Ilmu
ilmiah tentang mikrobiologi hanya 200 tahun yang lalu, kemudian penemuan
terbaru tentang DNA Mycobacterium
tuberculosis pada mumi Mesir yang berusia 3000 tahun mengingatkan kita
bahwa mikroorganisme sudah ada disekeliling kita sejak lama. Faktanya nenek
moyang bakteri merupakan kehidupan sel yang pertama muncul di muka bumi.
Meskipun kita tahu relatif sedikit bahwa apa yang orang-orang sebelumnya
pikirkan mengenai sebab akibat, penularan, penanganan wabah, sejarah beberapa
ratus tahun yang lalu sudah diketahui dengan jelas.
Observasi Pertama
Satu
penemuan paling penting dalam sejarah biologi terjadi pada tahun 1665 dengan bantuan
mikroskop yang relatif sederhana. Setelah mengamati irisan tipis sumbat gabus,
seorang berkebangsaan Inggris, Robert Hooke, melaporkan pada dunia bahwa
struktur kehidupan terkecil adalah “kotak kecil,” atau “sel,” seperti yang dia
sebutkan. Menggunakan mikroskop yang sudah Dia tingkatkan sendiri (menggunakan
dua set lensa), Hooke mampu melihat sebuah sel. Penemuan Hooke menandai awal teori sel—teori bahwa semua bentuk kehidupan tersusun atas sel.
Investigasi lanjutan menuju struktur dan fungsi dari sel kemudian didasarkan
pada teori ini.
Mikroskop
Hooke dulunya mampu menampilkan sel besar, kekurangan akan resolusi yang
memungkinkannya untuk melihat mikroba dengan lebih jelas. Pedagang
berkebangsaan Belanda dan ilmuwan amatir Anton van Leeuwenhoek mungkin
merupakan orang pertama yang mengamati mikroorganisme hidup melalui lensa
pembesar dari lebih 400 mikroskop yang ia buat. Antara tahun 1673 dan 1723, Dia
menulis serangkaian surat kepada Perkumpulan Kerajaan London menjelaskan
“molekul hewan” yang dilihatnya melalui mikroskop berlensa tunggalnya. Van
Leeuwenhoek membuat gambaran jelas tentang “molekul hewan” pada air hujan,
kotorannya sendiri, dan bahan yang ditemukan di giginya. Gambar ini kemudian
teridentifikasi sebagai bakteri dan protozoa.
Debat
Dalam Teori Generasi Spontan
Setelah
Van Leeuwenhoek menemukan dunia mikroorganisme yang sebelumnya “tidak
terlihat”, komunitas ilmuwan saat itu menjadi tertarik akan asal dari mahluk
hidup kecil ini. Hingga pertengahan kedua abad sembilan belas, banyak ilmuwan
dan filsuf meyakini bahwa beberapa bentuk kehidupan dapat muncul secara
tiba-tiba (spontan) dari benda yang tidak hidup; mereka menyebut ini sebagai
proses hipotesis generasi spontan.
Tidak banyak dari lebih 100 tahun yang lalu, orang-orang umumnya percaya bahwa
kodok, ular dan tikus lahir dari tanah yang lembap; lalat timbul dari pupuk;
dan belatung, larva dari lalat, lahir dari bangkai yang membusuk.
Bukti Pro dan Kontra
Musuh
besar teori generasi spontan, dokter berkebangsaan Italia Fransisco Redi pada
tahun 1668 (bahkan sebelum Van Leeuwenhoek menemukan kehidupan mikroskopis)
memperagakan bahwa belatung tidak muncul secara tiba-tiba dari bangkai yang
membusuk. Redi mengisi dua toples dengan daging yang membusuk . Toples pertama
dibiarkan tidak tertutup; lalat hinggap dan meletakkan telurnya pada daging dan
telur tumbuh menjadi larva. Toples kedua ditutup, dan karena lalat tidak bisa
meletakkan telurnya pada daging, tidak ada belatung yang muncul. Tetap saja,
lawan Redi belum yakin; mereka mengklaim bahwa udara segar dibutuhkan untuk
generasi spontan. Jadi Redi menyiapkan eksperimen kedua, dengan cara menutup
toples dengan kain kasa selain menutupnya. Tidak ada larva yang muncul dalam
toples berpenutup kain kasa, bahkan udara pun dapat masuk. Belatung hanya
muncul pada saat lalat dibiarkan masuk untuk bertelur pada daging.
Hasil
percobaan Redi merupakan serangan serius pada kepercayaan yang telah lama
dipertahankan bahwa bentuk kehidupan besar dapat muncul dari yang tidak hidup.
Bagaimanapun juga banyak ilmuwan yang masih mempercayai bahwa organisme kecil,
seperti “molekul hewan” van Leeuwenhoek, cukup sederhana untuk dibangkitkan
dari benda tak hidup.
Kasus
generasi spontan tentang mikroorganisme mulai menguat pada tahun 1745, ketika
John Needham, seorang berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa bahkan setelah dia
memanaskan cairan nutrisi (kaldu ayam dan kaldu jagung) sebelum menuangkannya
ke dalam labu tertutup, cairan yang mulai dingin akan dipenuhi mikroorganisme.
Needham mengklaim bahwa mikroba tumbuh secara tiba-tiba dari cairan. Dua puluh
tahun kemudian, Lazzaro Spallanzani, seorang ilmuwan berkebangsaan Italia,
mengusulkan bahwa mikroorganisme dari udara mungkin saja masuk pada cairan
Needham setelah dipanaskan. Spallanzani menunjukkan bahwa cairan nutrisi
dipanaskan setelah ditutup dalam labu
tidak menumbuhkan mikroba.Jawaban Needham dengan mengkalim “sumber tenaga untuk
hidup” yang diperlukan untuk generasi spontan telah dihancurkan oleh panas dan
tetap di luar labu dihalangi oleh tutupnya.
“Kekuatan
untuk hidup” yang sulit dijelaskan ini memberikan kepercayaan lebih sesaat
setelah eksperimen Spallanzani, saat Anton Laurent Lavoisier menunjukkan
pentingnya oksigen untuk kehidupan. Pengamatan Spalllanzani dijatuhkan bahwa
oksigen tidak cukup dalam labu untuk mendukung kehidupan mikrobia.
Teori Biogenesis
Isu
tersebut belum terpecahkan pada tahun 1858, ilmuwan berkebangsaan Jerman Rudolf
Virchow menantang kasus generasi spontan dengan konsep biogenesis, mengklaim bahwa sel hidup hanya dapat muncul dari sel
hidup yang sudah ada sebelumnya. Argumen tentang generasi spontan berlanjut
hingga tahun 1861, ketika isu tersebut dipecahkan oleh ilmuwan berkebangsaan
Prancis Louis Pasteur.
Dengan
serangkaian eksperimen yang cerdas dan meyakinkan, Pasteur endemonstrasikan
bahwa mikroorganisme hadir di udara dan dapat mengkontaminasi larutan yang
steril, namun udara itu sendiri tidak mampu untuk menciptakan mikroba. Dia
mengisi beberapa labu berleher pendek dengan kaldu sapi dan kemudian memanaskan
isinya. Beberapa hari kemudian, labu tersebut terkontaminasi oleh mikroba.
Beberapa dibiarkan terbuka dan menjadi dingin. Labu lainnya, ditutup setelah
dipanaskan, bebas dari mikroorganisme. Dengan hasil eksperimen ini, Pasteur
beralasan bahwa mikroba di udara merupakan agen yang bertanggung jawab dalam
kontaminasi bahan tidak hidup seperti kaldu dalam labu Needham.
Pasteur
kemudian menempatkan kaldu dalam labu berleher panjang, ujung terbuka dan membengkokkan lehernya
berbentuk kurva-S. Isi dari labu ini kemudian dipanaskan dan didinginkan. Kaldu
dalam labu tidak membusuk dan tidak menunjukkan tanda-tanda kehidupan, bahkan
setelah berbulan-bulan. Desain unik Pasteur membuat udara dapat masuk ke dalam
labu, namun bengkokan leher tersebut memerangkap semua mikroorganisme yang
melayang di udara yang bisa melakukan kontaminasi pada kaldu. (Beberapa bejana
asli ini masih ditampilkan di Institut Pasteur di Paris. Labu ini telah
ditutup, namun labu tersebut tidak menunjukkan tanda kontaminasi lebih dari 100
tahun kemudian.)
