SEJARAH MIKROBIOLOGI
1. PENEMUAN MIKROBA
Mikroba didefenisikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang organisme
mikroskopis. Mikrobiologi berasal dari bahasa Yunani, mikros=kecil, bios=hidup dan
logos=ilmu. Ilmuwan menyimpulkan bahwa mikroorganisma muncul kurang lebih 4
juta tahun yang lalu dari senyawa organik kompleks di lautan, atau mungkin dari
gumpalan awan yang sangat besar yang mengelilingi bumi. Sebagai makhluk hidup
pertama di bumi, mikroorganisma diduga merupakan nenk moyang dari semua
makhluk hidup.
Awal mula munculnya ilmu mikrobiologi pada pertengahan abad 19 pada
waktu ilmuwan telah membuktikan bahwa mikroorganisma berasal dari
mikroorganisma sebelumnya bukan dari tanaman ataupun hewan yang membusuk.
Selanjutnya ilmuwan menunjukkan bahwa mikroorganisma bukan berasal dari proses
fermentasi tetapi merupakan penyebab proses fermentasi buah anggur menjadi
anggur dapat berubah. Ilmuwan juga menemukan bahwa mikroba tertentu
menyebabkan penyakit tertentu. Pengetahuan ini merupakan awal pengenalan dan
pemahaman akan pentingnya mikroorganisma bagi kesehatan dan kesejahteraan
manusia. Selama awal abad 20 ahli mikrobiologi telah meneliti bahwa mikroorganima
mampu menyebabkan berbagai macam perubahan kimia baik melalui penguraian
maupun sintesis senyawa organik yang baru. Hal inilah yang disebut dengan
‘biochemical diversity’ atau keaneka ragaman biokimia yang menjadi ciri khas
mikroorganisma. Disamping itu, yang penting lainnya adalah bahwa mekanisma
perubahan kimia oleh mikroorganisma sangat mirip dengan yang terjadi pada
organisma tingkat tinggi. Konsep ini dikenal dengan ‘unity in biochemistry’ yang
artinya bahwa proses biokimia pada mikroorganisma adalah sama dengan proses
biokimia pada semua makhluk hidup termasuk manusia. Bukti yang lebih baru
menunjukan bahwa informasi genetik pada semua organisma dari mikroba hingga
manusia adalah DNA.
Karena sifatnya yang sederhana dan perkembangbiakan yang sangat cepat
serta adanya berbagai variasi metabilma, maka mikroba digunakan sebagai model
penelitian di bidang genetika. Saat ini mikroorganisma diteliti secara intensif untuk
mengetahui dasar fenomena biologi.
Mikroorganisma juga muncul sebagai sumber produk
dan proses yang
menguntungkan masyarakat, misalnya: alkohol yang dihasilkan melalui proses
fermentasi dapat digunakan sebagai sumber energi (gasohol). Strain-strain baru dari
mikroorganima yang dihasilkan melalui proses rekayasa genetika dapat
menghasilkan bahan yang penting bagi kesehatan manusia seperti insulin.
Sebelumnya hanya insulin yang diekstrak dari pancreas lembu yang dapat
menerimanya. Sekarang, insulin manusia dapat diproduksi dalam jumlah yang tak
terhingga oleh bakteri yang telah direkayasa.
Mikroorganisma juga mempunyai potensi yang cukup besar untuk
membersihkan lingkungan, misal: dari tumpikan minyak di lautan atau dari herbisida
dan insektisida di bidang pertanian. Hal ini dikarenakan mikroorganima mempunyai
kemampuan untuk mendekomposisi/menguraikan senyawa kompleks. Kemampuan
mikroorganisma yang telah direkayasa untuk tujuan tertentu menjadikan cabang
baru dalam mikrobiologi industri yang dikenal dengan bioteknologi. Jika anda
membaca tentang mikroorganisma anda akan menghargai, mengagumi
mikroorganisma anda akan menghargai, mengagumi mikroorganisma seperti bakteri,
algae, protozoa dan virus yang merupakan organisma yang sering tidak terlihat.
