Sejarah Mikrobiologi

Diposkan oleh Abdul Muhaimin on senin, 07-03-2011

Label : Sejarah

Antoni van Leeuwenhoek

            Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari organisme hidup yang berukuran sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang melainkan dengan bantuan mikroskop. Organisme yang sangat kecil ini disebut sebagai mikroorganisme, atau kadang-kadang disebut sebagai mikroba, ataupun jasad renik.

           Dunia mikroorganisme terdiri dari 5 kelompok organisme, yaitu bakteri, protozoa, virus, algae, dan cendawan. Mikroorganisme sangat erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Beberapa diantaranya bermanfaat dan yang lain merugikan. Mikroorganisme yang bermanfaat antara lain: yang menghuni tubuh (flora normal), beberapa mikroorganisme yang terlibat dalam proses fermentasi makanan: pembuatan keju, anggur, yoghurt, tempe/oncom, kecap, dll, produksi penisilin, sebagai agens biokontrol, serta yang berkaitan dengan proses pengolahan limbah. Mikroorganisme yang merugikan, antara lain yang sering menyebabkan berbagai penyakit (hewan, tumbuhan, manusia), diantaranya: flu burung yang akhir-akhir ini menggemparkan dunia termasuk Indonesia, yang disebabkan oleh salah satu jenis mikroorganisme yaitu virus. Selain itu, juga terdapat beberapa jenis mikroorganisme yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan.

         Pada abad ke-17 ditemukan salah satu musuh terbesar tubuh manusia: bakteri. Penemuan ini pada akhirnya membuat orang sadar bahwa paparan terhadap mikroorganisme tertentu dapat menyebabkan penyakit. Penemuan ini juga mendasari teori baru tentang antiseptik yang secara dramatis berhasil menekan angka kematian akibat pembedahan.

Definisi mikroba adalah sebagai ilmu yang mempelajari tentang organisme mikroskopis.

Mikrobiologi berasal dari bahasa Yunani, mikros = kecil, bios = hidup dan logos = ilmu. Ilmuwan menyimpulkan bahwa mikroorganisme sudah dikenal lebih kurang 4 juta tahun yang lalu dari senyawa organik kompleks yang terdapat di laut, atau mungkin dari gumpalan awan yang sangat besar yang mengelilingi bumi. Sebagai makhluk hidup pertama di bumi, mikroorganisme diduga merupakan nenek moyang dari semua makhluk hidup. 

 Asal-usul Kehidupan mikroorganisme

               Asal usul kehidupan mikroorganisme diawali dengan kegemaran seorang ilmuwan bernama Leeuwenhoek yang mengamati mikroorganisme pada air hujan, air laut, dan kotoran gigi. Ternyata pada berbagai bahan tadi banyak ditemukan jasad renik, diantaranya protozoa, khamir, dan bakteri. Walaupun saat itu, Leeuwenhoek hanya menggunakan jenis mikroskop yang sangat sederhana.

              Kemudian berkembang, munculnya jasad renik berasal dari dekomposisi jaringan tumbuhan/hewan yang telah mati atau dengan kata lain kehidupan muncul begitu saja dan berasal dari bahan mati, sehingga dikenal dengan teori Generatio Spontanea: Abiogenesis (abio: tidak hidup, genesis: asal). Teori tersebut diperkuat dengan pembuktian bahwa daging yang dibiarkan membusuk akan menghasilkan belatung.

                Namun, teori tersebut dapat dipatahkan oleh Francesco Redi, dkk. melalui beberapa percobaan yang dilakukannya, sehingga berkembang teori baru yang dikenal dengan Generatio Spontanea: Biogenesis yang menyatakan bahwa kehidupan berasal dari bahan yang hidup. Hal ini dibuktikan bahwa belatung pada daging yang membusuk tidak terjadi secara mendadak dan berasal dari bahan mati. Tetapi, lalat tertarik dengan daging yang membusuk, kemudian bertelur di atas kain yang menutupi dagingnya, baru kemudian tumbuh belatung. Teori itupun akhirnya disanggah lagi oleh beberapa tokoh yang menyatakan bahwa mikroorganisme terjadi tidak secara tiba-tiba. Tokoh-tokoh tersebut antara lain: John Needham, Lazzaro Spallanzani. Sedangkan John Tyndall dan Louis Pasteur adalah tokoh-tokoh yang memberikan sanggahan akhir terhadap teori generation spontanea dengan dibuktikannya proses fermentasi, dengan menyatakan bahwa mikroorganisme hanya dapat muncul atau timbul akibat dari aktivitas jasad renik lain.