Pasteur
menunjukkan bahwa mikroorganisme dapat hadir di bahan yang tidak hidup—padatan,
cairan, dan di udara. Terlebih lagi dia mendemosntrasikan secara konklusif
bahwa kehidupan mikrobia dapat dihancurkan dengan panas dan metode dapat
ditemukan untuk menangkal akses mikroorganisme yang melayang di udara menuju ke
lingkungan yang mengandung nutrien. Penemuan ini membentuk teknik aseptik dasar, teknik yang mencegah kontaminasi dari
mikroorganisme yang tidak diinginkan,
yang sekarang menjadi perlakuan standar di laboratorium dan banyak
prosedur medis. Teknik aseptik modern menjadi syarat utama dan hal yang paling
penting yang memulai pembelajaran ahli mikrobiologi.
Pekerjaan
Pasteur menyediakan bukti bahwa mikroorganisme tidak dapat dilahirkan dari
kekuatan mistis yang hadir pada bahan yang tidak hidup. Selain itu, kemunculan
kehidupan yang “spontan” pada larutan yang tidak hidup dapat berkaitan dengan
mikroorganisme yang sudah hadir di udara atau di dalam cairan itu sendiri.
Ilmuwan sekarang mempercayaibahwa bentuk generasi spontan mungkin saja terjadi
saat Bumi primitif ketika kehidupan pertama dimulai, namun mereka setuju bahwa hal
tersebut tidak terjadi pada kondisi lingkungan sekarang ini.
Tahun
Keemasan Mikrobiologi
Untuk
kira-kira 60 tahun, permulaan kerja Pasteur, ada ledakan penemuan-penemuan
dalam mikrobiologi. Periode antara tahun 1857 hingga 1914 sewajarnya dinamakan
Tahun Keemasan Mikrobiologi. Selama periode ini, kemajuan pesat, berujung
tombak Pasteur dan Robert Koch, menuju penetapan mikrobiologi sebagai ilmu
ilmiah. Penemuan selama tahun tersebut termasuk kedua agen penyakit dan peran
imunitas dalam mencegah dan menangani penyakit. Selama periode prduktif ini,
ahli mikrobiologi belajar tentang aktivitas kimia dari mikroorganisme,
meningkatkan teknik mikroskopi dan menumbuhkan mikroorganisme, dan vaksin yang
dikembangkan dan teknik pembedahan. Beberapa kejadian besar tejadi selama Masa
Keemasan Mikrobiologi.
Fermentasi dan Pasteurisasi
Satu
dari langkah kunci penetapan hubungan antara mikroorganisme dan pengendalian
penyakit terjadi ketika satu kelompok pedagang Prancis bertanya kepada Pasteur
untuk mencari tahu mengapa wine dan bir menjadi asam. Mereka mengharapkan
pengembangan sebuah metode yang akan mencegah kerusakan ketika minuman itu
dikirim dalam jarak jauh. Di waktu yang sama, banyak ilmuwan percaya bahwa
udara merubah cairan ini menjadi alkohol. Pasteur malah menemukan bahwa
mikroorganisme yang disebut ragi mengubah gula menjadi alkohol pada kondisi
yang tidak ada udara. Proses ini disebut fermentasi,
digunakan untuk membuat wine dan bir. Pengasaman dan kerusakan disebabkan oleh
mikroorganisme berbeda yang disebut bakteria. Pada kehadiran udara, bakteri
mengubah alkohol pada minuman menjadi vinegar (asam asetat/cuka).
Solusi
Pasteur pada masalah kerusakan adalah dengan memanaskan bir sudah cukup untuk
membunuh hampir semua bakteri yang menyebabkan kerusakan. Proses ini disebut pasteurisasi, sekarang ini biasa
digunakan untuk mengurangi kerusakan dan membunuh bekteri yang bisa berbahaya
dalam susu seperti dalam beberapa minuman beralkohol. Penunjukan hubungan
kerusakan makanan dan mikroorganisme merupakan suatu langkah besar yang
menetapkan hubungan antara penyakit dan mikroba.
