SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI

Antony van Leeuwenhoek (1633-1723) mempelajari struktur mikroskopis dari biji, jaringan tumbuhan, dan invertebrata kecil dengan menggunakan mikroskop sangat sederhana dengan satu lensa jarak fokus yang sangat pendek perbesarannya antara 50-300 kali. Dari hasil studi nya tersebut diketahui dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil , animalculus adalah jenis-jenis mikroba seperti protozoa, algae, khamir, dan bakteri.

Teori dan Pendapat

1. Teori Abiogenesis

Teori ini menyatakan bahwa animalculus timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati . Doktrin Abiogenesis dianut sampai jaman Renaissance, kemajuan pengetahuan

mengenai mikroba mengakibatkan semakin lama doktrin ini semakin menjadi tidak terbukti.

2. Teori Biogenesis

Teori ini menyatakan bahwa animalculus terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara. Untuk mempertahankan pendapatnya, penganut teori membuktikan dengan berbagai percobaan, seperti yang dilakukan oleh :



a. Francesco Redi (1626-1697)

Francesco Redi melakukan percobaan dengan melihat adanya ulat di dalam daging busuk yang tidak akan berkembang biak apabila disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat. Ia menarik kesimpulan bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging, dan belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat bukan berasal dari daging itu sendiri.

b. Lazzaro Spallanzani (1729-1799)

Lazzaro Spallanzani melakukan percobaan dengan menggunakan air kaldu yang dipanaskan. Pada percobaannya tersebut, ternyata pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh . Ia menyimpulkan bahwa mikroba tidak muncul dengan sendirinya, perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut.

c. Louis Pasteur (1822-1895)

Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah udara mengandung mikrobia yang pembagiannya tidak merata, cara pembebasan cairan dan bahan-bahan dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi. Pasteurisasi (cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62oC), dan Sterilisasi (cara untuk mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan tinggi ).



Penemuan Bakteri Berspora

Jhon Tyndall (1820-1893) melakukan percobaan yang mendukung teori Louis Pasteur, yaitu dengan cara memanaskan cairan bahan organik dalam air garam yang mendidih selama 5 menit dan diletakkan di dalam ruangan bebas debu. Hasilnya cairan tersebut tidak akan membusuk dalam waktu berbulan-bulan dan apabila tanpa pemanasan maka akan terjadi pembusukan. Dari percobaan tersebut, ditemukan adanya Termolabil (tidak tahan pemanasan, saat bakteri melakukan pertumbuhan) dan Termoresisten (bakteri sangat tahan terhadap panas). Pada fase termoresisten, bakteri dapat membentuk endospora (Ferdinand Cohn, 1828-1898) maka dikenal dengan Tyndallisasi (pemanasan yang terputus dan diulang beberapa kali).

Teknik Kultur Murni

Merupakan Kultur yang hanya mengandung spesies tunggal, yaitu dengan cara :

a. Teknik Pengenceran (Louise Pasteur, et al)

Untuk memperoleh kultur tunggal dilakukan pengenceran

b. Metode Streak Plate (Robert Koch, 1843-1910)

Untuk memperoleh kultur tunggal dilakukan streak pada medium padat (misal agar adalah agen pemadat (gelling) yang digunakan sampai sekarang)





PERAN MIKROBA DALAM TRANSFORMASI BAHAN ORGANIK

Suatu bahan yang terdapat mikroba akan berubah susunan kimianya. Perubahan kimia yang terjadi adalah :

a. Fermentasi (pengkhamiran)

proses yang menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat

b. Pembusukan (putrefaction)

proses peruraian yang menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein.

C. Latour, Th. Schwann, dan F. Kutzing (tahun 1837) secara terpisah menemukan zat gula yang mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya khamir, mereka menyimpulkan bahwa perubahan gula menjadi alkohol dan CO2 merupakan fungsi fisiologis dari sel khamir. Teori ini ditentang oleh Jj. Berzelius, J. Liebig, dan F. Wahler, mereka berpendapat bahwa fermentasi dan pembusukan merupakan reaksi kimia biasa. Ini dibuktikan dengan berhasil disintesa nya senyawa organik urea dari senyawa anorganik (tahun 1812).

Lalu, Pasteur (1875-1876) meneliti tentang proses fermentasi dalam pembuatan anggur dari gula bit dan menghasilkan anggur yang masam, Hasil pengamatan Pasteur yaitu sebagian dari sel khamir diganti kedudukannya oleh sel lain yang berbentuk bulat dan batang dengan ukuran sel lebih kecil , dan ia menyimpulan bahwa adanya sel-sel yang lebih kecil mengakibatkan sebagian besar proses fermentasi alkohol didesak oleh proses fermentasi lain, yaitu fermentasi asam laktat. Pembuktikan penelitian Pasteur yaitu setiap proses fermentasi tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroba tertentu pula, yang spesifik untuk proses fermentasi tersebut. Sebagai contoh : fermentasi alkohol oleh khamir, fermentasi asam laktat oleh bakteri Lactobacillus, fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus .



PENEMUAN KEHIDUPAN ANAEROB

Penelitian Pasteur pada fermentasi asam butirat, ditemukan adanya proses kehidupan yang tidak membutuhkan udara, jika udara dihembuskan ke dalam bejana fermentasi butirat, proses fermentasi menjadi terhambat, bahkan dapat terhenti sama sekali. Dari hal tersebut kemudian dibuat 2 istilah, yaitu ANAEROB (mikroba yang tidak memerlukan Oksigen) dan AEROB (mikroba yang memerlukan Oksigen). Selain itu juga ada Fakultatif Anaerob (Mikroba yang mempunyai dua mekanisme untuk mendapatkan energi: Apabila ada Oksigen, energi diperoleh secara respirasi aerob, apabila tidak ada Oksigen energi diperoleh secara fermentasi anaerob).

Secara fisiologis, fermentasi digunakan unuk mengetahui oksigen diperlukan mikroba sebagai agensia untuk mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2 sebagai “respirasi aerob”, yang menghasilkan tenaga untuk kehidupan jasad dan pertumbuhannya. Mikroba lain dapat memperoleh tenaga dengan jalan memecahkan senyawa organik secara fermentasi anaerob, tanpa memerlukan Oksigen.



PENEMUAN ENZIM

Pernyataan Pasteur mengenai proses fermentasi yang merupakan proses vital untuk kehidupan, ditentang oleh Bernard (1875) yang menyatakan bahwa khamir dapat memecah gula menjadi alkohol dan CO2 karena mengandung katalisator biologis dalam selnya.

Buchner (1897) membuktikan gagasan Bernard dengan menggerus sel khamir dengan pasir dan gula yang hasilnya dibebaskan CO2 dan alkohol. Pembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai ENZIM. Penemuan ini membuka jalan ke perkembangan Biokimia Modern.



MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT

Pasteur (1875-1876) menemukan kerusakan pada minuman anggur oleh mikrobia yang disebut dengan penyakit bir. Diduga adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad tingkat tinggi. Bukti ditemukannya jamur penyebab : penyakit pada tanaman gandum (1813),tanaman kentang (1845),penyakit pada ulat sutera, dan penyakit kulit manusia.

Pada tahun 1850 ditemukan bakteri berbentuk batang dalam darah hewan yang sakit antraks, Davaine (1863-1868) membuktikan bahwa bakteri tersebut hanya terdapat pada hewan yang sakit, dan dapat ditularkan pada hewan yang sehat sehingga menimbulkan penyakit yang sama. Dan Robert Koch (1876) membuktian bahwa antraks disebabkan oleh bakteri sehingga ditemukan “Postulat Koch” yang merupakan langkah-langkah untuk membuktikan bahwa suatu mikroba adalah penyebab penyakit.

Postulat Koch, dalam bentuk umum adalah sebagai berikut:

1. Suatu mikroba yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap tingkatan penyakit

2. Mikroba tersebut dapat diisolasi dari jasad sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk biakan murni

3. Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat menimbulkan penyakit yang sama

4. Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut .





PENEMUAN VIRUS

Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri (cairan yang telah disaring dengan saringan bakteri) dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit mozaik masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang sehat , dan diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan bakteri yang dikenal sebagai VIRUS.

Untuk membuktikan penyakit yang disebabkan oleh virus dilakukan dengan Postulat River (1937), yaitu:

1. Virus harus berada di dalam sel inang

2. Filtrat bahan yang terinfeksi tidak mengandung bakteri atau mikroba lain yang dapat ditumbuhkan di dalam media buatan

3. Filtrat dapat menimbulkan penyakit pada jasad yang peka

4. Filtrat yang sama yang berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan kembali penyakit yang sama.





Teori Asal Mula Kehidupan

Didukung oleh S. Miller (1957) dan H. Urey (1954), Penelitiannya adalah sebagai berikut:

1. Bejana Miller diisi dengan gas CH4, NH3, H2O, dan H2.

2. Gas-gas tersebut dibiarkan bersirkulasi terus-menerus melalui loncatan bunga api listrik, kondensor, dan air mendidih

3. Seminggu kemudian ternyata menunjukkan terbentuknya senyawa organik seperti asam amino glisin dan alanin, serta asam organik seperti asam suksinat

4. Dengan merubah bahan dasar dan energi yang diberikan dalam aparat Miller, maka dapat disintesa senyawa-senyawa lain seperti polipeptida, purin, dan ATP

5. Makromolekul inilah yang diduga sebagai awal terbentuknya kehidupan.





PENGGUNAAN MIKROBA
Penggunaan mikroba untuk proses klasik

a. khamir untuk membuat anggur dan roti

b. bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir

c. bakteri asam asetat untuk vinegar

d. jamur Aspergillus sp. untuk kecap

e. jamur Rhizopus sp. untuk tempe
Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik

a. Penisilin oleh jamur Penicillium sp.

b. Streptomisin oleh Actinomysetes streptomyces sp.
Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru

a. karotenoid dan steroid oleh jamur

b. asam glutamat oleh mutan Corynebacterium glutamicum

c. pembuatan enzim amilase, proteinase, pektinase, dan lain-lain
Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern

a. pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia

b. penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin, dll.

5. Penggunaan mikroba di bidang pertanian : untuk pupuk hayati (biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan sebagainya

6. Penggunaan mikroba di bidang pertambangan

a. untuk proses leaching di tambang emas

b. desulfurisasi batubara

c. untuk proses penambangan minyak bumi

7. Penggunaan mikroba di bidang lingkungan : mengatasi pencemaran limbah organik/anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik