BAB 1. 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.

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 ManusiaMikroba/Patogen Jenis Problem Kesehatan

Rotavirus Virus Penyebab utama diare bayi di duniaParvovirus B19 Virus Anemia Cryptosporidium parvum Parasit Diare akut dan kronisEbola Virus Demam hemoragik Ebola /

Pendarahaan dan gagal ginjal Legionella pneumophila Bakteri Legionnaire / penyakit PSHanta virus Virus Demam hemoragikCampylobacter 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 syndromeHTLV-II Virus Leukemia Human immunodeficiency virus (HIV)

Virus Acquired immune deficiency syndrome (AIDS)

Helicobacter pylori Bakteri Penyakit saluran pencernaanEntercytozoon bieneusi Parasit DiareCyclospora cayetanensis Parasit DiareHuman herpesvirus-6 (HHV-6)

Virus Penyakit kulit (skin rash)

Hepatitis E Virus HepatitisEhrlichia chaffeensis Bakteri Infeksi mirip influenzaGuanarito 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

1. Struktur mikroba sederhana.

2. Pertumbuhan dan reproduksi mikroba sangat cepat.

3. Hanya memerlukan ruangan kecil.

4. 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

1. Agen penyebab khusus harus dijumpai pada setiap kasus penyakit.

2. Organisme penyebab penyakit dapat diisolasi dalam kultur murni.

3. Inokulasi kultur tersebut ke orang sehat atau hewan harus menghasilkan

penyakit yang sama.

4. 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 mikrobiologiTahun 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 FannieWalter 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 petri1915 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.