Teori Kuman Penyakit
Seperti
yang telah kita lihat, fakta bahwa banyak macam penyakit berhubungan dengan
mikroorganisme tidak diketahui hingga pastinya baru-baru ini. Sebelum masa
Pasteur, perlakuan efektif untuk banyak penyakit ditemukan dengan sistem uji
coba dan kesalahan, namun penyebabnya tidak diketahui.
Realisasi
bahwa ragi memainkan peran penting pada fermentasi merupakan mata rantai
pertama antara aktivitas mikroorganisme dan perubahan fisika dan kimia pada
bahan organik. Penemuan ini mengingatkan ilmuwan pada mungkinnya mikroorganisme
dapat memiliki hubungan yang sama dengan tumbuhan dan hewan—secara spesifik,
mikroorganisme mungkin saja menyebabkan penyakit. Ide ini dikenal sebagai teori kuman penyakit.
teori
kuman merupakan konsep yang sulit untuk diterima banyak orang karena sejak
beraba-abad silam penyakit dipercaya menjadi suatu hukuman untuk seorang
kriminal atau berkelakuan buruk. Ketika seluruh penghuni desa menjadi sakit,
orang-orang sering menyalahkan penyakit iblis muncul sebagai bau busuk dari
selokan atau uap beracun dari rawa-rawa. Banyak orang yang lahir pada masa
Pasteur membayangkan bahwa mikroba “tak terlihat” dapat berpindah melewati
udara untuk menginfeksi tanaman dan hewan atau tersisa pada pakaian dan tempat
tidur untuk dipindahkan dari satu orang ke yang lainnya. Namun secara
berangsur-angsur ilmuwan mengumpulkan informasi untuk mendukung teori kuman
yang baru.
Pada
tahun 1865, Pasteur dipanggil untuk membantu melawan penyakit cacing sutera,
yang mengganggu industri sutera di seluruh Eropa. Di tahun sebelumnya, pada
tahun 1835, Agostino Bassi, ahli mikroskop amatir, membuktikan bahwa penyakit
cacing sutera lain disebabkan oleh jamur. Menggunakan data yang diperoleh dari
Bassi, Pasteur menemukan bahwa infeksi yang terbaru disebabkan oleh protozoa,
dan dia mengembangkan metode pengenalan hama ngengat ulat sutera.
Pada
tahun 1860-an, Joseph Lister, seorang ahli bedah berkebangsaan Inggris,
menerapkan teori kuman pada prosedur medis. Lister sadar bahwa pada tahun
1840-an, dokter berkebangsaan berkebangsaan Hungaria Ignaz Semmelweis telah
mendemonstrasikan, yang pada waktu tersebut ia tidak membersihkan (desinfek)
tangannya, secara rutin memindahkan infeksi (demam tinggi pada anak) dari satu
pasien mengandung ke yang lainnya. Lister juga mendengar kerja Pasteur
menghubungkan mikroba ke penyakit hewan. Desinfektan tidak digunakan waktu itu,
namun Lister tahu bahwa Fenol (asam karbolat) membunuh bakteri, jadi dia mulai
memberi fenol pada luka bedah. Perlakuan
ini mengurangi kejadian infeksi dan kematian. Teknik Lister merupakan usaha
paling dini untuk mengendalikan infeksi yang disebabkan oleh mikroorganisme.
Faktanya, temuan beliau membuktikan bahwa mikroorganisme menyebabkan infeksi
pada luka bedah.
Bukti
pertama bahwa bakterilah yang sebenarnya menyebabkan penyakit datang dari
Robert Koch, dokter berkebangsaan Jerman, merupakan pesaing muda Pasteur dalam
menemukan penyebab anthrax, penyakit yang menghancurkan ternak dan biri-biri di
Eropa. Koch menemukan bakteri berbentuk batang yang sekarang ini dikenal sebagai
Bacillus anthracis di darah hewan
ternak yang mati karena anthrax. Dia menumbuhkan bakteri pada nutrien dan
menyuntikkan sampel kulutr tersebut ke hewan yang sehat. Ketika hewan ini sakit
dan mati, Koch mengisolasi bakteri di daraha tersebut dan membandingkannya
dengan bakteri yang ia kultur sebelumnya. Dia menemukan bahwa kedua sampel
darah mengandung bakteri yang sama.
