Universitas Gadjah Mada 27 BAB II
SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI Pendahuluan
Mikrobiologi telah berkembang menjadi suatu ilmu pengetahuan berdasarkan kein-gintahuan manusia untuk mengungkap berbagai kejadian-kejadian alam yang yang me-nyangkut kehidupan kita sehari-hari. Mengapa setelah beberapa selang waktu susu dan daging mengalami pembusukan sehingga tidak layak dimakan lagi? Darimanakah asal pe-nyebab kerusakan kuah daging? Mengapa orang yang pernah sakit cacar tidak akan sakit lagi? Apa penyebab penyakit suatu tanaman ataupun hewan? Untyuk menjawab permasala-han tersebut berbagai pendekatan telah dilakukan melalui percobaan di laboratorium. Hasil percobaan kemudian digunakan sebagai konsep dasar untuk perkembangan mikrobiologi.
Kemampuan mengamati mikrobia merupakan prasyarat utama untuk menerapkan metoda ilmiah dalam mempelajari mikrobiologi. Prasyarat utama tersebut dapat dipenuhi dengan penemuan yang sangat menarik yaitu penemuan mikroskop di pertengahan abad 16, sehingga memungkinkan para peneliti dapat mengamati mikrobia. Mikrobiologi secara format baru muncul setelah abad 16 pada saat diketemukannya mikroskop oleh Robert Hooke dan Inggris dan Antony van Leeuwenhoek dan Belanda. Beberapa bahasan telah di-pilih untuk menarik minat mahasiswa mempelajari munculnya mikrobiologi dan mengajak mahasiswa untuk tidak mengabaikan tentang peran dan kontribusi penting para ahli terdahu-lu di dalam perkembangan mikrobiologi yang sangat pesat. Bahasan tersebut meliputi: Pe-nemuan mikrobia dan perkembangan mikrobiologi di abad 16; Perkembangan mikrobiologi abad 18 dengan teori generasi spontannya; Era emas mikrobiologi yang mencakup tentang penemuan bakteri dan virus penyebab penyakit; dan Perkembangan mikrobiologi masa kini.
Tujuan instruksional khusus bahasan ini adalah mahasiswa akan dapat menjelaskan perkembangan mikrobiologi dan tokoh-tokoh yang berperan dalam perkembangan mikrobi-ologi pada abad 16 sampai sekarang, serta postulat sesuai dengan materi kuliah, setelah mengikuti kuliah
Penemuan mikrobia dan perkembangan mikrobiologi di abad 16.
Salah satu penemuan yang sangat penting dalam sejarah mikrobiologi adalah pene-muan mikroskop oleh Robert Hooke (1665). Dengan ditemukannya alat pembesar atau mi-kroskop tersebut, memungkinkan pengamatan mikrobia dapat dilakukan..
Robert Hooke (1 635-1703)
Robert Hooke adalah peneliti Inggris yang pertama kali menggunakan mikroskop un-tuk mengamati berbagai bahan. Hasil pengamatan tersebut kemudian disetujui oleh Royal
Universitas Gadjah Mada 28 Society untuk dipublikasikan dengan judul Micrographia (1664). Buku tersebut berisi gambar yang terinci tentang serangga, larva serangga, biji, telur, rambut dan batuan. Selain itu Hooke juga membuat diskripsi tentang jamur benang mikroskopik yang tumbuh di permu-kaan kulit. Sumbangan yang sangat besar kepada ilmu pengetahuan adalah penemuan unit terkecil struktur jasad hidup adalah sel. Dengan penemuan tersebut Hook memulai adanya Teori sel yaitu teori yang menyatakan bahwa semua jasad hidup tersusun oleh sel. Teori sel ini merupakan landasan untuk pengamatan struktur dan fungsi sel.
Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)
Antony van Leeuwenhoek adalah seorang penjahit juga seorang pengamat dan pen-guji rasa anggur dan Belanda. Sejak umur 16 tahun dia bekerja di pabrik tirai dan linen (gor-dijn) di Deift. Antoni van Leeuwenhoek kemungkinan orang yang pertama kali mengamati mikrobia hidup dengan menggunakan kaca pembesar. Leeuwenhoek mengembangkan ba-katnya untuk mengasah lensa dan merakitnya kedalam mikroskop sangat sederhana. Den-gan mikroskop mi Leeuwenhoek mulai melakukan pengamatan berbagai jasad renik yang hidup dalam setetes air. Antara tahun 1673 - 19723 tepatnya sejak 9 Oktober 1676, Leeu-wenhoek adalah orang yang pertama kali menulis suatu sen surat yang dikirimkan ke Royal Society di London tentang diskripsi hewan mikroskopik yang disebut animalcules.
Penelitian Leeuwenhoek yang lain adalah tentang lada. Leeuwenhoek telah menduga bahwa animalcules merupakan salah satu penyebab rasa pedas pada lada. Van
Leeuwenhoek telah menggambar secara rinci tentang animalcule yang berasal dan air hujan, air rendaman kelopak jagung, lapisan gigi dan dan mulut manusia., yang kemudian diientifikasi sebagai protozoa dan bakteri. Bakteri digolongkan menjadi basili berbentuk ba-tang, kokus (berbentuk bulat) dan spirila atau spiroketa (berbentuk spiral) (Gambar2.1).
Universitas Gadjah Mada 29 A. Mikroskop sederhana yang dibuat oleh van Leeuwenhoek; B. Bentuk dasar bakteri hasil
pengamatan van Leeuwenhoek pada 1683
Pengamatan mikroskopik untuk bakteri kemudian berkembang dengan menggunakan pe-wama sederhana (metilen biru) oleh Paul Ehrlich (1881). Pewarnaan sel bakteri berkembang lebih lanjut oleh Christian Gram (1884) yaitu pewarnaan gram yang disebut pula sebagai pewarnaan diferensial, karena menggunakan dua macam pewarna (kristal Violet dan Safra-nin). Pengecatan Gram ini digunakan untuk klasifikasi bakteri.
