Modul : Mikrobiologi Ikan

Kompetensi : Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

Sejarah Perkembangan Mikrobiologi


A. Judul

Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

 

B. Indikator

Setelah melakukan kegiatan perkuliahan ini, diharapkan taruna dapat menjelaskan ruang lingkup dan sejarah mikrobiologi, yang membahas tentang ruang lingkup dan awal mula ilmu mikrobiologi muncul serta mampu menjelaskan pentingnya mikrooganisme.

 

C. Deskripsi

Seperti ilmu pengetahuan lainnya, sejarah mempelajari mikrobiologi pun diawali oleh rasa ingin tahu manusia untuk mengenal sifat dan aktivitas mikroorganisme. Pada mulanya mikroorganisme tidak dianggap perlu untuk dipelajari, karena ukurannya yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, namun pada akhir abad ke-19, penemuan Pasteur, Koch, dan Lister mengubah pendapat tersebut. Pada masa itulah manusia baru menyadari betapa pentingnya pengetahuan tentang mikroorganisme, sehingga keuntungan dan kerugian yang ditimbulkan oleh mikroorganisme mulai banyak dipelajari.

Robert Koch dan beberapa ahli mikrobiologi lainnya mengembangkan banyak teknik dalam ilmu mikrobiologi yang berdampak sangat besar terhadap perkembangan mikrobiologi. Salah satu contoh teknik yang sampai saat ini masih banyak digunakan adalah teknik untuk menumbuhkan mikroorganisme sehingga dalam mempelajari mikrobiologi lebih ditekankan pada teknik-teknik yang digunakan daripada subjek yang ditelaahnya. Mikroskop merupakan peralatan yang mendukung pengembangan teknik tersebut.

 

D. Uraian Materi

Sejarah dunia mikroorganisme berawal dari ditemukannya mikroskop oleh Anthony van Leeuwenhoek (1633-1723). Pada mulanya, mikroskop temuan tersebut masih sangat sederhana, hanya dilengkapi satu lensa dengan jarak fokus yang sangat pendek, tetapi dapat menghasilkan bayangan jelas yang setara dengan perbesaran 50-300 kali. Pengamatan yang dilakukan oleh Leeuwenhoek di antaranya pengamatan terhadap struktur mikroskopis biji, jaringan tumbuhan, dan invertebrata kecil. Penemuan terbesar pada zamannya dan diketahui sebagai dunia mikroorganisme, yang disebut sebagai animalculus atau hewan kecil. Animalculus adalah berbagai jenis mikroorganisme yang sekarang diketahui sebagai protozoa, algae, khamir, dan bakteri.

1.1  Konflik Generatio Spontanea

Penemuan Leewenhoek tentang animalcules menjadi perdebatan dari mana asal animalcules tersebut. Ada dua pendapat yang muncul, satu mengatakan animalcules ada karena proses pembusukan tanaman atau hewan, melalui fermentasi misalnya. Pendapat ini mendukung teori yang mengatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati melalui proses abiogenesis. Konsep ini dikenal dengan generatio spotanea. Pendapat ini mengatakan bahwa animalcules tadi berasal dari animalcules sebelumnya seperti halnya organisma tingkat tinggi. Pendapat atau teori ini disebut dengan biogenesis. Mikrobiologi tidak berkembang sampai perdebatan tersebut terselesaikan dengan dibuktikannya kebenaran teori biogenesis. Pembuktian ini memerlukan berbagai macam eksperimen yang nampaknya sederhana dan perlu waktu lebih dari 100 tahun.

 

  1. Pembuktian Ketidakbenaran Abiogenesis

Franscesco Redi (1626-1697) dengan hasil eksperimennya membuktikan bahwa ulat yang terdapat pada daging busuk adalah larva yang berasal dari telur lalat, bukan berasal dari benda mati (teori Generatio Spontanea). Bagaimana dengan asal usul mikroorganisme yang hanya dapat dilihat dengan mikroskop? John Needham (1713-1781) melakukan eksperimen dengan cara memasak sepotong daging untuk menghilangkan organisme yang ada, kemudian menempatkannya dalam toples terbuka. Berdasarkan pengamatannya ditemukan adanya koloni pada permukaan daging tersebut, sehingga disimpulkan bahwa mikroorganisme terjadi secara spontan dari daging.

Pada tahun 1769, Lazarro Spalanzani (1729-1799) melakukan eksperimen dengan cara merebus kaldu daging selama 1 jam dan menempatkannya pada toples yang ditutup rapat, hasil percobaan menunjukkan tidak ditemukannya mikroorganisme dalam kaldu tersebut. Jadi eksperimen Lazarro Spalanzani menentang teori Abiogenesis. Sebaliknya, Needham mengatakan bahwa berdasarkan eksperimennya sumber makhluk hidup berasal dari udara sementara pada percobaan Spalanzani tidak berinteraksi langsung dengan udara. Setelah hampir 100 tahun percobaan Needham berlangsung dan tidak ada kepastian kebenaran di antara kedua eksperimen tersebut, muncullah dua peneliti yang mencoba memecahkan kontroversi tentang peran udara tersebut. Pada tahun 1836, Franz Schulze melakukan eksperimen dengan cara melewatkan larutan asam kuat ke dalam tabung tertutup yang berisi daging yang telah dimasak. Pada tahun 1837, Theodore Schwann melakukan eksperimen dengan cara mengalirkan udara melalui pipa panas ke dalam tabung tertutup yang bersisi kaldu. Keduanya tidak menemukan adanya mikroorganisme sebab mikroorganisme telah mati oleh adanya asam kuat maupun panas, tetapi para pendukung teori Generatio Spontanea berpendapat bahwa adanya asam kuat dan panas akan mengubah udara sehingga tidak mendukung pertumbuhan mikroorganisme. Akhirnya pada tahun 1954 muncul peneliti yang menyelesaikan perdebatan tersebut, dengan melakukan percobaan menggunakan tabung tertutup berisi kaldu yang telah dipanaskan. Kemudian ke dalam tabung tersebut dimasukkan pipa yang pada sebagiannya diisi dengan kapas dan ujungnya dibiarkan terbuka, dengan demikian mikroorganisme akan tersaring dan udara tetap bisa masuk. Hasilnya, tidak ditemukan mikroorganisme dalam kaldu daging tersebut, hal ini membuktikan bahwa teori Generatio Spontanea adalah salah.

 

  1. Bukti Teori Biogenesis

Pada periode yang sama muncul ilmuwan baru dari Perancis Louis Pasteur (1822–1895) seorang ahli kimia yang menaruh perhatian pada mikroorganisme. Pasteur tertarik untuk meneliti peran mikroorganisme dalam industri anggur, terutama dalam pembuatan alkohol. Salah satu pendukung teori Generatio Spontanea yang hidup pada masa Louis Pasteur adalah Felix Archimede Pouchet (1800-1872). Pada tahun 1859 Pouchet banyak mempublikasikan tulisan yang mendukung teori Abiogenesis, namun ia tidak dapat membantah penemuan-penemuan Pasteur. Pasteur sebagai ilmuwan, untuk memastikan pendapatnya, melakukan serangkaian eksperimen. Salah satu eksperimen Pasteur yaitu menggunakan bejana leher panjang yang dibengkokkan dan dikenal dengan leher angsa (Gambar 1). Bejana ini diisi dengan kaldu kemudian dipanaskan. Pada kondisi tersebut udara dapat dengan bebas melewati tabung atau pipa leher angsa tetapi di daerah kaldu tidak ditemukan adanya mikroorganisme. Hasil analisis menunjukkan bahwa mikroorganisme beserta debu akan mengendap pada bagian tabung yang berbentuk U sehingga tidak dapat mencapai kaldu. Pasteur melalui eksperimen yang sama, membawa tabung tersebut ke pegunungan Pyrenes dan Alpen. Hasil pengamatan menemukan bahwa mikroorganisme terbawa debu oleh udara, sehingga Pasteur menyimpulkan bahwa semakin bersih/murni udara yang masuk ke dalam bejana, semakin sedikit kontaminasi yang terjadi.

Gambar 1. Botol Pasteur Angsa tetap steril karena lengkung pada leher

menahan partikel debu

 

Salah satu argumen klasik untuk menentang teori Biogenesis adalah panas yang digunakan untuk mensterilkan udara atau bahan dianggap dapat merusak energi vital, karena tanpa adanya vital force tersebut mikroorganisme tidak dapat muncul serta spontan. John Tyndall merespon argumen tersebut dengan mengatakan bahwa udara dapat mudah dibebaskan dari mikroorganisme melalui serangkaian percobaan yaitu 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 (Gambar 2). Terbukti bahwa meskipun udara luar dapat masuk ke dalam kotak yang berisi tabung dengan kaldu di dalamnya, namun tetap tidak ditemukan adanya mikroorganisme. Hasil percobaan Pasteur dan Tyndall memacu diterimanya konsep biogenesis. Selanjutnya Pasteur lebih memfokuskan penelitiannya pada peran mikroorganisme dalam pembuatan anggur dan mikroorganisme yang menyebabkan penyakit.

 

Gambar 2. Air kaldu steril dalam ruangan inkubasi Tyndall yang bebas debu.

 

1.2   Peran Mikroorganisme dalam transformasi bahan organik

Berbagai bahan yang ditumbuhi mikroorganisme akan mengalami perubahan susunan kimia. Perubahan susunan kimia yang terjadi dikenal sebagai fermentasi (pengkhamiran) dan pembusukan (putrefaction). Fermentasi merupakan proses pemecahan senyawa organik menjadi senyawa sederhana yang hasil akhirnya alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat. Pembusukan merupakan proses peruraian yang menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein. Pada tahun 1837, C. Latour, Th. Schwanndon, dan F. Kutzing secara terpisah menemukan bahwa pada zat gula yang mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya khamir, sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan gula menjadi alkohol dan CO2 merupakan fungsi fisiologis dari sel khamir tersebut. Teori biologis ini ditentang oleh J. Berzelius, J. Liebig, dan F. Wahler. Mereka berpendapat bahwa fermentasi dan pembusukan merupakan reaksi kimia biasa. Hal ini dapat dibuktikan pada tahun 1812 telah berhasil disintesis senyawa organik urea dari senyawa anorganik. Pasteur banyak meneliti tentang proses fermentasi (1875-1876). Suatu saat perusahaan pembuat anggur dari gula bit, menghasilkan anggur yang masam. Berdasarkan pengamatannya secara mikroskopis, sebagian dari sel khamir diganti kedudukannya oleh sel lain yang berbentuk bulat dan batang dengan ukuran sel lebih kecil. Adanya sel-sel yang lebih kecil ini ternyata mengakibatkan sebagian besar proses fermentasi alkohol tersebut didesak oleh proses fermentasi lain, yaitu fermentasi asam laktat. Berdasarkan kenyataan ini, selanjutnya dibuktikan bahwa setiap proses fermentasi tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme tertentu pula, yang spesifik untuk proses fermentasi tersebut. Sebagai contoh fermentasi alkohol oleh khamir, fermentasi asam laktat oleh bakteri Lactobacillus, dan fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus.

 

1.3  Penemuan Kehidupan Anaerob

Selama meneliti fermentasi asam butirat, Pasteur menemukan adanya proses kehidupan yang tidak membutuhkan udara. Pasteur menunjukkan bahwa jika udara dihembuskan ke dalam bejana fermentasi butirat, proses fermentasi menjadi terhambat, bahkan dapat terhenti sama sekali. Atas dasar pengamatan tersebut muncullah 2 istilah kehidupan mikroorganisme, yaitu (1) kehidupan anaerob, untuk mikroorganisme yang tidak memerlukan oksigen, dan (2) kehidupan aerob, untuk mikroorganisme yang memerlukan oksigen.

Secara fisiologis adanya fermentasi dapat digunakan untuk mengetahui beberapa hal. Oksigen umumnya diperlukan mikroorganisme sebagai agensia untuk mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2. Reaksi oksidasi tersebut dikenal sebagai “respirasi aerob”, yang menghasilkan tenaga untuk kehidupan jasad dan pertumbuhannya. Mikroorganisme lain dapat memperoleh tenaga dengan jalan memecahkan senyawa organik secara fermentasi anaerob, tanpa memerlukan oksigen. Beberapa jenis mikroorganisme bersifat obligat anaerob atau anaerob sempurna. Jenis lain bersifat fakultatif anaerob, yaitu mempunyai dua mekanisme untuk mendapatkan energi. Apabila ada oksigen, energi diperoleh secara respirasi aerob, apabila tidak ada oksigen energi diperoleh secara fermentasi anaerob. Pasteur mendapatkan bahwa respirasi aerob adalah proses yang efisien untuk menghasilkan energi.

 

1.4   Penemuan Enzim

Menurut Pasteur, proses fermentasi merupakan proses vital bagi kehidupan mikroorganisme. Pendapat tersebut ditentang oleh Bernard (1875), bahwa khamir dapat memecah gula menjadi alkohol dan CO2 karena mengandung katalisator biologis dalam selnya. Katalisator biologis tersebut dapat diekstrak sebagai larutan tetap yang dapat menunjukkan kemampuan fermentasi, sehingga fermentasi dapat dibuat sebagai proses yang tidak vital lagi (tanpa sel).

Pada tahun 1897, Buchner mampu membuktikan gagasan Bernard, yaitu pada saat menggerus sel khamir dengan pasir dan ditambahkan sejumlah besar gula, terlihat dari campuran tersebut dibebaskan CO2 dan sedikit alkohol. Penemuan tersebut membuka jalan ke perkembangan biokimia modern. Pada akhirnya dapat diketahui bahwa pembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator spesifik atau dikenal sebagai enzim.

 

1.5  Mikroorganisme Penyebab Penyakit

Pasteur menggunakan istilah khusus untuk mengatakan kerusakan pada minuman anggur oleh mikroorganisme, disebutnya sebagai penyakit Bir. Pasteur juga menduga kuat tentang adanya peran mikroorganisme dalam penyebab timbulnya penyakit pada jasad tingkat tinggi. Hal ini terbukti dengan ditemukannya jamur penyebab penyakit pada tanaman gandum (1813), tanaman kentang (1845), penyakit pada ulat sutera, dan pada kulit manusia. Pada tahun 1850 diketahui bahwa dalam darah hewan yang terkena penyakit antraks terdapat bakteri berbentuk batang. Davaine (1863-1868) membuktikan bahwa bakteri tersebut hanya terdapat pada hewan sakit, melalui penularan buatan dengan menggunakan darah hewan sakit yang diinfeksikan pada hewan sehat sehingga kemudian hewan sehat terjangkit penyakit yang sama. Pembuktian bahwa antraks disebabkan oleh bakteri juga dilakukan oleh Robert Koch (1876), sampai ditemukannya postulat Koch yang merupakan langkah-langkah untuk pembuktian bahwa suatu mikroorganisme merupakan penyebab penyakit (Gambar 3). Postulat Koch dalam bentuk umum adalah sebagai berikut.

  1. Suatu mikroorganisme yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap tingkatan penyakit.
  2. Mikroorganisme tersebut dapat diisolasi dari jasad yang sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk biakan murni.
  3. Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan sehat dan peka, maka akan dapat menimbulkan penyakit yang sama.
  4. Mikroorganisme dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut.

 

Gambar 3. Ilustrasi langkah-langkah Postulat Koch

 

1.6  Konsepsi Biakan Murni

Dalam penelitian tentang mikroorganisme yang mungkin menjadi penyebab berbagai penyakit, Koch dan rekan-rekannya mengembangkan beberapa prosedur laboratorium yang mempunyai dampak luar biasa terhadap perkembangan mikrobiologi. Hal ini mencakup prosedur untuk mewarnai bakteri agar mudah memeriksanya (mudah dapat diamati) dan teknik untuk membiakkan (menumbuhkan) mikroba di laboratorium. Media adalah substansi yang memenuhi kebutuhan nutrisi mikroorganisme, dan senyawa dari alga yang disebut agar dapat membuat media menjadi padat.

Richard J.Petri (1852 – 1921) membuat piringan kaca bertutup untuk menempatkan media agar alat tersebut selanjutnya disebut Petri dish yang masih digunakan sampai sekarang (Gambar 4). Pada tahun 1892, dengan menggunakan teknik biakan murni Koch dan anggotanya menemukan agen-agen penyebab typus, dipteri, tetanus, pneumonia dan lain sebagainya. Koch mengenalkan penggunaan binatang model untuk penyakit manusia dengan cara menginjeksikan bakteri ke dalam menit, kelinci, babi atau domba. Ia bahkan menempelkan kamera pada mikroskopnya untuk mengambil gambar dan menggunakannya sebagai bukti untuk menghilangkan keraguan.

Gambar 4. Koloni-koloni mikroorganisme pada medium agar nutrien dalam cawan petri. Bentuk koloni yang berbeda menunjukkan jenis bakteri yang berbeda.

 

1.7  Penemuan Virus

Iwanowsky melalui eksperimennya menemukan adanya kemampuan filtrat bebas bakteri (cairan yang telah disaring dengan saringan bakteri) berasal dari ekstrak tanaman tembakau terkena penyakit mozaik, ternyata masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang sehat. Berdasarkan kenyataan tersebut dapat diketahui adanya jasad hidup yang memiliki ukuran jauh lebih kecil daripada bakteri (submikroskopik) karena mampu lolos dari saringan bakteri, dan jasad tersebut dikenal sebagai virus. Pembuktian penyakit yang disebabkan oleh virus, dapat digunakan postulat River (1937), sebagai berikut.

  1. Virus harus berada di dalam sel inang.
  2. Filtrat bahan yang terinfeksi tidak mengandung bakteri atau mikroorganisme lain yang dapat ditumbuhkan di dalam media buatan.
  3. Filtrat dapat menimbulkan penyakit pada jasad yang peka.
  4. Filtrat yang sama dan berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan kembali penyakit yang sama.

 

E. RANGKUMAN

Mikrobiologi merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari mikroorganisme dan untuk memahaminya perlu didukung beberapa ilmu dasar seperti ilmu fisika, kimia, dan biokimia. Mikrobiologi telah mengalami perkembangan yang pesat menjadi beragam ilmu, antara lain virologi, bakteriologi, mikologi, mikrobiologi pangan, mikrobiologi tanah, dan mikrobiologi industri. Perkembangan mikrobiologi meliputi: Periode pertama, sekitar tahun 1675 dimulai dengan terbukanya rahasia suatu dunia mikroorganisme melalui pengamatan Leeuwenhoek. Periode ke dua, pertentangan atau konflik generatio spontanea sampai dipatahkannya konsep abiogenesis. Pada periode ke tiga, ditemukannya penyakit dan fermentasi sehingga dihasilkan postulat Koch dan postulat River, yang digunakan sampai sekarang. Konsep penting: Mikrobiologi mempelajari tentang mikroorganisme kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata telanjang.

 

F. PENUGASAN

Latihan soal berikut dapat dijawab, apabila Anda baca kembali uraian tentang:

  • Ruang lingkup mikrobiologi.
  • Beberapa percobaan yang dilakukan oleh Leeuwenhoek, Redi serta L. Spallanzani.
  • Pendapat Louis Pasteur.
  • Konflik Generatio Spontanea
  • Teori Fermentasi
  • Postulat Koch dan Postulat River

 

Untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi di atas, kerjakanlah latihan berikut!

  1. Mengapa Antonie van Leeuwenhoek dianggap sebagai Bapak “Bakteriologi”?
  2. Jelaskan tentang teori Generatio Spontanea!
  3. Jelaskan sumbangan apa saja yang diberikan oleh Louis Pasteur!
  4. Jelaskan bahwa konsep abiogenesis adalah tidak benar!
  5. Jelaskan tentang fermentasi dan berikan contohnya!
  6. Jelaskan tentang postulat Koch dan postulat River!

 

 

 

 

 

 

 

 

G.   TES FORMATIF 1

Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!

  1. Ilmu yang mempelajari tentang organisme yang berukuran mikroskopis disebut ….
  2. virologi c. mikrobiologi
  3. bakteriologi d. biologi

 

  1. Konsep mengenai kehidupan yang berasal dari bahan mati, dikenal sebagai Generatio Spontanea atau ….
  2. Abiogenesis   Abiogenesis Spontanea
  3. Biogenesis Spontanea d. Spontanea

 

  1. Berdasarkan logika yang wajar, pada akhirnya kita memahami bahwa semua makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga. Lebih lanjut berdasarkan keyakinan kita, maka nenek moyang keragaman spesies awal makhluk hidup muncul dan ada karena ….
  2. proses pembentukan sifat c. penciptaan oleh Allah yang maha kuasa
  3. alam berproses tiada henti d. peristiwa spontan di alam

 

  1. Menurut Schwann fermentasi oleh ragi akan berjalan lancar jika jumlah ragi yang digunakan cukup banyak. Ragi yang dimaksud adalah ….
  2. Saccharomyces cerevisae c. Candida sp.
  3. Bacillus sp. d. Rhizopus oligosporus

 

  1. Seorang ahli fisika Inggris yang memberikan sanggahan akhir terhadap Generatio Spontanea adalah ….
  2. John Tyndall c. Francesco Redi
  3. John Needham d. Spallanzani

 

  1. Salah satu pendukung teori Generatio Spontanea yang hidup pada masa Louis Pasteur yang banyak mempublikasikan tulisan yang mendukung teori Abiogenesis adalah ….
  2. Felix Archimede Pouchet c. Robert Koch
  3. John Needham d. J. Liebig

 

  1. Ilmuwan yang pertama kali mendeskripsikan mengenai bakteri adalah….
  2. Iwanowsky c. Anthony van Leeuwenhoek
  3. F. Wahler d. Felix Archimede Pouchet

 

 

  1. Penggunaan utama dari Postulat Koch adalah untuk ….
  2. mengidentifikasi dan mengkarakterisasi mikroorganisme tertentu
  3. mengisolasi mikroorganisme dari hewan yang sakit
  4. mengembangkan vaksin untuk penyakit tertentu
  5. menunjukkan bahwa penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme

 

Pilihlah A jika 1 dan 2 benar

B jika 1 dan 3 benar

C jika 2 dan 3 benar

D jika 1, 2, dan 3 benar

 

  1. Percobaan Tyndall ditemukan adanya fase ….
  2. termolabil
  3. termostabil
  4. termoresisten
  5. Proses utama pada bioremediasi adalah ….
  6. biodegradasi
  7. biotransformasi
  8. biokatalis

Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Tes Formatif 1 yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 1.

 

Tingkat penguasaan =

 

Arti tingkat penguasaan:         90 - 100% = baik sekali

              80 - 89% = baik

  70 - 79% = cukup

      < 70% = kurang

 

Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Belajar 2. Bagus! Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 1, terutama bagian yang belum dikuasai.

 

 


Diskusi / Komentar

Kirimkan komentar

Informasi

Dibaca: 50059
Disukai:
Diunggah : 18-12-2018


Penulis

Admin

Penyusun