INTRODUCERE IN MICROBIOLOGIE
1.1 Definitia microbiologiei
1.2 Scurta istorie a microbiologiei
DEFINITIA MICROBIOLOGIEI
MICROBIOLOGIA (mycros-mic, bios-viata, logos-vorbire) este stiinta care studiaza forma, structura (morfologia), genetica, procesele metabolice din organismele microscopice si submicroscopice.
Microbiologia este o stiinta relativ tanara, 626j98g care prezinta interes nu numai stiintific, ci si practic, pentru diferite domenii ale activitatii umane: medicina, agricultura, alimentatia, biotehnologia, etc.
Fiind ea insasi o stiinta ce s-a putut dezvolta ca urmare a dezvoltarii tehnice si tehnologice, microbiologia a luat amploare abia in ultimele decenii ale acestui secol. Acumularile teoretice si practice din domeniile fizicii nucleare, ale biologiei celulare si moleculare, ale tehnicilor informationale, au condus la imbunatatirea logisticii microbiologiei si, implicit, la dezvoltarea rapida a microbiologiei ca stiinta de mare amplitudine.
In unele ramuri industriale, microbiologia formeaza cvasitotalitatea proceselor tehnologice. Se pot exemplifica astfel industriile fermentative, panificatia, productia antibioticelor, s.a., domenii in care cunoasterea fiziologiei si a metabolismului microorganismelor permite dirijarea corecta a proceselor tehnologice in vederea obtinerii unor produse utile vietii si activitatii umane, de calitate superioara si cu randamente ridicate.
Principalele ramuri subordonate ale microbiologiei, cu statut aparte si avand preocupari specifice, sunt:
bacteriologia - se ocupa cu studiul bacteriilor;
micologia - se ocupa cu studiul ciupercilor microscopice si macroscopice;
protozoologia - se ocupa cu studiul protozoarelor;
virologia - se ocupa cu studiul virusurilor;
parazitologia - se ocupa cu studiul parazitismului si organismelor parazite;
algologia - se ocupa cu studiul organismelor acvatice simple, numite alge.
La aceste discipline microbiologice trebuie adaugate si domeniile aplicative ale microbiologiei:
imunologia - studiaza sistemul mecanismelor de aparare al organismelor, care le protejeaza fata de o eventuala infectie si/sau de orice substanta straina care patrunde in interiorul lor.
microbiologia sanatatii publice si epidemiologice - are ca scop monitorizarea si controlul raspandirii bolilor in comunitati;
microbiologia alimentelor si a apei - examineaza rolul pozitiv sau negativ al microorganismelor in alimente si apa;
microbiologia solului - studiaza interrelatia dintre microorganism, sol si planta, rolul microorganismelor in fertilitatea solului si in circuitul elementelor biogene in natura;
microbiologia agricola - studiaza relatia dintre microorganisme si recolte, in scopul cresterii productiei si calitatii acestora;
microbiologia petrolului - studiaza rolul microorganismelor in geneza zacamintelor de petrol;
microbiologia mediului - studiaza microorganismele prezente in sol, apa si aer, ocupandu-se de solutionarea problemelor practice din domeniul sanitar;
biotehnologia - include orice proces prin care oamenii utilizeaza microorganisme sau procese biologice pentru obtinerea unui produs dorit;
microbiologia industriala - utilizeaza microorganisme pentru a produce cantitati mari de produsi utili ca: vitamine, aminoacizi, enzime, medicamente;
ingineria genetica - implica tehnici care in mod deliberat modifica fondul genetic al organismelor pentru a induce obtinerea de noi combinatii genice. Reprezinta cel mai dinamic domeniu al microbiologiei moderne.
SCURTA ISTORIE A MICROBIOLOGIEI
Istoria microbiologiei ar putea fi stucturata in patru etape, si anume:
Perioada de individualizare ipotetica a factorului determinant al bolilor, in special umane;
Etapa cunoasterii nemijlocite a microorganismelor;
Perioada de sintetizare si de corelare a cunostintelor stiintifice in domeniul microbiologiei;
Etapa contemporana, de interconectare a microbiologiei cu alte stiinte, in scopul ridicarii valorii sale socio-umane.
Timpul si spatiul tipografic nu permit discutarea pe larg a etapelor istorice ale microbiologiei amintite anterior. Din acest motiv, vom puncta numai cateva momente importante ale istoriei microbiologiei.
Fara descoperirea instumentului optic numit microscop, lumea vasta si diversa a microorganismelor nu ar fi putut fi cunoscuta.
ANTONIE VAN LEEWENHOEK este cel care a descoperit lumea invizibila a microorganismelor, fiind primul care le-a observat prin marire cu ajutorul microscopului simplu, cu o singura lentila, de constructie personala.
Pe baza desenelor detaliate ale "animalculelor" (animale foarte mici, mobile) observate pe preparate provenind din diferite medii - apa de ploaie, tartrul dentar si apele din canalele de scurgere - acestea au fost ulterior identificate ca fiind reprezentanti ai bacteriilor,drojdiilor si protozoarelor. Astfel, Leewenhoek a atras atentia asupra microorganismelor, fara sa le acorde statutul unor organisme aparte.
ROBERT HOOKE, in urma studiilor realizate la microscop, descoperea in 1665 celula, marcand astfel inceputul unei teorii celulare, consolidate ulterior de alti savanti.
MATTHIAS SHLEIDEN si THEODOR SCHWANN, in urma cercetarilor, stabilesc clar teoria conform careia toate organismele, deci si microorganismele, sunt alcatuite din celule. Studiile ulterioare privind structura si functiile celulelor au avut la baza aceasta teorie celulara, constituind una din cele mai importante generalizari ale Biologiei.
LAZZARO SPALLANZANI (1729-1799) cunoscand indeaproape microscopul, se ocupa de teoria " generatiei spontane", subiect controversat in acea vreme. Se credea cu toata convingerea ca "dintr-o substanta organica in descompunere se pot naste spontan organisme vii". Aceasta teorie era cunoscuta de pe vremea lui Aristotel si a fost admisa fara obiectii, deoarece asa sustinea marele Aristotel.
In anul 1665, biologul florentin FRANCESCO REDI (1626 - 1697) lanseaza primele critici timide in legatura cu teoria anterior amintita, lansand aforismul "omne vivum a vivo" (tot ce e viu vine din ceva viu).
Un secol mai tarziu (1765), Spallanzani aduce argumente si combate teoria lui Aristotel, care avea sa domine totusi pana in 1861, cand Louis Pasteur o inlatura definitv printr-o sintagma ramasa celebra: "si microbii trebuie sa aiba parinti".
LOUIS PASTEUR (1822 - 1895), chimist, biolog si imunolog francez, unul dintre intemeietorii stiintelor microbiologice, este cel care a infiintat primele laboratoare de cercetare, fiind considerat geniul microbiologiei. Pasteur a demonstrat ca fermentatiile, considerate anterior procese pur chimice, sunt procese biologice determinate de actiunea microorganismelor, in special anaerobe. El dovedeste ca fermentatia este "un act corelativ unui proces vital", o sursa de energie necesara dezvoltarii germenilor, si ca "o fermentatie determinata are fermentul sau determinant". Realizarea faptului ca drojdiile joaca un rol crucial in fermentatii a reprezentat primul concept care asocia activitatea unui microorganism cu modificarile fizico-chimice ale materiei organice. Extinzand cercetarile sale asupra fermentatiilor, a pus in evidenta natura infectioasa a unor boli ale vinului si ale berii. Pentru impiedicarea alterarii vinului si berii, Pasteur a imaginat procedeul incalzirii blande - pasteurizarea - aplicat ulterior si laptelui si utilizat ca procedeu de sterilizare si in domeniul medical. Au fost puse astfel bazele tehnicilor aseptice care constituie in prezent standardele de laborator.
Pasteur stabileste principiul specificitatii microbiene, punand bazele teoriei bolilor infectioase si demonstrand ca acestea sunt rezultatul patrunderii in organism a unor agenti patogeni: intre activitatea unui agent patogen si particularitatile pe care le determina exista o anumita specificitate. Pasteur evidentiaza principiul vaccinarii si stabileste bazele stiintifice ale prepararii vaccinurilor. A demonstrat pentru prima data ca agentii patogeni, chiar cei mai periculosi, pot fi modificati pentru a fi folositi ca vaccinuri. El a numit vaccinuri culturile avirulente utilizate pentru inocularea preventiva ce stimuleaza imunitatea organismului fata de tulpina microbiana virulenta.
Incununarea operei sale a fost descoperirea vaccinarii antirabice, aplicata pentru prima data la om in 1885.
ROBERT KOCH (1843-1916) savant german contemporan cu Pasteur, a avut de asemenea un rol deosebit in dezvoltarea microbiologiei medicale, prin descoperirea unor numerosi agenti patologici raspunzatori de numeroase boli la om si animale, cum ar fi tuberculoza, holera etc. El a elaborat o serie importanta de tehnici de izolare, utilizand mediile de cultura solidificate (cu gelatina) pe care cresterea microorganismelor se face sub forma de colonii izolate. Cum o colonie microbiana reprezinta descendenta unei singure celule parentale, insamantarea ei ulterioara intr-un mediu steril genereaza o cultura de celule din aceeasi specie sau tulpina. Descoperirea acestei posibilitati de a obtine culturi pure a constituit un progres care a stat la baza Microbiologiei moderne, deoarece a oferit un mijloc simplu si sigur de izolare a bacteriilor, in vedera studierii biologiei lor, a identificarii si incadrarii lor sistematice. Koch a utilizat tehnici de colorare pentru preparatele microscopice (frotiuri) si in 1882 a identificat bacilul care-i poarta numele (B.K.), agentul patogen al tuberculozei. In 1905, Koch este recompensat cu premiul Nobel pentru fiziologie si medicina.
HANSEN deschide calea Microbiologiei industriale moderne, prin utilizarea culturilor pure de microorganisme ca starteri de fermentatie.
I. MECINIKOV lucrand la Institutul Pasteur din Paris, a evidentiat procesul de fagocitoza, demonstrand pentru prima data rolul leucocitelor din sange in reactiile de aparare ale organismului fata de agentii patogeni, prin inglobarea si distrugerea acestora.
P. EHRLICH este creatorul teoriei moderne a dezinfectiei si chimioterapiei selective, sintetizand primele substante chimice active in terapia bolilor produse de spirochete si protozoare. Lucrarile sale au deschis calea spre era substantelor chimioterapice.
S WINOGRADSKI (1856-1953), intemeietorul Microbiologiei solului, a descris procesul de asimilare la organismele chimiosintetizante si fenomenul de fixare al azotului atmosferic de catre microorganisme. A elaborat metode speciale pentru cercetarea activitatii microorganismelor din sol.
A. FLEMMING (1881-1955) deschide prin lucrarile sale era antibioticelor, de o mare importanta in medicina si biologie. In 1929 el observa ca unele culturi ale mucegaiului Penicillium elaboreaza o substanta antimicrobiana specifica: penicilina. Acest prim antibiotic a fost mai tarziu purificat de Florey si Chain (1940), care au oferit terapeuticii infectioase un produs stabil, atoxic pentru om si animal, activ in vivo asupra unor specii de micoorganisme.
WAKSMAN in 1944 descopera streptomicina, antibiotic elaborat de multe specii de actinomicete si deschide calea pentru obtinerea de noi antibiotice.
TWORT si D'HERELLE au avut un rol deosebit in evolutia conceptelor fundamentale de bacteriologie si virologie prin descoperirea bacterofagilor (virusuri care paraziteaza bacteriile) si a fenomenului de lizogenie.
A. LWOFF a adus contributii deosebite la definirea virusurilor, dupa 1953. El a analizat relatia dintre fag si bacterie, precum si fenomenul de lizogenie sugerand interventia unui mecanism similar in patogenia cancerului. Este laureat al premiului Nobel pentru biologie.
Agentii infectiosi subvirali au fost izolati in 1971 de DIENER, care a demonstrat ca moleculele de ARN nude, numite viroizi, pot determina efecte patogene la plante.
PRUSINER in 1981-1984, a demonstrat ca moleculele de proteine, numite prioni, pot fi infectioase pentru om si animale.
In Romania, doi savanti de renume mondial, VICTOR BABES si IOAN CANTACUZINO au contribuit la fondarea Microbiologiei moderne.
VICTOR BABES (1854-1926) a lucrat in laboratorul lui Pasteur, iar mai tarziu in laboratorul lui Koch. De formatie anatomo-patolog, si-a insusit tehnicile microbiologice si a orientat investigatia medicala spre studiul actiunii reciproce microorganism-gazda. A colaborat cu A.V. Cornil la primul Tratat de Bacteriologie din lume aparut la Paris in 1885. A descoperit noi specii microbiene, a pus in evidenta corpusculii Babes-Negri in celulele nervoase ale indivizilor morti de turbare si corpusculii Babes-Ernst in bacilii difterici. In cercetarile sale asupra antagonismului bacterian a anticipat descoperirea antibioticelor; a studiat numeroase boli infectioase. Este creatorul Institutului "Victor Babes" din Bucuresti si organizatorul primelor laboratoare de igiena si bacteriologie.
IOAN CANTACUZINO format in laboratorul condus de Mecinikov la Institutul Pasteur din Paris, a continuat cercetarile maestrului sau privind imunitatea nevertebratelor. A studiat patogenia holerei, tuberculozei si a altor boli, vaccinul si vaccinarea antiholerica . A creat Scoala contemporana de microbiologie, initial in laboratorul de medicina experimentala al Facultatii de Medicina din Bucuresti, apoi in Institutul de Cercetari Microbiologice pe care l-a fondat in 1921.
Opera acestor doi mari savanti romani a fost continuata de alti savanti de reputatie internationala: Constantin Levaditi, Dumitru Combiescu, Constantin Ionescu-Mihaiesti, Stefan Nicolau, Mihai Ciuca, Gheorghe Zarnea si altii.
In perioada de dupa 1910, din totalul premiilor Nobel pentru medicina si fiziologie, peste o treime au fost acordate microbiologilor si specialistilor in discipline inrudite. Microbiologia continua sa progreseze in fiecare an cu ajutorul a noi tehnici si noi date furnizate de cercetare.
|