Beberapa diantaranya bersifat patogen bagi manusia, hewan maupun tumbuhan.
Beberapa dapat menyebabkan lapuknya kayu dan besi. Tetapi banyak diantaranya
berperan penting dalam lingkungan sebagai dekomposer. Beberapa diantaranya
digunakan dalam menghasilkan (manufacture) substansi yang penting di bidang
kesehatan maupun industri makanan.
Leeuwenhoek dan mikroskopnya
Antony van Leeuwenhoek (1632 – 1723) 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 danmengirimkannya ke British Royal Society.
Salah satu isi suratnya yang pertama pada tanggal 7 September 1674 ia
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.
Pembuktian ketidakbenaran dari Abiogenesis
Franscesco Redi (1926-1697) menunjukkan bahwa ulat yang ada dalam daging
busuk adalah larva yang berasal dari telur lalat, bukan hasil dari generatio
spontanea. Bagaimana dengan asal dari mikroorganisma yang hanya bisa dilihat
dengan mikroskop?
Pada tahun 1945 John Needham (1713-1781) memasak sepotong daging
untuk menghilangkan organisma yang ada dan menempatkannya dalam toples yang
terbuka. Akhirnya ia mengamati adanya kolono pada permukaan daging tersebut. Ia
menyimpulkan bahwa mikroorganisma terjadi spontan dari daging.
Pada tahun 1769, Lazarro Spalanzani (1729 – 1799) merebus kaldu daging
selama 1 jam dan menempatkannya pada toples yang disegel/ditutup rapat
menunjukkan tidak ditemukannya mikroorganisma dalam kaldu tersebut. Jadi
ekperimen ini menentang teori abiogenesis. Tetapi Neddham mengatakan bahwa
sumber makhluk hidup tadi adalah udara dimana pada percobaan Spalanzani
tersebut tidak berinteraksi langsung dengan udara.
Hampir 100 tahun setelah percobaan Needham ada 2 peneliti yang mencoba
memecahkan kontroversi tentang peran udara. Pada tahun 1836, Franz Schulze
melewatkan larutan asam kuat ke dalam tabung tertutup yang berisi daging yang
telah dimasak. Tahun 1837, Theodor Schwann mengalirkan udara melalui pipa
yang dipanai ke dalam tabung tertutup yang bersisi kaldu. Keduanya tidak
menemukan adanya mikroba sebab mikroba telah mati oleh adanya asam kuat
maupun oleh panas. Tetapi para pendukung teori generatio spontanea berpendapat
bahwa adanya asam dan panas akan mengubah udara sehingga tidak mendukung
pertumbuhan mikroba. Sampai akhirnya tahun 1954 peneliti menyelesaikan
perdebatan tersebut dengan melakukan percobaan menggunakan tabung tertutup
berisi kaldu yang telah dipanaskan. Ke dalam tabung tersebut dimasukkan pipa yang
pada sebagiannya diisi dengan kapas dan ujungnya dibiarkan terbuka. Dengan
demikian mikroba akan tersaring dan udara tetap bisa masuk. Dengan tidak
ditemukannya mikroba dalam kaldu daging tersebut membuktikan bahwa teori
generatio spontanea adalah salah.
Bukti teori biogenesis
Pada perioda yang sama muncul ilmuwan baru
dari Perancis Louis Pasteur
(1822 – 1895) seorang ahli kimia yang menaruh perhatian pada mikroorganisma.