Perkembangan mikrobiologi pada abad 18 dan teori generasi spontan
Sejak diketemukan dunia mikrobia yang dapat dilihat maka masyarakat ilmuwan pa-da saat itu menjadi sangat tertarik akan asal usul jasad renik tersebut. Sampai dengan per-tengahan abad ke 19, banyak ahli dan filosuf percaya bahwa berbagai bentu jasad hidup itu muncul secara spontan dan bahan non hidup. Pada abad 18 muncul proses hipotetik gene-rasi spontan (abiogenesis). Sekitar seratus tahun yang lalu prang masih ercaya bahwa katak kecil, ular, dan tikus lahir dan tanah yang basah; lalat berasal dan kotoran sapi, dan belatung berasal dan bangkai yang busik.
Munculnya pro dan konfra teori generasi spontan
Teori generasi spontan adalah teori yang menyatakan bahwa jasad hidup itu muncul secara spontan dan bahan mati. Hampir sebagian ahli dan filsuf tidak percaya tentang kon-sep generasi spontan atau abiogenesis.
Salah satu ahli yang menentang teori generasi spontan adalah Fransisco Redi 1626-1697) (pendeta ahli fisika dan Italia). Redi 1668 melalui percobaannya telah membuktikan bahwa belatung tidak muncul secara spontan dan daging busuk. Redi mengisi enam bejana dengan sepotong daging sapi segar, tida diantara bejana tersebut ditutup rapat, sehingga tidak memungkinkan lalat masuk ke dalam bejana. Tiga bejana yang lain dibiarkan terbuka. Setelah selang beberapa hari, belatung nampak muncul dan bejana yang terbuka setelah dihinggapi lalat dan bertelur disitu, sedangkan pada bejana yang tertutup tidak menunjukkan adanya belatung. Dengan hasil percobaan tersebut Redi belum yakin karena masih banyak ahli yang menentang karena generasi spontan diduga memerlukan udara segar. Kemudian percobaan kedua dilakukan kembali dengan menutup tiga bejana dengan kain kasa yang memungkinkan udara masih bias masuk ke dalam bejana tersebut. Setelah beberapa han ternyata belatung tetap tidak muncul. Belatung terbukti berasal dan telur lalat yang ada pada daging yang terbuka.
Generasi spontan tetap dipercaya hingga tahun 1745. John Needham (1713-1781), ahli dan Inggris berusaha membuktikan bahwa kaldu ayam atau jagung yang telah
dipa-Universitas Gadjah Mada 30 naskan dimasukkan ke dalam labu tertutup, ternyata setelah beberapa waktu berubah penuh dengan mikrobia. Needham menyatakan bahwa mikrobia muncul secara spontan dan cairan tersebut. Duapuluh tahun kemudian Lazzaro Spallanzani ((1729-1799) dan Itali menduga bahwa mikrobia tersebut berasal dan udara yang masuk ke dalam labu yang berisi kaldu. Spallanzani membuktikan dengan mengadakan percobaan dengan memanaskan kaldu yang telah ditutup rapat, dan ternyata setelah selang beberapa waktu tidak nampak adanya per-tumbuhan mikrobia.
Seorang ahli fisika Marcus A. Plenciz (1705-1786) menduga bahwa suatu penyakit itu disebabkan oleh mikrobia. Teori ini diabaikan oleh semua ahli. Benjamin Martin (1720) men-duga bahwa penyakit paru-paru disebabkan oleh animalcules yang ditularkan oleh seorang penderita, kemudian diangkut oleh darah ke paru-paru. Dengan demikian Martin tidak per-caya terhadap teori generasi spontan, namun demikian dia perper-caya bahwa semua jasad re-nik berasal dari telur.
Teori Biogenesis
Sampai tahun 1858 issue tentang abiogenesis belum terjawab dengan pasti. Rudolf Virchow menentang teori abiogenesis dan mengemukakan teori biogenesis. Dia menyatakan bahwa sel hidup pasti hanya berasal dan sel hidup yang telah ada. Argumentasi teori abi-ogenesis berlanjut sampai 1861 ketika seorang ahli dan Perancis, Louis Pasteur berupaya untuk membuktikanieori biogenesis. Dengan melalui percobaan yang sangat genius, Pasteur mendemonstrasikan bahwa mikrobia berada di udara dan dapat menkontaminasi larutan ste-ril tetapi uadara itu sendini tidak dapat menciptakan mikrobia. Percobaan yang dilakukannya menggunakan beberapa labu berleher pendek yang diisi kaldu daging dan direbus. Bebera-pa labu diantaranya dibiarkan terbuka dan didinginkan. Selang beberaBebera-pa han, labu tersebut terkontaminasi oleh mikrobia. Labu lain yang ditutup setelah direbus ternyata bebas dan mi-krobia. Dani hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa mikrobia berasal dan udara
Pasteur kemudian memasukkan ke dalam labu berleher panjang dan dibengkok se-perti huruf S (Gambar 2.2). Labu bersama isinya direbus dan kemudian didingkan. Sampai beberapa bulan, isi labu tidak mengalami kerusakan dan tidak menunjukkan kehidupan mi-krobia. Pasteur telah menunjukkan bahwa mikrobia berada dimana-mana dan mikrobia ter-sebut dapat dirusak atau dibunuh melalui pemanasan. Metoda pemanasan ini dipakai seba-gai dasar tekuik aseptis, yaitu suatu teknik untuk mencegah kontaminasi oleh mikrobia yang tidak diinginkan. Teknik ini merupakan standard praktis lanoratorium Mikrobiologi.
Seorang ahli fisika Marcus A. Plenciz (1705-1786) menduga bahwa suatu penyakit itu disebabkan oleh mikrobia. Teori ini diabaikan oleh semua ahli. Benjamin Martin (1720) men-duga bahwa penyakit paru-paru disebabkan oleh animalcules yang ditularkan oleh seorang penderita, kemudian diangkut oleh darah ke paru-paru. Dengan demikian Martin tidak
per-Universitas Gadjah Mada 31 caya terhadap teori generasi spontan, namun demikian dia percaya bahwa semua jasad re-nik berasal dan telur.