               Saat ini informasi yang diperoleh dari mikrobiologi memberikan sumbangan besar, khususnya dalam mengawasi penyakit menular. Selain itu, mikroorganisme telah digunakan untuk mempelajari berbagai proses biokimia yang diketahui terjadi pula pada bentuk kehidupan yang lebih tinggi. Banyak fakta tentang metabolisme manusia yang diketahui sekarang mula-mula diketahui terjadi pada mikroorganisme. Demikian pula dengan teknologi yang sekarang sedang popular, misal Rekayasa Genetik, yang tidak lain merupakan perkembangan genetika molekuler yang menjelaskan bagaimana gen mengatur aktivitas sel. Semua ini berasal dari studi tentang mikroorganisme.

Jadi, bidang mikrobiologi tidak hanya studi tentang penyebab penyakit tetapi merupakan studi tentang semua aktivitas hayati mikroorganisme. Diharapkan di waktu mendatang, dapat mengendalikan kelainan genetika dan penyakit seperti kanker. Selain itu, juga diharapkan dapat diperoleh berbagai varietas hewan/tumbuhan yang berkualitas (cepat panen, tahan penyakit, dan produktivitasnya tinggi). 

Awal perkembangan ilmu mikrobiologi pada pertengahan abad 19 oleh beberapa ilmuwan dan telah membuktikan bahwa mikroorganisme berasal dari mikroorganisme sebelumnya bukan dari tanaman ataupun hewan yang membusuk. Selanjutnya ilmuwan membuktikan bahwa mikroorganisme bukan berasal dari proses fermentasi tetapi merupakan penyebab proses

fermentasi, misalnya buah anggur menjadi minuman yang mengandung alkohol. Ilmuwan juga menemukan bahwa mikroba tertentu menyebabkan penyakit tertentu. Pengetahuan ini merupakan awal pengenalan dan pemahaman akan pentingnya mikroorganisme bagi kesehatan dan

kesejahteraan manusia. Awal abad 20 ahli mikrobiologi telah meneliti bahwa mikroorganisme mampu menyebabkan berbagai macam perubahan kimia baik melalui penguraian maupun sintesis senyawa organik yang baru. Hal inilah yang disebut dengan biohemial divesity atau

keanekaragaman biokimia yang menjadi ciri khas mikroorganisme. 

Di samping itu, yang penting lainnya adalah mekanisma perubahan kimia oleh

mikroorganisme sangat mirip dengan unity in biochemistry yang artinya bahwa proses biokimia

pada mikroorganisme adalah sama dengan proses biokimia pada semua makhluk hidup termasuk

manusia. Bukti yang lebih baru menunjukkan bahwa informasi genetik pada semua organisme

dari mikroba hingga manusia adalah DNA.

Pengambilan informasi genetika dari mikrorganisme karena sifatnya sederhana dan perkembangbiakan yang sangat cepat serta adanya berbagai variasi metabolisma. Saat ini mikroorganisme diteliti secara insentif untuk mengetahui dasar fenomena biologi.

Mikroorganisme juga merupakan sebagai sumber produk dan proses yang menguntungkan masyarakat, misalnya: alkohol yang dihasilkan melalui proses fermentasi dapat digunakan sebagai sumber energi. Strain-strain dari mikroorganisme yang dihasilkan melalui proses rekayasa genetika dapat diterima. Sekarang insulin yang dibutuhkan manusia dapat diproduksi dalam jumlah tak terhingga oleh bakteri yang telah direkayasa.

Mikroorganisme juga mempunyai potensi yang cukup besar untuk membersihkan lingkungan, misalnya: dari tumpukan minyak di lautan dipergunakan sebagai herbisida dan insektisida di bidang pertanian. Hal ini karena mikroorganisme mempunyai kemampuan untuk mendekomposisi/menguraikan senyawa kimia komplek. Kemampuan mikroorganisme yang telah direkayasa untuk tujuan tertentu menjadikan lahan baru dalam mikrobiologi industri yang dikenal dengan bioteknologi. Jika anda membaca tentang mikroorganisme anda akan menghargai, mengagumi mikroorganisme seperti bakteri, alga, protozoa dan virus merupakan organisme yang sering tidak terlihat. Beberapa diantaranya bersifat patogen bagi manusia, hewan

maupun tumbuhan. Beberapa dapat menyebabkan lapuknya kayu dan besi. Tetapi banyak diantaranya berperan penting dalam lingkungan sebagai dekomposer. Beberapa diantaranya digunakan dalam menghasilkan (manufacture) substansi yang penting di bidang kesehatan

maupun industri makanan. 

