MICROBIOLOGI DASAR: 2014

PENGANTAR

Apa yang anda pikirkan ketika mendengar kata mikrobiologi? Anda pasti berpikir bahwa organisme sangat kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Anda mungkin juga berpikir tentang organisme yang hanya dapat dilihat melalui mikroskop. Anda mungkin juga berpikir tentang kuman yang dapat menimbulkan penyakit. Pikiran atau pendapat tersebut tidak salah, karena semuanya dipelajari dalam mikrobiologi. Jadi mikrobiologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari organisme kecil dan lingkungannya yang hidup di seluruh tempat di permukaan maupun perut bumi, termasuk di dalam tubuh kita. Ukuran mikroba dapat dilihat pada Gambar 1.1

Gambar 1.1 Ukuran sel berbagai mikroba bersel tunggal dari yang terkecil sampai yang terbesar

NILAI PENTING MIKROBIOLOGI

Mikroba (virus, arkhaea, bakteri, jamur, protozoa, dan alga; lihat Gambar 1.2) hidup di dalam, di atas, dan dekat tubuh kita. Mereka memiliki pengaruh signifikan bagi manusia dalam kesehatan dan lingkungan. Mereka menjadi model bagi kita untuk mempelajari proses kehidupan organisme lainnya.

Some examples of the types of microbes present in the environment

Gambar 1.2 Beberapa jenis mikroba seperti bakteri Escherichia coli (A), algae fotosintetik Cyanobacterium (B), jamur (C), virus Ebola (D), dan parasit protozoa (E)

Peranan Mikroba dalam Kesehatan

Jika kamu bertanya bagaimana mikroba dapat menyebabkan suatu penyakit? Pertama, penyakit dapat ditimbulkan oleh toksin yang dikeluarkan oleh patogen (mikroba penyebab penyakit). Kedua, penyakit dapat ditimbulkan oleh aktivitas pertumbuhan patogen tersebut. Ketiga penyakit ditimbulkan oleh sisa sel (endotoksin) patogen mati. Di USA pada tahun 1900 mortalitas bayi mencapai 50%. Pembunuh utamanya adalah patogen. Penemuan antibiotika dan vaksinasi dan perbaikan sanitasi mampu mengurangi angka kematian akibat patogen. Tabel 1.1 menyajikan daftar patogen penting pada manusia.

Tabel 1.1 Daftar patogen penting bagi Manusia

Mikroba/Patogen	Jenis	Problem Kesehatan
Rotavirus	Virus	Penyebab utama diare bayi di dunia
Parvovirus B19	Virus	Anemia
Cryptosporidium parvum	Parasit	Diare akut dan kronis
Ebola	Virus	Demam hemoragik Ebola / Pendarahaan dan gagal ginjal
Legionella pneumophila	Bakteri	Legionnaire / penyakit PS
Hanta virus	Virus	Demam hemoragik
Campylobacter jejuni	Bakteri	Diare
Human T-lymphotropic virus I (HTLV-I)	Virus	Kanker darah / leukemia
Toxic strains of Staphyloccus aureus	Bakteri	Toxic shock syndrome
Escherichia coli O157:H7	Bakteri	Hemolytic uremic syndrome
HTLV-II	Virus	Leukemia
Human immunodeficiency virus (HIV)	Virus	Acquired immune deficiency syndrome (AIDS)
Helicobacter pylori	Bakteri	Penyakit saluran pencernaan
Entercytozoon bieneusi	Parasit	Diare
Cyclospora cayetanensis	Parasit	Diare
Human herpesvirus-6 (HHV-6)	Virus	Penyakit kulit (skin rash)
Hepatitis E	Virus	Hepatitis
Ehrlichia chaffeensis	Bakteri	Infeksi mirip influenza
Guanarito virus	Virus	Demam hemoragik Venezuella

Negara-negara maju mampu mengurangi dengan cepat angka kematian akibat infeksi mikroba patogen, tetapi tidak demikian di negara-negara berkembang. Masih banyak dijumpai beberapa penyakit lama (DBD, diare, influenza) dan baru (AIDS dan Flu Burung) yang mampu mengurangi populasi penduduk. Mengetahui sumber kontaminasi dan pembatasan pertumbuhan patogen dalam makanan mampu megurangi angka kematian penyakit akibat patogen makanan (food-borne pathogens).

Penemuan antibiotika untuk mengontrol dan meminimalisir pertumbuhan mikroba (pada umumnya) dan patogen (pada khususnya) memberikan harapan terhadap penuruan angka kematian akibat infeksi patogen. Akan tetapi, pengunaan antibiotika yang tidak terkontrol ternyata menimbulkan masalah baru yaitu resistensi mikroba terhadap antibiotika. Staphylococcus aureus merupakan salah satu patogen resisten terhadap antibiotika yang sebelumnya efektif terhadap dirinya.

Manfaat Mikroba bagi Manusia

Mikrobiologi muncul pertama kali akibat keingintahuan manusia untuk mengatasi berbagai penyakit khususnya akibat infeksi patogen. Tidak dapat dipungkiri banyak mikroba yang menguntungkan manusia, tetapi tidak dipelajari secara intensif. Sadar atau tidak kita banyak mengkonsumsi makanan yang merupakan hasil aktivitas mikroba, bahkan kita juga mengkonsumsi mikroba (hidup) tersebut. Tempe, tauco, kecap, oncom, dan tape merupakan makanan hasil fermentasi mikroba khas Indonesia.

Selain sebagai fermentor, mikroba juga berperan dalam membantu hewan dan tumbuhan dalam pertumbuhannya. Bakteri rumen berperan penting dalam mendegradasi makanan (rumput-rumputan) hewan ruminansia, sehingga mudah dicerna dan diserap oleh pencernaan hewan tersebut. Bakteri bintil akar (Gambar 1.3) berperan penting sebagai penyedia nitrogen bagi tanaman leguminosa (kacang-kacangan).

Gambar 1.3 Akar tanaman kacang-kacangan yang terdapat bakteri bintil akar (kiri) dan yang tidak (kanan)

Peranan Mikroba dalam Lingkungan

Mikroba mampu hidup di semua jenis lingkungan dari lingkungan yang ekstrim (kiri; misalnya lingkungan bernilai pH<6) sampai lingkungan yang ekstrim (kanan; misalnya lingkungan bernilai pH>). Mikroba mampu hidup di perut bumi (daerah magma) maupun di dasar laut terdalam (sedimen palung laut). Mikroba juga berperan sebagai penyeimbang alam. Sebagai penyeimbang, mikroba mampu berperan sebagai produsen maupun dekomposer, sehingga rantai makanan tidak terputus.

Sebagai produsen mikroba mampu memfiksasi karbon dioksida menjadi sumber karbohidrat seperti dilakukan oleh sianobakteri Chlorella dan Spirogyra. Bahkan beberapa mikroba mampu menyediakan molekul organik bagi pertumbuhan tumbuhan. Salah satu molekul organik tersebut adalah amonia (NH₃) yang diproduksi oleh mikorba penambat nitrogen seperti Rhizobium dan Anabaena.

Mikroba sebagai Model Mempelajari Proses Kehidupan

Para ahli biologi sering mengunakan mikroba sebagai model dalam mempelajari proses kehidupan organisme lainnya (tumbuhan dan hewan). Seorang ahli ekologi sering menggunakan mikroba dalam mempelajari proses rantai makanan dan mengidentifikasi molekul hasil dekomposisi. Ahli biokimia sering mengunakan mikroba dalam mempelajari proses dan jalur-jalur metabolisme. Hampir semua proses pewarisan keturunan dan sifat molekul DNA & RNA dipelajari ahli genetika dari mikroba.

Mikroba memiliki keunggulan yang tidak dimiliki oleh hewan maupun tanaman dalam hal sebagai berikut

Struktur mikroba sederhana.
Pertumbuhan dan reproduksi mikroba sangat cepat.
Hanya memerlukan ruangan kecil.
Biaya relatif murah dan terjangkau.

Sehingga secara ekonomis dan ilmiah mikroba merupakan model yang sangat baik untuk mempelajari kehidupan.

Genetika menjadi berkembang pesat setelah penemuan struktur DNA dan transfer genetik yang menggunakan mikroba sebagai model. Biologi sel dan molekul juga sering mengunakan mikroba sebagai model mempelajari struktur dan aktivitas sel dan molekul. Teknik penentuan kekerabatan organisme sekarang menuju ke arah molekul yang mana berkembang dari penentuan kekerabatan mikroba.

CAKUPAN MIKROBIOLOGI

Mikrobiologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari makhluk hudup mikro. Oleh karena itu, cakupan mikrobiologi meliputi 2 hal yaitu variasi (species) mikroba dan variasi kajian ahli mikrobiologi.

Variasi Mikroba

Berdasarkan struktur sel, mikroba dibagi menjadi 2 jenis yaitu mikroba non-seluler dan mikroba seluler. Mikroba seluler dibagi menjadi mikroba prokariota dan eukariota.

Virologi

Virologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari virus. Virus merupakan mikroba non-seluler yang bersifat paogen. Terdapat perbedaan pendapat pada ahli biologi tentang virus. Pendapat pertama menyatakan virus bukan organisme, dia hanya sebuah partikel. Pendapat lainnya menyatakan virus adalah organisme karena dia mampu bereproduksi meskipun tidak independen. Oleh karena itu, virus adalah partikel hidup yang mampu menginfeksi sel dan hidup di dalamnya layaknya organisme. Mempelajari virus merupakan keniscayaan ahli biologi karena semua virus adalah parasit dan patogen baik bagi manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroba seluler. Beberapa virus yang penting bagi manusia adalah HIV, virus flu burung (H5N1), virus influenza, virus polio, dan virus mozaic tembakau.

Bakteriologi

Bakteriologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari bakteri (termasuk arkhaea). Bakteri merupakan mikroba prokariota bersel tunggal. Bakteri memiliki keanekaragaman yang menakjubkan, baik dari sisi species, biokimia, ekologi, dan patogenesis. Dari sisi species, bakteri merupakan mikroba yang paling sulit dikelompokkan karena struktur sel yang serupa dan mudah bermutasi sehingga mampu menimbulkan galur atau species baru. Dari sisi biokimia, bakteri memiliki variasi metabolisme yang kompleks. Metabolisme pada bakteri banyak yang mirip bahkan sama dengan hewan dan tumbuhan, tetapi terdapat metabolisme khas bakteri dan tidak dijumpai pada hewan maupun tumbuhan. Bakteri yang penting bagi manusia adalah E. coli, Streptococcus, Lactobacillus, Rhizobium, dan Klebsiella.

Mikologi

Mikologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari jamur (khamir, kapang, cendawan). Jamur merupakan mikroba eukariota bersel tunggal maupun banyak. Khamir merupakan jamur bersel tunggal, kapang merupakan jamur bersel banyak berbentuk filamen (kapas), sedangkan cendawan merupakan jamur bersel banyak berbentuk badan buah (fruiting bodies). Jamur yang penting bagi manusia adalah khamir Saccharomeces dan Candida, kapang Aspergillus dan Rhizopus, cendawanGanoderma.

Parasitologi

Parasitologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari mikroba parasit. Mikroba parasit ini meliputi protozoa dan jamur. Parasitologi tumpang tindih dengan protozoologi (mempelajari protozoa).

Variasi Kajian Mikroba

Variasi kajian mikroba meliputi kajian dasar, kesehatan, dan aplikasi. Kajian dasar mikroba meliputi biokimia dan fisiologi mikroba, genetika mikroba, dan ekologi mikroba. Kajian kesehatan mikroba meliputi imunologi, epidemologi, etiologi, kemoterapi, dan kontrol infeksi. Kajian aplikasi meliputi teknologi fermentasi, mikrobiologi lingkungan, mikrobiologi industri, mikrobiologi makanan, mikrobiologi farmasi, dan rekayasa genetika.

Biokimia dan fisiologi mikroba adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari proses metabolisme mikroba. Pada biokimia dan fisiologi mikroba yang dipelajari adalah substrat, proses, dan produk metabolisme pada mikroba dalam kondisi normal maupun terkondisi perlakuan. Genetika mikroba adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari genetika pada mikroba. Pada genetika mikroba yang dipelajari adalah proses informasi genetika secara normal maupun terkondisi perlakuan. Ekologi mikroba adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari lingkungan sekitar mikroba baik mikro maupun makro.

Imunologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari proses pertahanan sel inang terhadap infeksi patogen. Kemoterapi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari pengembangan molekul untuk terapi penyakit. Epidemiologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari frekuensi dan distribusi penyakit.

Teknologi fermentasi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari teknik-teknik fermentasi. Mikrobiologi lingkungan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari aplikasi mikroba dalam memperbaiki lingkungan baik akuatik, teresterial, dan udara. Mikrobiologi industri adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari aplikasi mikroba dalam produksi bahan aktif untuk keperluan industri. Mikrobiologi makanan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari keamanan makanan dan minuman segar maupun awetan dari kontaminasi mikroba. Mikrobiologi farmasi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari pengembangan produksi vaksin, antibiotika dan substansi lainnya dari mikroba. Rekayasa genetika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari teknik rekayasa DNA untuk menghasilkan substansi dan species unggul.

SEJARAH AWAL PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI

Pada 400 th SM Hippocrates, seorang dokter Yunani meletakkan dasar etika kedokteran dan sampai saat ini masih diberlakukan. Hippocrates yakin bahwa penyakit dapat tersebar melalui benda maupun pakaian yang terkontaminasi. Pada saat yang sama sejarahwan Yunani, Thucydides mengamati bahwa seorang yang telah sembuh dari serangan wabah mampu berdekatan dengan penderita wabah tanpa terserang wabah kembali. Pada 1 abad SM, Varo seorang penulis, menyatakan bahwa binatang kecil takterlihat dapat masuk ke tubuh melalui mulut dan hidung dan dapat menyebabkan suatu penyakit.

Pada tahun 1665, ilmuwan Inggris, Robert Hooke membuat mikroskop (2 lensa) dan mengunakannya untuk mengamati irisan sel gabus. Dia mencetuskan istilah sel sebagai ruang kecil.

Anthony van Leeuwenhoek, seorang pedagang dan perajin lensa menghasilkan lensa dengan kemampuan perbesaean sampai 300X dan bebas dari distorsi (Gambar 1.4). Dia mengamati (dengan lensanya) banyak benda bergerak dari air tergenang, orang sakit, dan cairan dari mulutnya dan menyebutnya sebagai animalcules. Selama bertahun-tahun dia mengamati berbagai mikroba (protozoa, alga, khamir, jamur, dan bakteri) dengan berbagai ukuran. Pada tahun 1670-an dia menulis hasil pengamatannya dan mengirimkan ke Royal Society di London. Setelah kematian Anthony van Leeuwenhoek tidak ada perkembangan mikrobiologi yang berarti. Hal ini karena lensa karyanya tidak tersebar luas.

Gambar 1.4 Desain lensa Anthony van Leeuwenhoek dan animalcules yang teramati

Teori Kuman (The Germ Teory of Disease)

Teori kuman menyatakan bahwa mikroba dapat menyerang organisme lain dan menyebabkan penyakit. Pada abad pertengahan banyak orang percaya bahwa cairan kaldu jika dibiarkan akan menjadi keruh karena sesuatu yang ada di dalam kaldu tersebut. Bahkan fakta menunjukkan bahwa penyebab keruhnya kaldu adalah mikroba, tetapi orang masih percaya bahwa worms (larva lalat atau belatung) berasal dari kaldu tersebut. Konsep demikian disebut Teori Generasi Spontan (Spontaneous Generation).

Gambar 1.5 Desain percobaan Francesco Redi untuk menumbangkan Teori Generasi Spontan

Usaha Penumbangan Teori Generasi Spontan

Francesco Redi, seorang dokter Italia melakukan penelitian tentang asal usul belatung dengan merancang percobaannya seperti terlihat di Gambar 1.5. Dari percobaannya Redi melihat bahwa belatung berasal dari telur lalat bukan dari daging. Akan tetapi, hasil penelitian Redi belum dapat menumbangkan Teori Generasi Spontan.

Lazzaro Spallanzani juga berusaha menumbangkan Teori Generasi Spontan dengan mendidihkan kaldu dan menyimpannya dalam wadah tertutup rapat selama berhari-hari dan kaldu tetap bening. Akan tetapi, usahanya masih belum dapat meyakinkan banyak orang.

Baik Redi maupun Spallanzani gagal menumbangkan Teori Generasi Spontan karena membuat pembatas antara bahan organik dengan udara bebas. Kekurangan ini diperbaiki oleh Louis Pasteur (Gambar 1.6), seorang kimiawan yang tertarik pada bidang fermentasi/mikrobiologi. Percobaan pasteur mirip dengan percobaan Spallanzani, tetapi berbeda desain wadah kaldunya. Pasteur mendisain labu leher angsa yang menyediakan kontak antara kaldu dan udara bebas (Gambar 1.7). Berdasarkan percobaan Pasteur tersebut Teori generasi Spontan tumbang.

Gambar 1.6 Louis Pasteur

Gambar 1.7 Desain percobaan Louis Pasteur dengan labu leher angsa

Kontribusi Pasteur

Selain menumbangkan Teori Generasi Spontan Pasteur mengembangkan teknik sterilisasi yang dikenal dengan nama Pasteurisasi. Pasteurisasi merupakan teknik sterilisasi minuman beralkohol (wine), tetapi kemudian dikembangkan untuk sterilisasi susu. Pasteur mengembangkan teknik sterilisasi ini karena banyak wine yang mengalami kontaminasi, sehingga rasa wine berubah menjadi asam.

Pasteur juga mengembangkan teknik vaksinasi. Vaksini pertama yang dikembangkan Pasteur adalah vaksin rabies. Vaksin rabies diperoleh dari sumsum tulang belakang kelinci. Vaksin rabies dicoba pertama kali ke hewan percobaan, kemudian dicoba ke seorang anak kecil yang terkena rabies. Selang beberapa hari anak tersebut sehat dan tidak mati.

Pada tahun 1894 Pasteur menjadi direktur sebuah institut penelitian di Paris. Dia mendidik dan melatih banyak orang menjadi ilmuwan handal. Pada tahun 1895 Pasteur meninggal, sebagai penghargaan institut yang pernah dipimpinnya dinamakan Institut Pasteur.

Kontribusi Koch

Robert Koch (Gambar 1.8) seorang dokter Jerman dan pernah dilatih di Institut Pasteur mencetuskan suatu postulat yang dikenal dengan nama Postulat Koch. Postolat Koch memberikan metode dalam memperkokoh Teori Kuman, Postulat Koch yaitu

Agen penyebab khusus harus dijumpai pada setiap kasus penyakit.
Organisme penyebab penyakit dapat diisolasi dalam kultur murni.
Inokulasi kultur tersebut ke orang sehat atau hewan harus menghasilkan penyakit yang sama.
Organisme penyebab penyakit dapat diisolasi dari orang atau hewan yang terinokulasi dan sama dengan kultur murninya.

Koch juga mengembangkan teknik isolasi dan pembuatan kultur murni dengan mengunakan substansi pemadat yaitu agar. Teknik ini diperoleh atas saran Angelina Fannie dan Walter Hesse.

Gambar 1.8 Robert Koch

Sejak diformulasikan Postulat Koch dan pemakaian agar, maka mikrobiologi berkembang menuju ke arah teknik dasar dalam mikrobiologi. Perkembangan teknik dasar mikrobiologi terangkum dalam Tabel 1.2

Tabel 1.2 Perkembangan teknik dasar mikrobiologi

Tahun	Penemu	Teknik yang Dikembangkan
1664	Robert Hooke	Membuat mikroskop pertama dan mendeskripsikan sel mati tumbuhan dan fruiting bodies cendawan
1673	Anthony van Leeuwenhoek	Membuat lensa berkemampuan memperbesar sampai 300X dan mendeskripsikan mikroba secara detail
1872	Ferdinand Julius Cohn	Mempublikasi tulisan tentang bakteri dan membuat skema klasifikasi Bacillus
1872	Oscar Brefeld	Menumbuhkan jamur dari spora di media gelatin
1872	Joseph Schoeter	Menumbuhkan koloni bakteri di potongan kentang
1877	Robert Koch	Mengembangkan teknik pewarnaan bakteri, fotografi bakteri, dan preparasi preparat
1881	Robert Koch	Mengembangkan media padat dan metode memperoleh kultur murni
1882	Angelina Fannie Walter Hasse	Mengembangkan agar sebagai pemadat media
1884	Hans Christian Grams	Mengembangkan teknik pewarnaan bakteri (pewarnaan Gram)
1887	Julius R. Petri	Mengembangkan teknik kultivasi di cawan petri
1915	M.H. McCrady	Mengembangkan teknik kuantitatif analisa sampel air dengan metode MPN

SEJARAH PERKEMBANGAN CABANG MIKROBIOLOGI

Pasteur. Koch dan ahli mikrobiologi lainnya tertarik pada mikroba secara umum, maka ahli mikrobiologi selanjutnya mulai mempersempit area permasalahan yang hendak dipelajari (spesialisasi). Persempitan area pemecahan masalah selain untuk mengontrol permasalahan juga untuk mengasah ketrampilan dan keahlian.

Imunologi

Penyakit tidak hanya tergantung pada mikroba penginfeksi, tetapi juga respons manusia (inang) terhadap invasi. Respons inang terhadap invasi patogen disebut sistem imun.

Pada awal abad 18 Eropa terjangkit wabah polio (smallpox). Wabah ini menakutkan karena angka mortalitas sebesar 25% pada dewasa dan 40% pada anak-anak. Seseorang yang pernah mengalami polio dan bertahan hidup memperoleh benjolan di kulitnya. Ashley Montagu, istri seorang duta besar Inggris untuk Turki menjadi orang pertama yang merasakan imunisasi pertama kali teknik imunisasi, yaitu penyuntuikan di lengan. Teknik ini disebut variolasi. Variolasi memiliki efek samping yaitu lesi kulit permanen. Tingkat fatalitas metode variolasi adalah 1-2%. Sampai saat ini resiko fatal pada imunisasi polio masih dijumpai, tetapi dengan angka yang relatif kecil 0,01%.

Edward Jener (1796) melihat bahwa seorang pemeras susu yang terkena polio sapi (cowpox) tidak pernah terkena polio. Oleh karena itu, dia menyuntikkan polio sapi ke anaknya, dan anaknya tetap sehat. Selanjutnya dia malakukannya pada anak berusia 8 tahun lainnya. Teknin Jener ini disebut vaksinasi. Teknik Jener merupakan teknik stimulasi sistem imun inang terhadap patogen lemah, sehingga memberikan pengalam sistem imun ketika menghadapi patogen lebih kuat dan mampu mengalahkannya.

Elie Metchnicoff, seorang ahli zoologi Rusia menemukan sel-sel pemakan mikroba di dalam tubuh manusia. Dia menamakan fagosit yang artinya sel pemakan. Dia mengembangkan beberapa vaksin.

Virologi

Virologi muncul ketika patogen saat itu hanya bakteri dan mampu difiltrasi. Akan tetapi, ketika filtrat masih mengandung patogen, maka dimulailah investigasi terhadap agen penginfeksi lolos filtrasi bakteri. Martinus Beijerinck seorang ahli botani mulai meneliti filtrat yang masih mengandung patogen.

Beijerinck pertama kali mendeskripsikan virus, tetapi saat itu nama virus sudah digunakan sebagai agen penginfeksi umum. Beijerinck, ahli mikrobiologi Belanda memperkenalkan istilah molekul patogenik untuk merujuk virus. Wendell Stanley (1935), ilmuwan USA mampu mengkristalisasi virus mosaik tembakau. Kristal virus tersebut mengandung asam ribonukleat (RNA). Pada tahun 1952 ahli biologi USA Alfred Hershey dan Martha Chase mampu mengisolasi material genetik lainnya dari virus yaitu DNA.

Kemoterapi

Paul Ehrlich (1878) ahli biologi Jerman menyatakan bahwa pewarna atau kemikalia lainnya mampu membunuh sel mikroba tetapi tidak membunuh sel hewan. Ehrlich mengusulkan istilah kemoterapi untuk teknik membunuh mikroba. Ehrlich mempelajari teknik kemoterapi tehadap syphilis dan dia melakukannya selama 17 tahun. Akhirnya dia menemukan agen kemoterapi terhadap syphilis yaitu salvarsan. Salvarsan merupakan agen ke 606 yang dicobakan Ehrlich terhadap bakteri Treponema pallidum dan terbukti efektif.

Pada tahun 1922 Alexander Fleming, seorang dokter Skotlandia menemukan lisosim (enzim) mampu membunuh sel bakteriPada tahun 1928 Fleming menemukan bahwa kapang Penicillium mampu menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus yang berada didekatnya. Dia mampu mengidentifikasi substansi penghambat bakteri, yaitu penisilin. Akan tetapi, isolasi penilsilin sangat sulit. Howard Florey dan Ernst Chain, seorang ahli patologi Australia mampu mengisolasi dan memproduksi penisilin dan menjadi kemoterapi utama selama Perang Dunia II. Ketiganya memperoleh Nobel bidang fisiologi & kedokteran pada tahun 1945.

Isolasi Mikroba dari Lingkungan

Martinus Beijerinckmengembangkan berbagai media untuk isolasi berbagai bakteri. Dengan membuang molekul tertentu atau menumbuhkannya pada kondisi tertentu, maka dapat diperoleh beberapa bakteri tertentu yang mampu tumbuh dan mencegah pertumbuhan bakteri lainnya. Beijerinck mengembangkan teknik isolasi bakteri penambat nitrogen aerob, yaitu dengan meniadakan nitrogen di media tetapi menyediakan nitrogen di udara. Dia mampu mengisolasi bakteri penambat nitrogen aerob yaitu Azotobacter. Dengan teknik serupa Beijerinck mampu mengisolasi bakteri pereduksi sulfat aerob seperti Lactobacillus, alga hijau, dan mikroba lainnya.

Sergei Winogradsky juga tertarik pada bakteri tanah, khususnya bakteri yang terlibat dalan siklus nitrogen dan sulfur. Dia mampu mengisolasi bakteri yang terlibat dalam siklus nitrogen dan sulfur. Winogradsky juga mampu mengisolasi bakteri pengoksidasi sulfat dan pemakan hidrogen sulfida, yaitu Beggiatoa. Pada saat mempelajari Beggiatoa dia menemukan bahwa Beggiatoa mampu menyintesis karbon organik dari karbon dioksida. Oleh karena itu dia mengusulkan istilah autotrof untuk bakteri yang mampu menyintesis karbon organik dari karbon dioksida.

Berdasarkan kinerja Beijerinck dan Winogradsky, maka timbul antusiasme dalam mengklasifikasikan bakteri seperti pada hewan dan tumbuhan yang pernah dilakukan Linnaeus. Pada tahun 1909 Sigurd Orla Jensen mengusulkan skema klasifikasi bakteri berdasarkan fungsi dan kemampuan bakteri. Usulan tersebut bergulir dan menghasilkan suatu manual identifikasi dan klasifikasi bakteri yang diberi nama Bergey’s manual of Determinative Bacteriology (1923).

Perkembangan identifikasi dan klasifikasi bakteri cukup pesat dengan diterimanya teknik perbandingan material genetik yang diusulkan oleh Brian McCarthy dan E.T. Bolton pada tahun 1961 untuk melacak hubungan kekerabatan (filogeni). Carl Woese mengunakan komparasi material RNA 16S ribosom sebagai kunci menentukan filogeni. Teknik ini dipakai sebagai karakter utama penentuan hubungan kekerabatan pada bakteri dan mikroba prokariota lainnya. Carl Woese mengusulkan Kerajaan baru yaitu Arkhaea untuk bakteri bakteri ekstrim berdasarkan urutan RNA 16S ribosom.

Genetika Mikroba

Pada tahun 1928 Frederick Griffith, seorang ilmuwan Inggris menemukan bahwa bakteri dapat berubah dari non-patogen menjadi patogen secara alami. Percobaan Griffith menunjukkan bahwa tikus yang diinjeksi bakteri non-patogen hidup dan bakteri patogen mati, mengalami kematian. Hasil isolasi bakteri pada tikus tersebut hanya menghasilkan bakteri patogen. Proses perubahan ini diusulkan oleh Griffith sebagai transformasi. Selanjutnya, pada tahun 1940 Oswald Avery, Maclyn McCarthy dan Colin MacLeod menunjukkan bahwa yang bertanggung jawab terhadap proses transformasi adalah DNA.

Setelah penemuan struktur DNA oleh james D. Watson dan Francis Crick, maka perkembangan mikrobiologi menjadi luar biasa dan menuju era genetika molekul. James D. Watson dipercaya sebagai Ketua dalam proyek genom manusia (Human Genome Project). Proyek ini dianggarkan sebesar USD 3 milyar selama 15 tahun dan dikerjakan oleh semua ahli genetika molekul di dunia. Proyek ini bertujuan untuk memetakan urutan DNA manusia. Dengan demikian dapat diketahui lokus-lokus DNA yang mengalami mutasi yang bertanggung jawab terhadap fenotip dan genotip mutan.

Tugas

Setelah anda mebaca materi diatas buatlah analisis refleksi dari materi tersebut sesuai pemahaman Anda masing-masing! PENGANTAR