Teori Biogenesis
Sampai tahun 1858 issue tentang abiogenesis belum terjawab dengan pasti. Rudolf Virchow menentang teori abiogenesis dan mengemukakan teori biogenesis. Dia menyatakan bahwa sel hidup pasti hanya berasal dari sel hidup yang telah ada. Argumentasi teori abi-ogenesis berlanjut sampai 1861 ketika seorang ahli dan Perancis, Louis Pasteur berupaya untuk membuktikan teori biogenesis. Dengan melalui percobaan yang sangat genius, Pas-teur mendemonstrasikan bahwa mikrobia berada di udara dan dapat menkontaminasi larutan steril tetapi uadara itu sendini tidak dapat menciptakan mikrobia. Percobaan yang dilakukan-nya menggunakan beberapa labu berleher pendek yang diisi kaldu daging dan direbus. Be-berapa labu diantaranya dibiarkan terbuka dan didinginkan. Selang beBe-berapa han, labu ter-sebut terkontaminasi oleh mikrobia. Labu lain yang ditutup setelah direbus ternyata bebas dan mikrobia. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa mikrobia berasal dan udara
Pasteur kemudian memasukkan ke dalam labu berleher panjang dan dibengkok se-perti huruf S (Gambar 2.2). Labu bersama isinya direbus dan kemudian didingkan. Sampai beberapa bulan, isi labu tidak mengalami kerusakan dan tidak menunjukkan kehidupan mi-krobia. Pasteur telah menunjukkan bahwa mikrobia berada dimana-mana dan mikrobia ter-sebut dapat dirusak atau dibunuh melalui pemanasan. Metoda pemanasan ini dipakai seba-gai dasar tekuik aseptis, yaitu suatu teknik untuk mencegah kontaminasi oleh mikrobia yang tidak diinginkan. Teknik ini merupakan standard praktis lanoratorium Mikrobiologi.
Gambar 2.2. Percobaan Pasteur yang membuktikan teori biogenesis 0
seterangan: A. Memasukkan kaldu kedalam labu leher panjang; B.Perebusan labu berleher angsa yang digunakan Pasteur untuk membuktikan teori generasi spontan; C. Lasbu berleh-er sepberleh-erti lehberleh-er angsa tidak menunjukkan pberleh-ertumbuhan mikrobia.
Universitas Gadjah Mada 32 Lahirnya mikrobiologi sebagai ilmu pengetahuan
Setelah lebih dari seratus tahun teori generasi spontan diperdebatkan, Louis Pasteur (1872-1895) melalui percobaannya, telah membuktikan bahwa teori generasi spontan tidak benar, dan jasad renik hidup adalah penyebab perubahan kimia yang terjadi selama fermen-tasi anggur dan kerusakan bahan makanan. Pasteur telah menemukan kehidupan mikrobia yang mampu hidup tanpa oksigen (mikrobia anaerobik) pada fermentasi anggur (wine). Ma-salah yang timbul saat itu yaitu anggur yang diproduksi menjadi asam setelah diperam bebe-rapa bulan. Keasaman anggur tersebut ternyata disebabkan oleh aktivitas mikrobia yang bentuknya berbeda dengan mikrobia yang terdapat pada anggur yang baik (tidak rusak). Pa-da anggur yang baik telah ditemukan mikrobia berbentuk oval bertunas yang dikenal sebagai khamir (yeast), sedangkan pada anggur yang masam ditemukan mikrobia berbentuk batang dan ukurannya lebih kecil dan rada khamir, mikrobia tersebut dikenal sebagai bakteri peng-hasil asam. Bakteri tersebut mampu merombak alkohol yang terdapat pada anggur menjadi asam laktat sehingga menghasilkan anggur yang asam. Penemuan mi memberi landasan ilmiah perubahan yang teijadi selama fermentasi akibat metabolisme mikrobia.
Pencegahan pertumbuhan mikrobia telah dilakukan dengan pemanasan. Pemanasan 100 °C kadang-kadang dapat mencegah generasi mikrobia barn tetapi setelah beberapa waktu cairan yang telah dipanasi tersebut masih terjadi pertumbuhan mikrobia. Keadaan ter-sebut membuktikan bahwa pencegahan dengan cara pemanasan terter-sebut tidak Dermanen.
John Tyndall (ahli fisika dan Inggris) melanjutkan percobaan Pasteur dan enemukan penyebab kegagalan pemanasan yang dilakukan Pasteur yaitu kapasitas akteri terhadap panas. Kapasitas bakteri terhadap panas dikelompokkan menjadi dua :ategori, yaitu bentuk yang labil terhadap panas (mudah rusak atau mati setelah Demanasan) dan bentuk resistan terhadap panas (mampu hidup pada temperatur tinggi). Tyndall menemukan cara pemana-san yang berselang dan berulang-ulang dapat menghentikan mikrobia hidup sehingga bahan menjadi steril (bebas dan segala kehidupan mikrobia). Proses sterilisasi dengan cara pema-nasan yang berulang-ulang dengan waktu berselang dikena sebagai tindalisasi. Tindalisasi berhasil membunuh bakteri pembentuk spora (endospora). Pada pemanasan pertama sela-ma 30 menit menyebabkan sel vegetatif bakteri sela-mati dan bakteri yang tahan terhadap panas segera membentuk endospora. Setelah dibiarkan pada suhu kamar, endospora tersebut tumbuh rnenjadi sel vegetatif yang akan mati setelah pemanasan kedua. Demikian seterus-nya sampai pemanasan ketiga.
Era emas mikrobiologi (1857-1914)
Hampir sekitar 60 tahun sejak diketemukan teknik aseptis oleh Pateur, tidak ada le-dakan penemuan baru tentang mikrobiologi. Kurun waktu 1857 sampai 1914 menyatakan sebagai era emas bagi mikrobiologi karena selama kurun waktu tersebut berdasarkan ujung
Universitas Gadjah Mada 33 tombak penemuan Pasteur dan Robert Koch, menunjukkan perkembangan mikrobiologi se-bagai ilmu. Pada kurun waktu tersebut telah diketemukan berse-bagai agensia penyebab pe-nyakit dan peran immunitas di dalam menanggulangi dan menyembuhkan pepe-nyakit. Para ahli mikrobiologi pada saat itu sangat produktif mempelajari aktivitas kimia mikrobia, mening-katkan teknik mikroskopi dan rnengkulturkan mikrobia, mengembangkan vaksin dan teknik pembedahan di dalam kedokteran.
Fermentasi dan Pasteurisasi
Salah satu Iangkah kunci penemuan hubungan mikrobia dengan timbulnya penyakit adalah penemuan Louis Pasteur yang membuktikan bahwa khamir merupakan mikrobia yang mengkonversikan gula pada cairan buah anggur menjadi alcohol dalam keadaan tanpa terkena udara (keadaan anaerob). Proses tersebut dikenal dengan istilah fermentasi. Fer-mentasi tersebut adalah proses yang digunakan untuk pembuatan anggur dan bir. Kerusa-kan dan rasa asam yang terjadi pada anggur dan bir disebabKerusa-kan oleh mikrobia selain khamir yaitu bakteri. Bakteri tersebut mengubah alcohol di dalarn minuman alcohol menjadi cuka (asam asetat). Untuk mencegah kerusakan ini minuman beralkohol tersebut Pasteur telah mengembangkan teknik pencegahan yaitu pasteurisasi. Teknik tersebut dikerjakan dengan cara pemanasan yang bertahap dengan maksud agar bakteri pembentuk asam mati akibat panas. Teknik tersebut dapat juga dipakai untuk membunuh bakteri pencemar di dalam susu dan beberapa minuman beralkohol.
Penemuan bakteri dan virus penyebab penyakit
Suatu kenyataan sejak dahulu bahwa berbagai penyakit diduga terkait dengan adanya mikrobia tertentu. Sebelurn Pasteur, pengobatan efektif suatu penyakit diketemukan secara tidak sengaja melalui berbagai usaha dan kesalahan. Namun demikian penyebab penyakit tersebut tidak diketahui dengan pasti. Penemuan khamir mempunyai peran yang sangat penting untuk membuktikan bahwa mikrobia dapat menyebabkan perubahan fisik dan kimia suatu bahan organik. Penemuan tersebut dapat dianalogikan pada tubuh hewan mau-pun tumbuhan, terutama mikrobia yang dapat menimbulkan penyakit. Teori tersebut dikenal dengan istilah teori kuman penyakit (germ theoty of diseases). Teori kuman untuk penyakit tersebut sangat sulit diterima pada saat itu, karena orang mernpunyai kepercayaan bahwa suatu penyakit itu adalah suatu kutukan perbuatan manusia. Semenjak masa Pateur kemu-dian berkembangklah teori bahwa mikrobia dapat berada di udara dan kemukemu-dian menginfek-si tumbuhan atau hewan, atau tetap berada pada pakaian dan tempat tidur yang kemudian pindah ke tubuh manusia.
Pada 1865 Pasteur juga berusaha membantu memerangi penyakit ulat sutera yang sangat merugikan industri tekstil di seluruh Eropa. telah memperkenalkan vaksinasi untuk
Universitas Gadjah Mada 34 mencegah rabies, Pada tahun 1835 Agostino Bassi telah menemukan bahwa salah satu pe-nyakit ulat sutera disebabkan oleh jarnur benang. Kern udian berdasarkan penemuan terse-but Pasteur menernukan penyebab lain yaitu protozoa yang menyerang .epornpong ulat su-tera.
Pada 1860, Joseph Lister Seorang ahli bedah juga mengembangkan teori kuman un-tuk prosedur pembenahan. Lister berusaha mencegah infeksi dalam membedahan dengan menggunakan larutan fenol (asam karboksilat) untuk rnernbunuh hakteri. Teknik Lister ini merupakan salah satu cara mengendalikan infeksi yang menimbulkan oleh mikrobia.
Pada 1876, Robert Koch, seorang dokter dari Jerman yang pertama kali membukti-kan halnya bakteri adalah penyebab penyakit. Koch telah berhasil mendapatmembukti-kan bakteri pe-nyebab penyakit anthrax yang pada saat itu rnenyerang ternak di Eropa. Bakteri yang dike-temukannya berbentuk batang yang disebut Bacillus anthracis terdapat di dalam darah ter-nak yang mati akibat anthrax. Dengan melalui percobaan yang panjang Koch rnembuktikan suatu penyakit spesifik disebabkan oleh rnikrobia yang spesifik pula. Percobaan Koch menghasilkan langkah kerja untuk rnembuktikan mikrobia penyebab penyakit dikernas dalam bentuk Postulat Koch, yang diringkat sbagai berikut:
1. Patogen yang sama harus ada di dalam suatu kasus penyakit tertentu.
2. Patogen tersebut harus dapat diisolasi dari inang yang sakit dan dapat ditumbuhkan da-lam bentuk kultur murni.
3. Patogen dan kultur murni harus dapat menyebabkan gejala penyakit yang sama ketika diinokulasikan ke dalam tubuh hewan sehat.
4. Patogen dapat diisolasi kembali dari hewan yang diinokulasi tersebut dan harus memiliki sifat yang sama dengan mikrobia aslinya.
Vaksinasi
Suatu usaha atau cara pencegahan suatu penyakit secara tidak langsung telah dila-kukan sebelum penemuan Koch. Pada 1796, Edward Jenner, seorang dokter Inggris, memu-lai percobaan untuk menanggulangi penyebaran penyakit cacar (smallpox). Penyakit terse-but membunuh hampir 90% orang di Eropa dan Amerika. Jenner mendemonstrasikan men-ginokulasikan tubuh gadis kecil berumur 8 tahun dengan bahan yang berasal dari sapi yang terkena cacar (cowpox). Bekas cacar tersebut melepuh. Setelah beberapa hari gadis kecil tersebut sedikit demam yang akhirnya sembuh dan tidak pernah terkena cacar kembali. Proses menginokulasi bahan (vaksin) kedalam tubuh yang sehat dikenal sebagai vaksinasi. Perlindungan atau proteksi terhadap penyakit dengan melalui vaksinasi disebut immunisasi.
Pada 1880, Pasteur menemukan bagaimana mekanisme vaksinasi terjadi. Pasteur menemukati kultur bakteri penyebab kolera yang disimpan lama di laboratoriurn ternyata ke-hilangan kemampuan untuk menimbulkan penyakit keke-hilangan virulensi atau mejadi avirulen.
Universitas Gadjah Mada 35 Bakteri yang avirulen ini dapat menginduksi immunitas terhadap penyakit yang ditimbulkan bakteri virulen. Pasteur memakai istilah vaksin untuk kultur mikrobia yang avirulen digunakan untuk inokulasi preventif
Beberapa vaksin telah berkembang akhir-akhir ini yang dibuat dari mikrobia avirulen, atau mikrobia virulen yang telah dimatikan, dan dari komponen yang diisolasi dari mikrobia virulen, atau melalui teknik rekayasa genetika (teknik DNA rekombinan).
Lahirnya Kemoterapi moderen: Impian peluru ampuh (magic bullet)
Kemoterapi adalah penyembuhan suatu penyakit dengan menggunakan bahan kimia. Para ahli mikrobia berusaha mendapatkan substansi yang dapat merusak mikrobia patoge-nik tanpa menimbulkan kerusakan pada hewan atau manusia yang terinfeksi. Agensia kemo-terapi meliputi obat sintetik, yang dibuat dari bahan kimia di laboratorium dan antibiotika, se-nyawa kimia dihasilkan oleh bakteri atau jamur benang. Keberhasilan kemoterapi didasarkan pada suatu kenyataan bahwa senyawa kimia pada umumnya bersifat lebih beracun terhadap mikrobia daripada terhadap inang yang terinfeksi.
Paul Ehnlich (1910) menemukan senyawa kimia yang dapat merusak patogen tanpa membahayakan inangnya yang disebut sebagai peluru ampuh (magic bullet), yaitu senyawa kimia yang mengandung derivat arsenat yang disebut salvarsan. Senyawa ini dipakai untuk memberantas penyakit syphilis. Senyawa kimia lain yang dipakai sebagai peluru ampuh ada-lah obat sulfonamida pada 1930; Quinine adaada-lah derivat arsenal yang diekstrak dari pohon kina untuk mengobati malaria.
Alexander Fleming (1928) berhasil mengidentifikasi jamur benang yang dapat meng-hambat pertumbuhan bakteri, yaitu Penicillium notatum dengan melepaskan penisilin. Penisi-lin adalah antibiotika yang dihasilkan oleh jamur benang.
Ren Dubos (1939) menemukan dua macam antibiotika, yaitu gramisidin dan tirosi-din. Kedua antibiotika tersebut dihasilkan oleh bakteri tanah, Bacillus brevis. Permasalahan yang timbul kemudian adalah adanya mikrobia yang resistan terhadap antibiotika: Resistensi terhadap antibiotika ini akibat respon adptasi yang memungkinkan suatu mikrobia menjadi toleran terhadap mikrobia sampai pada jumlah tertentu. Perubahan ini disebabkan karena mikrobia menghasilkan ensim yang dapat menonaktifkan antibiotika. Penemuan terkini me-nyatakan bahwa Staphylococcus aureus dan Enterococcus faecalis resistan terhadap van-komisin. Keadaan ini mengundang perhatian para ahli kesehatan karena beberapa penyakit infeksi kemungkinan tidak dapat diperlakukan dengan antibiotika.
Perkembangan mikrobiologi masa kini
Pemecahan masalah mikrobia yang resitan terhadap antibiotika atau obat-obatan, mengidentifikasi virus dan mengembangkan vaksin memerlukan teknik penelitian yang
Universitas Gadjah Mada 36 canggih dan studi yang seksama. Berbagai cabang baru dan mikrobiologi berkembang ber-dasarkan kebutuhan tersebut, termasuk immunology dan virology. Penemuan terkini yang telah berkembang adalah teknologi DNA rekombinan yang merupakan aplikasi praktis Mi-krobiologi.
Bakteriologi adalah ilmu yang mempelajari bakteri. Para ahli banyak menaruh perha-tian path peran utama bakteri pada makanan dan lingkungan. Heide Schulz (1997), mene-mukan bakteri yang sangat besar (lebar 0,2 mm) diberi nama Thiomargarita namibiensis, yang hidup di dalam Lumpur di pantai Afrika. Bakteri ini mengkonsumsi H2S sebagai sumber
tenaga.
Mikologi adalah cabang mikrobiologi yang mempelajari fungi. Mikologi ini berkem-bang sejak munculnya penyakit infeksi jamur yang menyerang California. Perubahan musim dan keadaan kering memacu pertumbuhan Coccidiodes immitis dan menyebabkan penyakit pada manusia.
Parasitologi adalah ilmu yang mempelajari protozoa dan cacing parasitic. Suatu pe-nyakit baru parasitic pada manusia telah banyak diketemukan pada pekerja di daerah hutan tropis. Penyakit parasitic yang dahulu belum diketahui juga ditemukan pada para penderita (pasien) yang system immunnya tertekan akibal transpianiasi organ, kernoterapi kanker atau terkena aids. Para ahli mikrobiologi sekarang telah menuju ke era emas untuk klasifikasi. Mereka pada umumnya telah menggunakan genomic untuk mempelajari semua gen suatu jasad, untuk mengklasifikasi bakteri, fungi dan protozoa.
Immunologi adalah ilmu yang mempelajari tentang immunitas. Vaksin sekarang telah tersedia untuk beberapa penyakit, termasuk cacar, rubella, pneumonia, tetanus, tuberculo-sis, influenza, batuk rejan, polio, hepatitis B, dan lainnya. Kemajuan yang besar dalam im-munology terjadi pada 1933. ketika Rebecca Lancefleld mengusulkan bahwa Streptokokus dapat dikiasifikasikan berbagai serotipe yang didasarkan path komponen dinding sd bakteri. Streptokoki dapat menyebabkari berbagai penyakit seperti sakit tenggorokan, keracunan streptokokal, septisernia (keracunan pada darah).
Virologi adalah ilmu yang meinpelajari tentang virus. Pada 1892, Dmitri iwanowski melaporkan bahwa penyebab penyakit mosaik pada ternbakau adaiah virus, yaitu jasad re-nik yang bias lobs dan saringan bakteri. Path 1935, Wendell Stanley virus tersebut dinamai tobacco mosaic virus (TMV). Pada 1940 sejak adanya mikroskop electron, para ahli mikrobi-ologi dapat melihat dengan seksama tentang struktur dan aktivitas virus.
Teknobogi DNA rekombinan telah berkembang sejak tahun 1960, ketika Paul Berg menunjukkan adanya fragmen molekul DNA manusia dan hewan yang membawa sandi un-tuk sintesis protein (gen) dapat bergabung dengan DNA bakteri dan menghasilkan hybrid yang merupakan DNA rekombinan. Apabila DNA rekombinan ini dimasukkan ke dalam sel bakteri atau mikrobia lain, bermanfaat untuk mensintesis sejumlah protein yang diinginkan.
Universitas Gadjah Mada 37 Teknik tersebut disebut teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika. Teknik tersebut berlandaskan pada genetika mikrobia yang mempelajari mekanisme bagaimana mikrobia mewariskan sifatnya kepada sel turunannya. Kemudian biologi molecular yang mempelajari khusus tentang bagaimana informasi genetika dibawa oleh molekul DNA dan bagaimana DNA mengatur sintesis protein. Meskipun biologi molekular dapat diterapkan untuk semua makhluk hidup, pengetahuan ini berkembang melalui pecobaan dengan menggunakan bak-teri. Mengingat bakteri merupakan jasad yang lebih sederhana, mampu tumbuh cepat di la-boratorium, sehingga sel bakteri dapat menghasilkan jumlah sel yang banyak dalam waktu relatif pendek.
Pada 1941, George W. Beadle & Edward L. Tatum mendemonstrasikan hubungan antara gen dan ensim, Oswald Avery, Cohn McLeod dan Maclyn McCarty (1944) membukti-kan bahwa DNA adalah pembawa bahan yang diwarismembukti-kan. Joshua Lederberg dan Edward L. Tatum (1946) menemukan bahwa bahan genetic dapat dipindahkan melalui proses konjuga-si dan satu sel ke sel yang lain. James Watson & Francis Crick (1953) membuat suatu model untuk struktur dan replikasi DNA. Kemudian berkembang penemuan yang membuktikan bahwa DNA dapat mengendalikan sintesis protein (1960). Francois Jacob & Jacques Monod (1961) menemukan messenger RNA, suatu bahan kimia yang terlibat dalam sintesis protein dan mengatur fungsi gen pada bakteri.
--- ooOoo --- Ringkasan
Sejarah perkembangan mikrobiohogi sebagai ilmu pengetahuan dapat dibagi menjadi tiga periode.
Periode pertama: penemuan dunia mikrobia melalui pengamatan mikroskopis.
1. Robert Hook (1665) mengamati jaringan penyusun tumbuhan yang terdiri dari kotak kecil yang disebut sel, dan berkembanglah teori sel. Teori sel merupakan konsep da-sar bahwa semua jasad hidup tersusun oleh sel.
2. Anthoni van Leewenhoek (1675) pertarna kali rnenggunakan mikroskop sederhana untuk mengamati partikel-partikel hidup yang disebut animalcules yang terdiri dan mikrobia (bakteri, fungi, protozoa, ganggang), sel darah dan sperma.
Periode kedua: Perkembangan mikrobiologi pada abad 18 dari teori generasi spontan 1. Sampai pertengahan tahun 1880, berkembang suatu teori generasi spontaneus atau
abiogenesis yang menyatakan bahwa bentuk kehidupan berasal dari bukan bahan hidup.
Universitas Gadjah Mada 38 2. Francesco Redi (1626-1647); 1668 melalui percobaannya telah membuktikan bahwa
belatung tidak muncul secara spontan dari daging busuk, melainkan berasal dari telur lalat yang hinggap pada daging tersebut.
3. John Needham (1745) pendukung teori generasi spontan, menyatakan bahwa mikro-bia muncul secara spontan dan nutnien yang telah dipanaskan.
4. Spalanzani (1729-1799) dan Schwann (1810-1 882) mendemonstrasikan bahwa cai-ran ekstrak sayucai-ran yang telah direbus tetap steril apabila tidak terkontaminasi oleh udara.
5. Rudolf Virchow (1858) memperkenalkan konsep biogenesis, yaitu bahwa SCI hidup hanya dapat muncul berasal dari sel yang telah ada.
6. Louis Pasteur (1861) telah mendemonstrasikan bahwa mikrobia berada dimana saja di udara dan membuktikan teori biogenesis. Penemuan Pateur yang lain adalah pen-gembangan teknik aseptis yang digunakan di laboratorium dan prosedur kedokteran untuk mencegah kontaminasi oleh rnikrobia yang ada di udara.
Periode ketiga : Era emas mikrobiologi (1857-1914): 1. Perkembangan mikrobiologi sebagai ilmu
2. Teori kuman untuk Fermentasi dan Pasteurisasi: Pasteur telah menemukan khamir yang marnpu mefermentasikan gula menjadi alcohol pada kondisi tanpa terkena uda-ra (anaerobik), dan bakteri mengoksidasi alcohol menjadi asam cuka. Melalui proses pemanasan yang disebut pasteurisasi bakteri yang mengkontarninasi minuman be-ralkohol (anggur dan bir) dan susu dapat di matikan.
3. Teori kuman untuk penyakit:
• Agostino Bassi (1835) dan Pasteur (1865) menunjukkan adanya hubungan antara mikrobia dengan suatu penyakit.
• Joseph Lister (1860) memperkenalkan penggunaan disinfektan (larutan fenol) un-tuk membersihkan luka operasi dengan maksud unun-tuk mencegai infeksi pada manusia.
• Robert Koch (1876) rnernbuktikan bahwa mikrobia adalah penyebab penyakit in-feksi dan membuat urutan langkah kerja yang dikenal dengan Postulat Koch. 4. Vaksinasi dan immunitas (resistan terhadap suatu penyakit tertentu) dapat dikerjakan
dengan mengitiokulasi tubuh dengan vaksin.
• Edward Jenner (1798) mendemonstrasikan inokulasi bahan penyebab cacar sapi ke tubuh manusia menyebabkan timbulnya immunitas terhadap penyakit cacar yang lain.
• Pasteur (1880) menernukan bakteri avirulen yang dapat digunakan sebagai vak-sin untuk kolera. Vakvak-sin terkini telah dibuat dan mikrobia avirulen atau patogen
Universitas Gadjah Mada 39 yang dimatikan, atau diisolasi dan komponen patogen atau melalui teknik DNA rekombinan.
Perkembangan mikrobiologi masa kini
1. Lahirnya kemoterapi (pengbatan menggunakan bahan kimia) moderen, yang terdiri dan penggunaan obat sintetik (senyawa kimia yang disiapkan di laboratorium untuk obat) dan antibiotik (bahan kimia yang dihasilkan oleh mikrobia yang dapat nieng-hambat atau meniatikan niikrobia lain)
• Paul Ehrlich (1910) memperkenalkan senyawa kimia yang mengandung arsenat (Salvarsan) untuk mengobati syphilis.
• Alexander Fleming (1928) menemukan Fenicillium nolatum, jamur benang peng-hasil penisilin yang dapat menghambat dan mematikan bakteri.
• Rene Dubos (1939) menemukan dua macam antibiotik yang dihasilkan oleh Ba-cillus.
• Kemudian muncul perkembangan mikrobia yang resistan terhadap obat-obatan. 2. Perkembangan Mikrobioiogi moderen
• sesuai dengan macam mikrobia yang dipelajari Bakteriologi, Mikologi, dan Parasi-tologi
• Para ahli mikrobiologi menggunakan genomic, mempelajari semua gen suatu ja-sad untuk kiasifikasi bakteri, fungi dan protozoa.
• Studi tentang AIDS, herdasarkan analisis kekebalan tubuh dengan adanya se-nyawa anti virus (interferon), dan perkembangan vaksin baru yang berkaitan den-gan immunology.
• Teknik baru di dalarn biologi molecular dan mikroskopi electron merupakan alat untuk pengembangan penelitian virology.
• Pengembangan teknologi DNA rekombinan sangat membantu perkembangan mi-krobiologi.
Latihan soal A. Test formatif I
Petunjuk: Jawablah dengan singkat pertanyaan di bawab mi! 1. Apa yang dimaksud dengan mikrobia atau mikroorganisme?
2. Sebutkan identitas kelompok mikrobia yang termasuk dalam lingkup Mikrobiologi, dan jelaskan kriteria untuk pengelompokan di bidang tertentu!
3. Jasad hidup yang mana saja yang dimasukkan ke dalam mikrobia?
4. Mengapa pengamatan van Leeuwenhoek merupakan langkah awal dari perkembangan mikrobiologi?
Universitas Gadjah Mada 40 5. Apa yang dimaksud dengan teori generasi spontan? Bagaimana generasi spontan tidak
dapat dibuktikan dan jelaskan dengan singkat percobaan yang menyatakan teori terse-but.
6. Sebutkan ahli yang telah membuktikan teori biogenesis dan bagaimana? 7. Sebutkan sumbangan apa saja yang telah dilakukan oleh:
a. Louis Pasteur d. Paul Ebrlich g. Joseph Lister b. Robert Koch e. George Beadle & Edward Tatum h.Alexander Fleming c. Edward Jenner f. James Watson & Francis Crick
8. Apa yang dimaksud dengan Postulat Koch? Apakah anti pentingnya di dalam mikrobiolo-gi kedokteran?
9. Jelaskan dengan singkat bagaimana penggunaan postulat Koch untuk menentukan pe-nyebab suatu penyakit infeksi
10. Apa yang anda ketahui dengan AIDS? Bagaimana menemukan cara untuk memperlaku-kan AIDS?
B. Tes formatif 2 (Menjodohkan)
Jodohkan kalimat atau diskripsi pada kolom sebelah kiri berikut ini dengan pernyataan yang ada di kolom sebelah kanan. Pilihlah pernyataan atau jawaban yang tepat.
