktur DNA  yang diajukan oleh kedua ilmuan ini telah memicu revolusi biologi molekuler. Selanjutnya pada tahun 1960, J. Monod dan F. Jacob mengemukakan mekanisme pengendalian ekspresi gen serta ditemukan kode genetika oleh M. Nirenberg, H. Matthaei, G. Khorana. Mekanisme pembentukan ATP dalam sel (teori khemiosmetik) diajukan oleh Peter Mitchell. Kurun waktu 1970-an sampai pada awal 1980-an merupakan peletakan dasar-dasar genetika.
Tabel 1: Daftar ilmuan yang berjasa di bidang mikrobiologi 
No
Nama
Tahun
Sumbangan
1
Antonie Van Leeuwenhook
1677
Penemuan mikroba dan mikroskop sederhana
2
Lazzarro Spallanzani
1767
Eksperimen pertama menentang generatio Spontanea
3
Theodor Schwann
1837
Ragi berperan dalam permentasi alcohol
4
Anton de Bary
1853
Fungsi penyebab karat pada tanaman
5
Louis Pasteur
1857
Tiap jenis permentasi mempunyai organisme yang spesifik


1861
Teori Generatio Spontanea tumbang


1864
Teknik Pasteurisasi


1880
Vaksin untu kolera ayam, anthrax dan rabies
6
Joseph Lister
1867
Antiseptik untuk pembedahan

7
Robert Koch
1876
Bacillus antracis penyebab anthrax dan membentuk spora.


1881
Biakan murni, teknik pewarnaan mikroba serta postulat Kock
8
Ferdinand Cohn
1877
Endospora pada bakteri yang tahan panas
9
Elie metchnikoff
1884
Imunnitas seluler
10
Hans Christian Gram
1884
Pewarnaan Gram untuk bakteri.
11
Richard J. Petri
1887
Cawan petri untuk menumbuhkan bakteri
12
Dmitri Iwanosky
1892
Tobacco Mozaic Virus
13
Martinus Beijerinck
1898
Tobacco Mozaic Virus
14
Erwin F. Smith
1890-an
Bakteri penyebab penyakit pada tanaman
15
Emil von Behring
1890-an
Antitoksin dipteri
16
Paul Ehrlick
1890-an
Imunitas humoral