Antony van Leeuwenhoek (1632±1723) sebenarnya bukan peneliti atau ilmuwan yang profesional. Profesi sebenarnya adalah sebegaiwine terster di kota Delf, Belanda. Ia biasa menggunakan kaca pembesar untuk mengamati serat-serat pada kain. Sebenarnya ia bukan orang pertama dalam penggunaan mikroskop, tetapi rasa ingin tahunya yang besar terhadap alam semesta menjadikannya salah seorang penemu mikrobiologi.

Leewenhoek menggunakan mikroskopnya yang sangat sederhana untuk mengamati air sungai, air hujan, saliva, feses dan lain sebagainya. Ia tertarik dengan banyaknya benda-benda bergerak tidak terlihat dengan mata biasa. Ia menyebut benda-benda bergerak tadi dengan

animalcule yang menurutnya merupakan hewan-hewan yang sangat kecil. Penemuan ini

membuatnya lebih antusias dalam mengamati benda-benda tadi dengan lebih meningkatkan

fungsi mikroskopnya. Hal ini dilakukan dengan menumpuk lebih banyak lensa dan

memasangnya di lempengan perak. Akhirnya Leewenhoek membuat 250 mikroskop yang mampu memperbesar 200±300 kali. Leewenhoek mencatat dengan teliti hasil pengamatan tersebut dan mengirimkannya ke British Royal Society. Salah satu isi suratnya yang pertama pada

tanggal 7 September 1974 ia menggambarkan adanya hewan yang sangat kecil, sekarang dikenal dengan protozoa. Antara tahun 1632±1723 ia menulis lebih dari 300 surat yang melaporkan berbagai hasil pengamatannya. Salah satu diantaranya adalah bentuk batang, kokus maupun spiral yang sekarang dikenal dengan bakteri. Penemuan-penemuan tersebut membuat dunia sadar

akan adanya bentuk kehidupan yang sangat kecil dan akhirnya melahirkan ilmu mikrobiologi.

Penemuan Leewenhoek tentang animalcules menjadi perdebatan dari mana asal

animalcules tersebut. Ada dua pendapat, satu mengatakan animacules ada karena proses

pembusukan tanaman atau hewan, melalui fermentasi misalnya. Pendapat ini mendukung teori yang mengatakan bahwa makhluk hidup berasal dari proses benda mati melalui abiogenesis. Konsep ini dikenal dengan generatio spontanea.

Kedua mengatakan bahwa animalcules berasal dari animalcules sebelumnya seperti halnya organismea tingkat tinggi. Pendapat atau teori ini disebut biogenesis. Mikrobiologi tidak berkembang sampai perdebatan terseb ut terselesaikan dengan dibuktikannya kebenaran teori biogenesis. Pembuktian ini dilakukan berbagai macam eksperimen yang nampaknya sederhana tetapi memerlukan waktu lebih dari 100 tahun.

 

Franscesco Redi (1626±1697) menunjukkan bahwa ulat yang ada dalam daging busuk adalah larva, yang berasal dari telur lalat, bukan hasil dari generatio spontanea. Bagaimana dengan asal dari mikroorganisme yang hanya bisa dilihat dengan mikroskop.

John Needham (1713±1781) memasak sepotong daging untuk menghilangkan organisme

yang ada dan menempatkannya dalam toples yang terbuka. Akhirnya ia mengamati adanya koloni pada permukaan daging tersebut. Ia menyimpulkan bahwa mikroorganisme terjadi spontan dari daging.

Lazarro Spalanzani (1729±1799) merebus kaldu daging selama 1 jam dan menempatkannya pada toples yang disegel/ditutup rapat menunjukkan tidak ditemukannya mikroorganisme dalam kaldu tersebut. Jadi eksperimen ini menentang teori abiogenesis. Tetapi Neddham mengatakan bahwa sumber makhluk hidup tadi adalah udara dimana pada percobaan Spalanzani tersebut tidak berinteraksi langsung dengan udara.

Hampir 100 tahun setelah percobaan Needham ada 2 peneliti yang mencoba memecahkan kontroversi tentang peran udara. Pada tahun 1836, Franz Schulze melewatkan larutan asam kuat ke dalam tabung tertutup yang berisi daging yang telah dimasak. Tahun 1837, Theodor Schwann

 mengalirkan udara panas melalui pipa ke dalam tabung tertutup yang berisi kaldu. Keduanya tidak menemukan adanya mikroba sebab mikroba telah mati oleh adanya asam kuat maupun oleh panas. Tetapi para pendukung teori generatio spontanea berpendapat bahwa adanya asam dan panas akan mengubah udara sehingga tidak mendukung pertumbuhan mikroba. Sampai akhirnya tahun 1954 peneliti menyelesaikan perdebatan tersebut dengan melakukan percobaan menggunakan tabung tertutup berisi kaldu yang telah dipanaskan. Ke dalam tabung tersebut dimasukkan pipa yang sebagiannya diisi dengan kapas dan ujungnya dibiarkan terbuka. Dengan demikian mikroba akan tersaring dan udara tetap bisa masuk. Dengan tidak ditemukannya mikroba akan tersring dan udara tetap bisa masuk. Dengan tidak ditemukannya mikroba dalam kaldu daging tersebut membuktikan bahwa teori generatio spontanea adalah salah.

Pada perioda yang sama muncul ilmuwan baru dari Francis Louis Pasteur (1822±1895) seorang ahli kimia yang menaruh perhatian pada mikroorganisme. Oleh karena itu ia tertarik untuk meneliti peran mikroba dalam industri anggur dalam pembuatan alkohol. Salah satu pendukung teori generatio spontanea yang hidup pada masa Louis Pasteur adalah Felix Archimede Pouchet (1800±1872). Pada tahun 1859 ia banyak mempublikasikan tulisan yang mendukung abiogenesis. Tetapi ia tidak dapat membantah penemuan-penemuan Pasteur. Untuk memastikan pendapatnya, Pasteur melakukan serangkaian eksperimen, ia menggunakan bejana dengan leher panjang dan dibengkokkan yang dikenal dengan leher angsa. Bejana ini diisi dengan kaldu kemudian dipanaskan. Udara dapat dengan bebas melewati tabung atau pipa leher angsa tersebut tetapi tidak ditemukan adanya mikroorganisme di kaldu tadi. Dalam hal ini mikroba beserta debu/asap akan mengendap pada bagian tabung yang berbentuk U sehingga tidak dapat mencapai kaldu. Ia juga membawa tabung tersebut ke pegunungan Pyrenes dan Alpen. Pasteur menemukan bahwa mikroorganisme terbawa debu oleh udara dan ia menyimpulkan bahwa semakin bersih/murni udara yang masuk ke dalam bejana, semakin sedikit kontaminasi yang terjadi. Pada tanggal 7 April 1864 ia mengatakan bahwa:For I hape kept them and am still

keeping from them, that one thing that is above the pow er of man to make; i have kept from them, the germ that float in the air, i have kept them from file. 

          Salah satu argumen klasik untuk menantang biogenesis adalah bahwa panas yang digunakan untuk mensterilkan udara atau bahan juga dianggap merusak vital force. Mereka yang mendukung teori abiogenesis berpendapat bahwa tanpa adanya kekuatan vital force tersebut mikroorganisme tidak dapat muncul serta spontan. Untuk merespon argumen tersebut John Tyndall mengatakan udara dapat dengan mudah dibebaskan dari mikroorganisme dengan cara melakukan pecobaan dengan meletakkan tabung reaksi berisi kaldu steril ke dalam kotak tertutup. Udara dari luar masuk ke dalam kotak melalui pipa yang sudah dibengkokkan membentuk dasar U seperti spiral. Terbukti bahwa meskipun udara luar dapat masuk ke dalam kotak yang berisi tabung dengan kaldu di dalamnya, namun tidak ditemukan adanya mikroba. Hasil percobaan Pasteur dan Tyndall memacu diterimanya konsep biogensis. Selanjutnya Pasteur lebih memfokuskan penelitiannya pada peran mikroba dalam pembuatan anggur dan mikroba yang menyebabkan penyakit. 

 Pembiakan dan Pertumbuhan Mikroorganisme

Pada bahasan berikut ini dititikberatkan pada metode/prosedur untuk menumbuhkan (membiakan) mikroorganisme di laboratorium. Terdapat beberapa mikroorganisme memerlukan keadaan yang sangat khusus, misalnya tidak ada O2 sama sekali (kondisi an aerob), sedikit O2 (microaerofilik), mutlak ada O2 (aerob), ada/tidak ada O2 (fakultatif). Selain itu, biasanya mikroorganisme di alam masih terdapat dalam bentuk campuran, dengan kata lain terdiri dari beberapa jenis mikroorganisme atau belum murni. Oleh karena itu, di dalam penelaahan terhadap suatu mikroorganisme, selain ditumbuhkan juga perlu dilakukan isolasi. Berikut ini akan dibahas tentang beberapa teknik isolasi mikroba dan pertumbuhan/pembiakannya.

A. Isolasi Mikroba
Beratus-ratus spesies mikroba dapat menghuni berbagai macam bagian tubuh kita, misal: mulut, saluran pencernaan, kulit, dll. Sekali bersin dapat menyebarkan beribu-ribu mikroorganisme. Satu gram kotoran manusia/hewan dapat mengandung jutaan bakteri. Udara, air, tanah, juga dihuni oleh sekumpulan mikroorganisme.

Populasi mikroorganisme tersebut pada umumnya terdapat dalam populasi campuran. Amat jarang mikroorganisme tersebut dijumpai sebagai satu spesies tunggal. Di sisi lain, untuk mencirikan dan mengidentifikasikan suatu spesies mikroorganisme tertentu, yang pertama harus dilakukan adalah memisahkannya dari organisme lain, hingga diperoleh biakan murni. Biakan murni adalah biakan yang sel-selnya berasal dari pembelahan satu sel tunggal.

Proses pemisahan/pemurnian dari mikroorganisme lain perlu dilakukan karena semua pekerjaan mikrobiologis, misalnya telaah dan identifikasi mikroorganisme, memerlukan suatu populasi yang hanya terdiri dari satu macam mikroorganisme saja. Teknik tersebut dikenal dengan Isolasai Mikroba. Terdapat berbagai cara mengisolasi mikroba, yaitu: 1) isolasi pada agar cawan, 2) isolasi pada medium cair, dan 3) Isolasi sel tunggal

=>>Isolasi pada agar cawan

 Prinsip pada metode isolasi pada agar cawan adalah mengencerkan mikroorganisme sehingga diperoleh individu spesies yang dapat dipisahkan dari organisme lainnya. Setiap koloni yang terpisah yang tampak pada cawan tersebut setelah inkubasi berasal dari satu sel tunggal. Terdapat beberapa cara dalam metode isolasi pada agar cawan, yaitu: Metode gores kuadran, dan metode agar cawan tuang
Metode gores kuadran. Bila metode ini dilakukan dengan baik akan menghasilkan terisolasinya mikroorganisme, dimana setiap koloni berasal dari satu sel.

Metode agar tuang. Berbeda dengan metode gores kuadran, cawan tuang menggunakan medium agar yang dicairkan dan didinginkan (50oC), yang kemudian dicawankan. Pengenceran tetap perlu dilakukan sehingga pada cawan yang terakhir mengandung koloni-koloni yang terpisah di atas permukaan/di dalam cawan. 

Isolasi pada medium cair

Metode isolasi pada medium cair dilakukan bila mikroorganisme tidak dapat tumbuh pada agar cawan (medium padat), tetapi hanya dapat tumbuh pada kultur cair. Metode ini juga perlu dilakukan pengenceran dengan beberapa serial pengenceran. Semakin tinggi pengenceran peluang untuk mendapatkan satu sel semakin besar.

Isolasi sel tunggal

Metode isolasi sel tunggal dilakukan untuk mengisolasi sel mikroorganisme berukuran besar yang tidak dapat diisolasi dengan metode agar cawan/medium cair. Sel mikroorganisme dilihat dengan menggunakan perbesaran sekitar 100 kali. Kemudian sel tersebut dipisahkan dengan menggunakan pipet kapiler yang sangat halus ataupun micromanipulator, yang dilakukan secara aseptis.

Isolasi Mikroba

Setelah diperoleh biakan murni (koloni yang berasal dari sel tunggal), mikroorganisme tersebut siap dilakukan telaah dan identifikasi, dan kemudian ditumbuhkan sesuai tujuan.

Pertumbuhan pada mikroorganisme diartikan sebagai penambahan jumlah atau total massa sel yang melebihi inokulum asalnya. Telah dijelaskan pada bahasan sebelumnya, bahwa sistem reproduksi bakteri adalah dengan cara pembelahan biner melintang, satu sel membelah diri menjadi 2 sel anakan yang identik dan terpisah. Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali lipat disebut sebagai waktu generasi. Waktu generasi pada setiap bakteri tidak sama, ada yang hanya memerlukan 20 menit bahkan ada yang memerlukan sampai berjam-jam atau berhari-hari.

Bila bakteri diinokulasikan ke dalam medium baru, pembiakan tidak segera terjadi tetapi ada periode penyesuaian pada lingkungan yang dikenal dengan pertumbuhan. Kemudian akan memperbanyak diri (replikasi) dengan laju yang konstan, sehingga akan diperoleh kurva pertumbuhan. Pada kurva pertumbuhan dikenal beberapa fase pertumbuhan, yaitu: 

1) fase lamban/lag phase/fase adaptasi
2) fase cepat/fase log/eksponensial
3) fase statis
4) fase kematian.

Posted in: Mikrobiologi