Demikian
Koch menetapkan urutan langkah eksperimental untuk mengaitkan antara mikroba
spesifik dengan penyakit spesifik. Langkah ini sekarang dikenal sebagai postulat Koch. Selama 100 tahun
terakhir, kriteria yang sama telah sangat berguna dalam penyelidikan untuk
membuktikan mikroorganisme spesifik penyebab banyak penyakit.
Vaksinasi
Kadang
prosedur perlakuan pencegahan dikembangkan sebelum ilmuwan tahu cara kerjanya.
Vaksin cacar merupakan contohnya. Pada bulan Mei, tahun 1976, hampir 70 tahun
sebelum Koch menetapkan mikroorganisme spesifik penyebab anthrax, Edward
Jenner, dokter muda berkebangsaan Britania, memulai eksperimen untuk mencari
tahu jalan untuk melindungi orang-orang dari penyakit cacar.
Wabah
cacar sangat ditakuti. Pada waktu tertentu menyerang ke Eropa, dan kemudian
membunuh 90% suku Indian di Amerika tepatnya di East Coast saat penduduk asli
Eropa membawa infeksi ke Dunia yang Baru.
Ketika
wanita muda pemerah susu memberitahu Jenner bahwa dia tidak bisa tertular cacar
karena dia sudah terkena cacar sapi—penyakit yang lebih ringan—dia memutuskan
untuk menggunakan cerita tersebut untuk diuji coba. Pertama-tama Jenner mengumpulkan
kikisan dari luka melepuh cacar sapi. Kemudian dia menyuntikkan bahan
terjangkit cacar sapi kepada relawan berumur-8-tahundengan menggores lengan
orang tersebut dengan jarum yang terjangkit cacar sapi. Goresan berubah menjadi
benjolan yang membesar. Beberapa hari kemudian, si relawan menderita gejala
cacar sapi ringan namun pulih dan tidak
pernah lagi terkena baik cacar sapi dan cacar. Proses ini disebut vaksinasi, dari bahasa latin vacca, yang berarti sapi. Pasteur
memberi nama ini demi menghormati pekerjaan Jenner. Perlindungan dari penyakit
yang diberikan oleh vaksinasi (atau dengan penyembuhan dari penyakit itu
sendiri) disebut imunitas.
Bertahun-tahun
setelah eksperimen Jenner, kira-kira tahun 1880, Pasteur menemukan bagaimana
vaksinasi bekerja. Dia menemukan bahwa bakteri penyebab penyakit kolera pada
unggas yang berdampak kehilangan kemampuannya untuk menyebabkan penyakti
(kehilangan sifat virulen atau
menjadi avirulen) setelah ditumbuhkan
dalam laboratorium pada waktu yang lama. Bagaimanapun juga, bakteri penyebab
kolera—dan mikroorganisme lain dengan penurunan sifat virulen—mampu
mempengaruhi imunitas melawan infeksi berikutnya dengan bagian pengimbang sifat
virulen-nya. Penemuan kejadian ini
menyajikan sebuah petunjuk kepada kesuksesan eksperimen Jenner dengan cacar
sapinya. Baik cacar dan cacar sapi disebabkan oleh virus. Walaupun demikian
virus cacar sapi bukan hasil pekerjaan laboratorium atas virus cacar, cacar
sapi sangat berkaitan dengan virus cacar yang mampu mempengaruhi imunitas atas
kedua virus tersebut. Pasteur menggunakan istilah vaksin untuk kultur mikroorganisme avirulen untuk digunakan pada
penyuntikan pencegahan.
Eksperimen
Jenner menandai awal mula budaya Barat bahwa agen virus hidup—virus cacar
sapi—digunakan untuk menghassilkan imunitas. Dokter berkebangsaan Cina telah
melakukan imunisasi pasien dengan mengambil sisik dari jerawat dari penderita
cacar ringan, menghaluskan sisik
tersebut menjadi bubuk halus, dan memasukka bubu tersebut ke dalam hidung seseorang
untuk dilindungi.
Diterjemahkan dari:
Tortora, 2010. Microbiology 10th Edition. Benjamin Cummings: San Francisco.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar