Pengantar Mikrobiologi

• Mikrobiologi umum

Mikrobiologi adalah sebuah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari mikroorganisme. Objek kajiannya biasanya adalah semua makhluk (hidup) yang perlu dilihat dengan mikroskop, khususnya bakteri, fungi, alga mikroskopik, protozoa, dan Archaea. Virus sering juga dimasukkan walaupun sebenarnya tidak sepenuhnya dapat dianggap sebagai makhluk hidup.
Mikrobiologi dimulai sejak ditemukannya mikroskop dan menjadi bidang yang sangat penting dalam biologi setelah Louis Pasteur dapat menjelaskan proses fermentasi anggur (wine) dan membuat vaksin rabiesPerkembangan biologi yang pesat pada abad ke-19 terutama dialami pada bidang ini dan memberikan landasan bagi terbukanya bidang penting lain: biokimia.
Penerapan mikrobiologi pada masa kini masuk berbagai bidang dan tidak dapat dipisahkan dari cabang lain karena diperlukan juga dalam bidang farmasi, kedokteran, pertanian, ilmu gizi, teknik kimia, bahkan hingga astrobiologi dan arkeologi.

• Sejarah mikrobiologi

Era Robert Hooke dan Antoni van Leeuwenhoek

Robert Hooke (1635-1703) adalah matematikawan, sejarawan alam, dan ahli mikroskopi asal Inggris.^[2] Dalam bukunya yang terkenal, Micrographia (1665), Hooke mengilustrasikan struktur badan buah dari suatu jenis kapang^[2] Ini adalah deskripsi pertama tentang mikroorganisme yang dipublikasikan.^[2]

Wajah Antoni van Leewenhoek diabadikan dalam prangko di Belanda pada tahun 1937

Orang pertama yang melihat bakteri adalah Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), seorang pembuat mikroskop amatir berkebangsaan Belanda.^[2] Pada tahun 1684, van Leeuwenhoek menggunakan mikroskop yang sangat kecil hasil karyanya sendiri untuk mengamati berbagai mikroorganisme dalam bahan alam.^[2] Mikroskop yang digunakan Leeuwenhoek kala itu berupa kaca pembesar tunggal berbentuk bikonveks dengan spesimen yang diletakkan di antara sudut apertura kecil pada penahan logam.^[3] Alat itu dipegang dekat dengan mata dan objek yang ada di sisi lain lensa disesuaikan untuk mendapatkan fokus^[3]. Dengan alat itulah, Leewenhoek mendapatkan kontras yang sesuai antara bakteri yang mengambang dengan latar belakang sehingga dapat dilihat dan dibedakan dengan jelas^[3]. Beliau menemukan bakteri pada tahun 1676 saat mempelajari infusi lada dan air (pepper-water infusion).^[2]Van Leeuwenhoek melaporkan temuannya itu lewat surat pada Royal Society of London, yang dipublikasikan dalam bahasa Inggris pada tahun 1684.^[2] Ilustrasi van Leewenhoek tentang mikroorganisme temuannya dikenal dengan nama "wee animalcules".^[2]

Era Pasteur

Skema percobaan Pasteur

Bertahun-tahun setelahnya, banyak observasi lain yang menegaskan hasil pengamatan van Leeuwenhoek, namun peningkatan tentang pemahaman sifat dan keuntungan mikroorganisme berjalan sangat lambat sampai 150 tahun berikutnya.^[2] Baru di abad ke 19, yaitu setelah produksi mikroskop meningkat pesat, barulah keingintahuan manusia akan mikroorganisme mulai berkembang lagi.^[2] Louis Pasteur dikenal luas karena berhasil menumbangkan teori Generatio Spontanea, organisme hidup terjadi begitu saja.^[2] Percobaan Pasteur menggunakan kaldu yang disterilkan dan labu leher angsa membuktikan tentang adanya mikroorganisme.^[2]

Era Robert Koch

Sejak abad ke-16, telah diketahui bahwa ada suatu agen penyebab penyakit yang dapat menularkan penyakit.^[2] Setelah penemuannya, dipercaya bahwa mikroorganisme adalah agen yang dimaksud, namun belum ada pernah ada bukti.^[2] Robert Koch (1842-1910), seorang dokter berkebangsaan Jerman adalah orang pertama yang menemukan konsep hubungan antara penyakit menular dan mikroorganisme dengan menyertakan bukti eksperimental.^[4][2] Konsep yang dikemukan oleh Koch dikenal sebagai Postulat Koch dan kini menjadi standar emas penentuan penyakit menular. ^[2]

Era Mikrobiologi Umum

Mikrobiologi umum merujuk pada aspek mikrobiologi non medis.^[2] Dua raksasa yang dikenal pada era ini adalah Beijerinck dan Winogradsky.^[2] Keduanya memulai aspek mikrobiologi lingkungan ^[5]

Martinus Beijerinck dan Teknik Kultur Pengkayaan

Martinus Beijerinck (1851-1931) adalah profesor berkebangsaan Belanda yang berkontribusi besar terhadap teknik kultur pengkayaan.^[2] Pada teknik ini, mikroorganisme diisolasi dari alam dan ditumbuhkan di laboratorium dengan memanipulasi nutrisi dan kondisi inkubasinya.^[2] Dengan menggunakan teknik ini, Beijerinck berhasil mengisolasi kultur murni berbagai mikroorganisme air dan tanah untuk pertama kalinya.^[2] alfian

Sergei Winogradsky dan Konsep Kemolitotrofi

Pekerjaan Sergei Winogradsky (1856-1953), asal Rusia, mirip dengan yang dilakukan Beijerinck, namun beliau mendalami bakteri yang terlibat dalam siklus nitrogen dan siklus sulfur.^[2] Konsep kemolitotrofi yang dicetuskannya berkaitan dengan adanya hubungan antara oksidasi senyawa anorganik dengan konservasi energi.^[2] Dengan menggunakan teknik pengkayaan, Winogradsky berhasil mengisioalsi bakteri pengikat nitrogen, Clostridium pasteurianum yang bersifat anaerob, dan sebagai cikal bakal konsep fiksasi nitrogen.

• Klasifikasi penamaan mikrobiologi

Klasifikasi Mikroorganisme

                Taksonomi ialah ilmu mengenai klasifikasi atau penataan sistematik organisme ke dalam kelompok atau kategori yang disebut taksa (tunggal : takson). Kegiatan pengklasifikasian, penamaan, dan pengidentifikasian disebut sistematika mikrobe. Proses tersebut yaitu :

1.       Taksonomi (klasifikasi), yaitu penataan teratur unit-unit ke dalam kelompok satuan yang lebih besar.

2.       Nomenklatur, yaitu penamaan satuan-satuan u=yang dicirikan dan dibatasi oleh klasifikasi.

3.       Identifikasi, yaitu penggunaan kriteria yang ditetapkan untuk klasifikasi dan nomenklatur tersebut di atas untuk mengidentifikasi mikroorganisme dengan membanding-bandingkan ciri-ciri yang ada pada satuan yang belum diketahui dengan satuan-satuan yang sudah dikenal.

Sistem klasifikasi ialah mengelompokkan organisme dengan sedemikian rupa, sehingga mencerminkan semua kesamaan maupun perbedaannya. Sebelum tahun 1700, para ahli biologi memisahkan dunia kehidupan menjadi 2 (dua), yaitu Animalia dan Plantae. Tahun 1750-an Carolus Linnaeus seorang naturalis dari Swedia, membagi lagi kedua dunia tersebut menjadi pengelompokan yang dapat diidentifikasi dan yang berkerabat. Dimana skema Lennaeus ini masih digunakan sampai sekarang yaitu nomenklatur sistem biner (dua bagian).

Konsep Mengenai Spesies

                Spesies adalah satuan atau kelompok dasar dalam semua sistem klasifikasi organisme, termasuk mikroorganisme. Spesies didefinisikan sebagai suatu kelompok individu yang berkerabat dekat yang:

1.       Dapat dibedakan dari individu-individu kelompok lain yang serupa

2.       Semuanya dapat saling dipertangkarkan (interbreeding) dengan anggota-anggota lain dalam kelompok tersebut.

Kategori Taksonomi (Taksa)

                Sistem klasifikasi biologi didasarkan pada hierarki taksonomi atau penataan kelompok atau kategori yang menempatkan spesies pada satu ujung dan dunia di ujung lainnya dalam urutan sebagai berikut :

-          Spesies, yaitu sekelompok organisme berkerabat dekat (untuk tujuan kita jasad renik) yang individu-individunya di dalam kelompok itu serupa dalam bagian terbesar ciri-cirinya.

-          Genus, yaitu sekelompok spesies yang serupa.

-          Famili, yaitu sekelompok genus yang serupa.

-          Ordo, yaitu sekelompok famili yang serupa.

-          Kelas, yaitu sekelompok ordo yang serupa.

-          Filum atau divisi, yaitu sekelompok kelas yang berkerabat.

-          Dunia, yaitu seluruh organisme di dalam hierarki ini.

Penamaan Mikroorganisme-Nomenklatur Sistem Biner

                Mikroorganisme, dimana bentuk-bentuk kehidupan yang lainnya selalu diberi nama berdasarkan nomenklatur sistem biner. Tujuan utama suatu nama ialah uentuk memberi cara pengacuan suatu mikroorganisme, namun bukan untuk memeriksanya. Setiap organisme ditandai dengan nama genus dan epitet spesies (berasal dari bahasa Latin atau dilatinkan). Nama genus selalu ditulis dengan huruf besar dan epitet spesies selalu ditulis dengan huruf kecil. Kedua komponen tersebut disebut nama ilmiah (genus dan epitet spesies) dan selalu dicetak miring, misalnya Neisseria gonorrhoeae, yaitu bakteri yang menyebabkan penyakit gonorea.

Kode (Sandi) Nomenklatur

                Awal tahun 1900 para ahli botani dan zoologi membuat suatu peraturan yang diterima secara internasional untuk penamaan organisme dan diikuti oleh para biologiwan di semua negara, dengan tujuan agar memperoleh penamaan yang konsisten dan seragam bagi organisme. Sandi Internasional untuk Nomenklatur Zoologi untuk pertama kali diterbitkan pada tahun 1901, sedangkan Sandi Internasional untuk Nomenklatur Botani untuk pertama kali terbit pada tahun 1906. Tahun 1947 Gabungan Internasional Perhimpunan Mikrobiologi memakai Sandi Internasional untuk Bakteri dan Virus. Dimana pada saat ini dikenal dengan Kode Internasional Nomenklatur Bakteri, secara sinambung dimodifikasi dalam suatu usaha untuk memperbaiki dan menjelaskan peraturan dan pengaturannya. Edisi yang paling mutakhir diterbitkan pada tahun 1975.

Prinsip Nomenklatur

                Beberapa prinsip umum yang mendasari sandi-sandi dalam zoologi, botani, dan bakteriologi yaitu :

1.       Setiap macam organisme yang nyata disebut sebagai spesies.

2.       Spesies ditandai dengan kombinasi biner Latin, dengan tujuan untuk memberinya label yang seragam dan dipahami secara Internasional.

3.       Nomenklatur organisme diatur oleh organisasi pengawas internasional yang sesuai “the Internasional Association of Microbiological Societies”.

4.       Hukum prioritas menjamin penggunaan nama sah tertua yang tersedia bagi suatu organisme. Nama yang pertama diberikan kepada mikroorganisme itulah nama yang benar, asalkan mengikuti prosedur yang semestinya.

5.       Penunjukkan kategori diperlukan untuk klasifikasi organisme.

6.       Kriteria ditetapkan untuk pembentukan dan publikasi nama-nama yang baru.

Nama Ilmiah dan Nama Umum

                Beberapa contoh organisme yang disebut dengan nama umum dan nama ilmiah, yaitu :

NAMA UMUM                                                  NAMA ILMIAH

Anjing                                                                   Canis familiaris

Lalat rumah                                                        Musca domestica

Oak putih                                                            Quercus alba

Kapang roti                                                         Neurospora crassa

Gonokokus                                                         Neisseria gonorrhoeae

Basil tuberkulosa                                              Mycobacterium tuberculosis

                Keuntungan menggunakan nama-nama umum ialah untuk memudahkan dalam berkomunikasi yang lebih efektif antara dokter dan pasien.

Perkembangan Mutakhir dalam Taksonomi Mikrobe

                Dua perkembangan yang relatif baru telah muncul untuk digunakan dalam taksonomi mikrobe dengan berbagai cara akan membuat keputusan-keputusan yang lebih obyektif. Kedua taksonomi itu adalah :

1.       Tasonomi Numeris

Taksonomi numeris sering disebut juga taksonomi komputer. Taksonomi numeris mensyaratkan tersedianya sejumlah besar informasi mengenai mikroorganisme yang bersangkutan, sebanyak mungkin informasi mengenai ciri-ciri yang tidak berkaitan yang mungkin diperoleh. Setiap ciri diberi bobot yang sama dalam membentuk taksa.

Taksonomi numeris mempunyai dua keuntungan. Pertama, dapat dibuat objektif yaitu prasangka (bias) taksonomiwan tidak terbawa di dalam prosedur, sehingga hasilnya tidak terbuka untuk dipertentangkan. Kedua, bahwa hasil penemuannya dapat diulang-ulang yaitu taksonomiwan yang lain yang mengikuti prosedur yang sama dengan data yang sama akan memperoleh hasil yang sama pula.

2.       Taksonomi Genetik

Bahan genetik bakteri yaitu DNA. Derajat kekerabatan atau kesamaan DNA pada berbagai mikroorganisme dapat ditentukan dengan percobaan hibridisasi. Dalam teknik ini utasan tunggal DNA mikroorganisme dipertemukan dengan utasan tunggal DNA mikroorganisme yang lain. Derajat kembali utasan-utasan tunggal ini mencerminkan derajat kesamaannya.

Pengubahan Konsepsi Taksonomi

                Contoh yang menggambarkan sifat beberapa perubahan yang terjadi dalam penataan taksonomi, yaitu:

                Bergey’s manual of Determinative Bacteriology, edisi ke 8 (1974) merupakan sumber informasi yang secara umum diterima bagi taksonomi bakteri. Diterbitkan tahun 1923, dengan memasukkan berbagai jumlah spesies untuk berbagai genus.

                Beberapa ahli mikrobiologi yang bekerja dalam bidang taksonomi disebut sebagai “pemecah”, mereka menetapkan spesies-spesies baru berdasarkan perbedaan-perbedaan yang kecil saja diantara kelompok yang berkerabat. Mikrobiologi lain yang menekuni taksonomi dinamakan “pemersatu”, mereka tidak menganggap perbedaan-perbedaan kecil itu cukup untuk mendirikan spesies-spesies yang baru.