1. Membantu dalam pernbuktian teori generasi spontan a. Fermentasi 2. Suatu mikrobia yang mampu tumbuh tanpa oksigen b. Paul Ehnlich 3. Ahli yang pertama mengamati dan membuat diskripsi c. Robert Koch
bakteri d. Edward Jenner
4. Mengernbangkan vaksin terhadap penyakit cacar e. ‘Rebecca Landsefleid 5. Suatu agensia infeksi yang telah dilemahkan sehingga f. Bakteri
tidak mampu menimbulkan penyakit g. Virus
6. Jasad hidup non selular dan penyebab penyakit h. Louis Pasteur 7. Pertarna kali memperkenalkan salvarsan untuk i. Robert Hook
pengobatan siphilis j. Antoni van
Leeuwenhoek 8. Proses perombakan gula menjadi alcohol oleh khamir k. Vaksin
pada keadaan tanpa oksigen l. Jamur benang
9. Pencemar minuman beraikohol m. Anaerobik
10. Yang mengajukan sistern kiasifikasi Streptokoki n. Antibiotik berdasarkan antigen yang terkandung pada dinding
Universitas Gadjah Mada 41 C. Tes formatif 3 (Pilihan ganda)
Petunjuk: Siianglah huruf di mukajawaban yang anda anggap benar! Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat rnenjawab atau melengkapi pertanyaan atau pernyataan! 1. Jasad hidup berikut ini yang tidak termasuk mikrobia adalah
A. Algae C. Protozoa
B. Bakteri D. Cendawan
2. Abiogenesis adalah
A. Generasi spontan jasad hidup berasal dari bahan non hidup B. Pengembangan rnakhluk hidup dan bentuk hidup yang telah ada C. Pengembangan teknis aseptic
D. Teori kuman untuk penyakit
3. Siapa ahli rnikrobiologi yang pertama kali bertanggungjawab untuk rnengembangkan teknik laboratorium steril
A. Louis Pasteur C. Joseph Lister B. Robert Koch D. John Tyndail
4. Siapa yang paling menentang teori generasi spontan A. Louis Pasteur C. Joseph Lister
B. Robert Koch D. Fransesco Redi
5. Di dalam percobaan fermentasi yang dilakukan oleh Louis Pasteur menunjukkan bahwa alcohol merupakan basil aktivitas
A. Bakteri C. Khamir dan bakteri
B. Khamir D. Ensim
6. Teori sel menyatakan:
A. Sel adalah satuan dasar untuk jasad hidup B. Semua jasad hidup adalah sel
C. Morfologi semua sel harus identik D. Semua sel mempunyai inti
7. Pertama kali berhasil menemukan vaksin untuk mencegah
A. Anthrax B. Kolera C. Cacar D. Polio
8. Berikut ini unsur yang rnanakah sangat penting di dalam teori kuman untuk penyakit yang dikemukakan oleh Koch? Hewan rnenunjukkan gejala penyakit ketika:
A. Hewan kontak langsung dengan hewan yang sakit B. Hewan memiliki resistesi yang rendah terhadap penyakit C. Mikrobia diinokulasikan ke dalam tubuh hewan sehat D. Mikrobia nampak di dalam tubuh hewan
Universitas Gadjah Mada 42 9. Pernyataan berikut ini merupakan definisi yang paling tepat untuk biogenesis
A. Bahan noji hidup menyebabkan rnunculnya jasad hidup
B. Sel-sel hidup hanya dapat muncul dari sel yang telah ada sebelurnnya C. Kekuatan vital dan udara sangat diperlukan untuk jasad hidup 1 D. Mikrobia berasal dari bahan non hidup
10. DNA rekombinan adalah
A. Studi tentang DNA bakteri dan bagaimana gen itu bekerja
B. DNA yang dihasilkan oleh gen-gen dan penggabungan dua jasad hidup C. Penggunaan bakteri untuk rnenghasilkan makanan
D. Produksi protein dan gen Umpan balik dan tindak lanjut
Cocokkanlah jawaban anda dengan kunci jawaban tes formatif 2 dan 3 yang terdapat pada bagian akhir buku ini, dan hitunglah jumlah jawaban anda yang benar. Kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk rnengetahui penguasaan anda dalam pokok bahasan 2.
Rumus :
Arti tingkat penguasaan yang anda capai: 90%- 100% = baik sekali 80%- 89% = baik 70%- 79% = cukup 69% = kurang
Bila anda mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, bagus! dan anda dapat melanjutkan untuk pokok bahasan 3. Tetapi bila tingkat penguasaan anda kurang dari 80 %, anda harus mempelajari kembali pokok bahasan 2 ini, khususnya yang belum anda kuasai.\
Daftar pustaka A. Buku Wajib;
1. Brock, T. D., and Madigan, M. T., 1990. Biology of Microorganisms. Fifth edition Prentice Hall. Englewood Cliffs. New Jersey.
2. Pelczar, M. .J., and Chan, E.C.S., 1981. Elements of Microbiology. International stu-dent edition. McGraw-Hill International Book Company. Auckland, London, Paris, Sydney.
Universitas Gadjah Mada 43 B. Buku tambahan:
1. Atlas, R.. 1996. Microbiology. Second edition. John Wiley & sons. Toronto, London, Singapore.
2. Cano, R.J, and Colome, S.J., 1986. Microbiology. West Publishing company St Paul USA.
3. Ketchum, P. A., 1988. Microbiology Concepts and Applications. John Wiley & sons. Toronto, London, Singapore.
4. Schlegel, H. G., 1992. General Microbiology. Sixth edition. Cambridge University Press. Victoria, UK.
5. Tortora, G.J.. Funke, BR., & Case. C.L., 2001. Microbiology. An introduction. Seventh edition. Benjamin Cummings. Addison Wesley Longrnan, Tnc. New York, Singapore, Sydney, Tokyo.
SENARAI
AIDS : Acquired immunodeficiency syndrome; penyakit infeksi oleh virus (HIV)
Biogenesis : Teori yang menyatakan bahwa sel hidup berasal dari sel yang telah ada sebelum-nya
Antibiotika : Agensia anti mikrobia yang dihasilkan secara alami oleh bakteri atau jamur
Fermentasi : Degradasi karbohidrat seca-ra ensimatis (mikrobia) da-lam keadaan tanpa oksigen menjadi senyawa yang Iebih sederhana.
Antigen : Suatu agensia yang dapat menyebabkan pembentukan antibody dan hanya bereaksi dengan spesifik antibody yang disebut immunogen
Infeksi : Masuknya mikrobia dan tum-buh di dalam tutum-buh hewan atau tumbuhan
Kemoterapi : Penyembuhan dengan se-nyawa kimia
Generasi : Suatu idea yang menyata-kan spontan bahwa kehidu-pan berasal dari bahan non hidup
Khamir : Fungus uniselular, yang ber-kembang biak dengan pem-bentukan tunas
Vaksin : Preparasi mikrobia yang te-lah dimatikan, dilemahkan untuk menginduksi immuni-tas