Oleh karena itu ia tertarik untuk meneliti peran mikroba dalam industri anggur dana
pembuatan alkohol. Salah satu pendukung teori generatio spontanea yang hidup
pada masa Louis Pasteur adalah Felix Archimede Pouchet (1800-1872). Pada tahun
1859 ia banyak mempublikasikan tulisan yang mendukung abiogenesis. Tetapi ia
tidak dapat membantah penemuan-penemuan Pasteur. Untuk memastikan
pendapatnya, Pasteur melakukan serangkaian eksperimen. Ia menggunakan bejana
dengan leher panjang dan dibengkokkan yang dikenal dengan leher angsa. Bejana
ini diisi dengan kaldu kemudian dipanaskan. Udara dapat dengan bebas melewati
tabung atau pipa leher angsa tersebut tetapi tidak ditemukan adanya
mikroorganisma di kaldu tadi. Dalam hal ini mikroba beserta debu akan mengendap
pada bagian tabung yang berbentu U sehingga tidka dapat mencapai kaldu. Ia juga
membawa tabung tersebut ke pegunungan Pyrenes dan Alpen. Pasteur menemukan
bahwa mikroorganima terbawa debu oleh udara dan ia menyimpilkan bahwa semakin
bersih/murni udara yang masuk ke dalam bejana, semakin sedikit kontaminasi yang
terjadi. Pada tanggal 7 April 1864 ia mengatakan bahwa:
For I have kept them and am still keeping from them, that one thing
that is above the power of man to make; I have kept from them, the germ
that float in the air, I have kept them from life.
Salah satu argumen klasik untuk menantang buiogenesis adalh bahwa panas
yang digunakan untuk mensterilkan udara atau bahan juga dianggap merusak ‘vital
force’. Mereka yang mendukung teori abiogenesis berpendapat bahwa tanpa adanya
kekuatan vital force tersebut mikroorganisma tidka dapat muncul serta spontan.
Untuk merespon argumen tersebut John Tyndall mengatakan udara dapat dengan
mudah dibebaskan dari mikroorganisma dengan cara melakukan percobaab dengan
meletakkan tabung reaksi berisi kaldu steril ke dalam kotak tertutup. Udara dari luar
masuk ke dalam kotak melalui pipa yang sudah dibengkokkan membentuk dasar U
seperti spiral. Terbukti bahwa meskipun udara luar dapat masuk ke dalam kotak
yang berisi tabung dengan kaldu di dalamnya, namun tidak ditemukan adanya
mikroba. Hasil percobaan Pasteur dan Tyndall memacu diterimanya konsep
biogenesis. Selanjutnya Pasteur lebih memfokuskan penelitiannya pada peran
mikroba dalam pembuatan anggur dan mikroba yang menyebabkan penyakit.
Teori tentang fermentasi
Fermentasi terjadi jika
Fermentasi terjadi jika jus anggur kita biarkan. Melalui serangkaian
perubahan biokimia, alkohol dan senyawa lain dihasilkan dari anggur tersebut. Salah
satu alasan mengapa Pasteur ingin menentang pendapat generatio spontanea adalah
keyakinannya bahwa produk fermentasi anggur merupakan hasil dari kikroorganisma
yang ada, bukan fermentasi menghasilkan mikroorganisma sebagaimana yang
dipercaya pada waktu tersebut. Pada tahun 1850 an pasteur memecahkan masalah
yang timbul dalam industri anggur. Dengan meneliti anggur yang baik dan anggur
yang kurang bagus Pasteur menemukan mikroorganisma yang berbeda.
Mikroorganisma tertentu mendominasi anggur yang bagus sementara tipe yang lain
mendominasi anggur yang kurang bagus. Dia menyimpulkan bahwa pemilihan
mikroorganisma yang sesuai akan menghasilkan produk yang bagus. Untuk itu dia
memusnahkan mikroba yang telah ada dalam sari buah anggur dengan cara
memanaskannya. Setelah dingin ke dalam sari buah tersebut diinokulasi dengan
anggur yangberkualita baik yang mengandung mikroorganisma yang diinginkan.
Hasilnya menunjukkan bahwa anggur yang dihasilkan memiliki kualitas yang baik
dan tidak mengalami perubahan aroma selama disimpan jika sebelumnya dipanasi
dulu selama beberapa menit pada 50 – 60 ºC. Proses ini dikenal dengan pasteurisasi
yang digunakan secara luas di bidang industri makanan. Sebelumnya orang
meningkatkan produk fermentasi melalui trial and error dimana sebelumnya tidak
tahu bahwa kualitas produk tergantung pada mikroorganisma tertentu.
Penyakit
Disamping membuat revolusi (perubahan besar) dalam bidang industri
anggur, Pasteur dan asistennya juga mengemukakan teori baru mengenai penyebab
penyakit. Dalam penelitiannya mereka menemukan agen penyebab penyakit serius
baik pada hewan maupun manusia. Tetapi juga sebelum Pasteur membuktikan
bahwa mikroba merupakan penyebab penyakit, beberapa peneliti membuat argumen
yang kuat terhadap teori kuman terhadap penyakit. Sebelumnya, dalam sejarah
manusia ada kepercayaan bahwa penyakit itu disebabkan oleh beberapa faktor yang
tidak jelas misalnya udara yang jelek, darah yang jelek dan lain-lainnya.
Pada tahun 1546, Girolamo Fracastolo (1483 – 1553) menyarankan bahwa
penyakit dapat disebabkan oleh mikroorganisma yang terlalu kecil untuk dapat
dilihat yang ditularkan dari 1 orang ke orang lain. Sebagian besar informasinya
berasal dari percakapannya dengan para pelaut yang baru pulang dari perjalanannya
ke luar negeri, dimana mereka menyaksikan penyebaran berbagai penyakit. Lebih
dari 200 tahun kemudian Anton von Plenciz (1705-1786) mengatakan bahwa tidah
hanya makhluk hidup yang merupakan penyebab penyakit tetapi juga agen yang lain
merupakan penyebab penyakit yang berbeda. Pada saat yang bersamaan konsep
tentang makhluk hidup atau bentuk lain yang menghisap nutrien mulai diterima.
Setelah sukses dengan fermentasinya, Pasteur diminta untuk meneliti
penyakit ulat sutra yang merugikan industri Perancis. Dia menghabiskan waktu 6
tahun untuk membuktikan bahwa mikrroorganisma yang disebut dengan protozoa
yang dapat menyebabkna penyakit. Pasteur juga menunjukkan kepada petani ulat
sutera bagaimana menghilangkan penyakit dengan cara memilih ulat sutera yang
bebas penyakit untuk diternakkan.
Di Jerman, Robert Koch (1843 – 1910) seorang profesional di bidang
kesehatan mendapat hadiah mikroskop dari istrinya untuk hadiah ulang tahunnya
yang ke-28. Selanjutnya ia mulai meneliti dunia mikroorganisma yang sudah dilihat
oleh Pasteur. Baik Pasteur maupun Koch menjadi rival bersama yang sama-sama
ingin mengetahui penyebab penyakit anthrax yang sangat merugikan peternak sapi
dan domba di Eropa. Koch akhirnya menemukan dari darah domba yang telah mati
karena anthrax. Dengan sering meninggalkan prkateknya sebagai dokter, Koch
membuktikan bahwa bakteri tersebut penyebab anthrax dengan cara memisahkan
bakteri untuk batang tersebut dari bakteri lain yang ada kemudian
menginjeksikannya ke dalam tikus yang sehat. Tikus selanjutnya menunjukkan
perkembangan menuju anthrax dan bakteri yang diisolasi dari tikus menunjukkan
kesamaan bakteri yang berasal dari domba yang sakit sebelumnya. Pada 1876,
setelah meneliti selama 6 tahun Koch mengumumkan bahwa dia telah menemukan
bakteri penyebab anthrax. Ia juga menyarankan bahwa ternak sakit supaya dibunuh
dan dibakar atau dikubur yang dalam, setelah ia mengetahui bahwa spora yang
dihasilkan oleh bakteri dapat bertahan hidup selama berbulan-bulan di daerah
peternakan.
Dengan penemuan anthraxnya Koch merupakan orang pertama yang
membuktikan mikroba tertentu merupakan agen penyakit tertentu. Selanjutnya Koch
dan kawan-kawan menemukan bakteri penyebab tuberculosis dan cholera.
Perkembangan teknik laboratorium untuk mempelajari mikroorganisma. Koch
dan anggotanya banyak memberi kontribusi mengenai teknik-teknik tersebut.
Diantaranya adalah prosedur pengecatan bakteri untuk pengamatan dengna
mikroskop cahaya. Salah satu kolega Koch adalah Paul Erlich (1854 –1915) yang
melakukan penelitian terhadap dyes dan menggunakannya untuk mengecat bakteri
termasuk bakteri penyebab tuberculosisi.
Teknik biakan murni
Secara kebetulan seorang para Jerman melihat bahwa koloni yang tumbuh
pada kentang yang telah direbus pada akhirnya dapat menemukan jalan untuk
memisah menjadi individu-individu. Caranya; mereka mengembangkan media
spesifik untuk menumbuhkan mikroorganisma. Media adalah substansi yang
memenuhi kebutuhan nutrisi mikroorganisma. Koch dan koleganyanya juga
menunjukkan bahwa senyawa dari alga yang disebut agar dapat membuat media
menjadi padat. Richard J.Petri (1852 – 1921) membuat piringan kaca bertutup
untuk menempatkan media agar alat tersebut selanjutnya disebut Petri dish yang
masih digunakan sampai sekarang. Pada tahun 1892, dengan menggunakan teknik
biakan murni Koch dan anggotanya menemukan agen-agen penyebab typus, dipteri,
tetanus, pneumonia dan lain sebagainya. Koch mengenalkan penggunaan binatang
model untuk penyakit manusia dengan cara menginjeksikan bakteri ke dalam menit,
kelinci, babi atau domba. Ia bahkan menempelkan kamera pada mikroskopnya untuk
mengambil gambar dan menggunakannya sebagai bukti untuk menghilangkan
keraguan.
Postulat Koch
Pada tahun 1880, Koch memanfaatkan kemajuan metoda laboratorium dan
menentukan kriteria yang diperlukan untuk membuktikan bahwa mikroba spesifik
merupakan penyebab penyakit tertentu. Kriteria ini dikenal dengan postulat Koch
yaitu:
1. Mikroorganisma tertentu selalu ditemukan berasosiasi dengan penyakit yang
ditimbulkan.
2. Mikroorganisma dapat diisolasi dan ditumbuhkan sebagai biakan murni di
laboratorium.
3. Biakan murni tersebut bila diinjeksikan pada binatang yang sesuai dapat
menimbulkan penyakit.
4. Mikroorganisma tersebut dapat diisolasi kembali dari hewan yang telah
terinfeksi tersebut.
Adanya kriteria tersebut menjadi jalan ditemukannya berbagai bakteri
penyebab berbagai penyakit dalam waktu yang cukup singkat (kurang dari 30
tahun). Penemuan virus, adanya bakteri yang dapat menimbulkan berbagai penyakit
serta adanya penyakit tertentu yang ditimbulkan oleh lebih dari 1 mikroorganisma
memerlukan modifikasi dari postulat Koch.
Pada tahun 1892 Dimitri Ivanovski menunjukkan bahwa agen yang
menyebabkan penyakit mosaik pada tembakau dapat ditularkan melalui ekstrak
tanaman yang sakit. Ekstrak terebut disaring dengan filter yang ditemukan oleh
kawan-kawan Pasteur dimana filter tersebut diketahui dapat menyaring bakteri.
Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa agen tersebut mempunyai ukuran yang
jauh lebih kecil dari bakteri. Yellow fever merupakan penyakit pertama pada manusia
yang diketahui disebabkan oleh virus.
Pada tahun 1900 seorang ahli bedah bernama Walter reed (1851-1902)
dengan menggunakan manusia sebagai volunteer membuktikan bahwa virus
tersebut dibawa oleh nyamuk tertentu lainnya membawa protozoa penyebab
malaria. Salah satu cara penting untuk mencegah penyakit tersebut adalah
mengurus air yang tergenang yang digunakan nyamuk untuk tempat berkembang
biak.
(Sumber : Digitized by USU digital library)
