Τίτλος Μαθήματος: Γενική Μικροβιολογία Ενότητα: ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Διδάσκων: Καθηγητής Ιωάννης Σαββαΐδης Τμήμα: Χημείας
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ιστορία της Μικροβιολογίας Μικροβιολογία είναι η επιστήμη που ασχολείται με τη μελέτη των οργανισμών οι οποίοι δεν είναι ορατοί με γυμνό οφθαλμό και ονομάζονται μικροοργανισμοί. Ο πρώτος άνθρωπος που παρατήρησε μικρόβια ήταν ο Robert Hook χρησιμοποιώντας ένα απλό μικροσκόπιο περί το 1665. Παρατήρησε την κυτταρική δομή των φυτών όπως επίσης αυτή των μυκήτων τους οποίους και ζωγράφισε. Ο Αnton van Leeuwenhoek ήταν ο πρώτος ο οποίος ανακάλυψε το μικροσκόπιο και είδε βακτήρια. Κατασκεύασε τα πρώτα μικροσκόπια από άργυρο, χρυσό και χρησιμοποίησε μεγεθυντικούς φακούς x 300-500 για να δει μικροσκοπικά πρωτόζωα, άλγη και μεγαλύτερα βακτήρια (1674). Έστειλε τις αρχικές παρατηρήσεις του στην Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου το 1676 και εξέπληξε με την έμμονη γνώμη του ότι τα μικρά πράγματα που είχε δει με τους φακούς του ήταν ζωντανά επειδή τα είχε παρατηρήσει να κολυμπούν. Εξαιτίας της απαγόρευσης να χρησιμοποιηθεί το μικροσκόπιο και από άλλους ερευνητές και της αποτυχίας να συσχετιστούν τα μικρόβια ως αίτια λοιμώξεων πέρασαν σχεδόν 2 αιώνες μέχρι της ουσιαστικής απογείωσης της Μικροβιολογίας. Ο Pasteur το 1859 πρότεινε τις βασικές αρχές της Μικροβιολογίας και μαζί με τον Koch έθεσαν τα θεμέλια της επιστήμης της Μικροβιολογίας (Σχήμα 1). Ο Pasteur διατύπωσε πρώτος την τεχνική της παστερίωσης, με την οποία φονεύονται ορισμένοι μικροοργανισμοί, που μπορεί να αλλοιώσουν ένα τρόφιμο, σε αντίθεση με την αποστείρωση όπου όλες οι μορφές των μικροοργανισμών καταστρέφονται. Ο Pasteur επίσης πρώτος μελέτησε τις ζυμώσεις όταν αντελήφθη ότι η μαγιά ήταν υπεύθυνη για την παραγωγή αλκοόλης στο κρασί. Συγχρόνως ο Pasteur κατέρριψε την αρχαιότατη θεωρία της αυτομάτου γενέσεως (1860-61) με απλά πειράματα. Απέδειξε ότι οι μικροοργανισμοί και γενικά οι ζώντες οργανισμοί, παρά τις μέχρι τότε θεωρίες, ουδέποτε 5
δημιουργούνται αυτομάτως, αλλά πάντοτε προέρχονται από άλλους όμοιους ζώντες οργανισμούς. Ο Pasteur μετά από πειράματα σε κοτόπουλα προσβεβλημένα με χολέρα και χρησιμοποιώντας στελέχη παθογόνων βακτηρίων με διαφορετική λοιμογόνο ικανότητα πρότεινε τις πρώτες θεωρίες της σύγχρονης επιστήμης της Ανοσολογίας. Σχήμα 1.1 Lois Pasteur (1822-1895), Robert Koch (1843-1910). Στη συνέχεια παρασκεύασε τα πρώτα εμβόλια έναντι του ιού της λύσσας και του βακίλου του άνθρακα. Σήμερα με την ανάπτυξη νέων μοριακών μεθόδων και τεχνικών έχουν αναπτυχθεί νέα σύγχρονα εμβόλια που χρησιμεύουν στην ανοσία έναντι διαφόρων λοιμώξεων όπως έναντι του ιού της ηπατίτιδας Β. Αργότερα το 1876 ο Koch απέδειξε ότι ο βάκιλος του άνθρακα ήταν το αίτιο της νόσου άνθραξ. Το 1882 μελέτησε τη φυματίωση του ανθρώπου και περιέγραψε το βακτήριο της φυματίωσης, το οποίο από τότε αναφέρεται ως βακτήριο του Koch. Ο Κοch ανέπτυξε τις βασικές τεχνικές της καλλιέργειας που χρησιμοποιούνται στα μικροβιολογικά εργαστήρια σήμερα. Αυτές περιλαμβάνουν τις τεχνικές της καθαρής καλλιέργειας, τη χρήση στερεών θρεπτικών υλικών με προσθήκη πηκτής (gel) ή άγαρ 1-2% και των τρυβλίων Petri, επί των οποίων τα μικρόβια πολλαπλασιαζόμενα δημιουργούν σχηματισμό, ο οποίος ονομάζεται αποικία (Σχήμα 2). Η χρήση των χρωστικών της ανιλίνης και η μικροφωτογραφία για τη χρώση και τη μελέτη των μικροβίων με μικροσκόπιο εφαρμόστηκαν επίσης από τον Koch. 6
Σχήμα 2 Ανάπτυξη βακτηρίων υπό μορφή αποικιών σε στερεό υλικό. O Koch περιέγραψε τα κριτήρια γνωστά ως αξιώματα του Koch, τα οποία πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για την απόδειξη της σχέσεως ενός βακτηρίου προς ορισμένη νόσο. Αυτά αποτελούνται από τα εξής: Ο μικροοργανισμός πρέπει να ανευρίσκεται σε όλες τις περιπτώσεις της νόσου Ο μικροοργανισμός πρέπει να απομονώνεται και να καλλιεργείται εκτός του πάσχοντος σώματος σε καθαρή καλλιέργεια Ο απομονωθείς μικροοργανισμός πρέπει να αναπαράγει την κλινική νόσο εμβολιαζόμενος σε ευαίσθητο πειραματόζωο Ο αυτός μικροοργανισμός πρέπει να απομονωθεί με καλλιέργεια από το πειραματικώς εμβολιασθέν πειραματόζωο. Προ του τέλους του 19 ου αιώνα είχαν ανακαλυφθεί και μελετηθεί μικροοργανισμοί υπεύθυνοι για τις περισσότερες νόσους των ανθρώπων και ζώων. 7
Οι γνώσεις αυτές οδήγησαν στην καταπολέμηση των νόσων και την απαλλαγή της ανθρωπότητας από τις καταστρεπτικές επιδημίες του παρελθόντος. Παράλληλα προς τις έρευνες αυτές με τις οποίες διευκρινίστηκε η αιτιολογία των νόσων αποδείχθηκε ότι στο χώμα, στον αέρα, στα νερά των ποταμών και των λιμνών υπάρχουν διάφορα είδη μικροοργανισμών πολλά των οποίων είναι μεγάλης οικονομικής σημασίας. Διερευνήθηκε επίσης η σημασία των μικροβίων για τη γεωργία και τις βιομηχανίες τροφίμων. Κατά την τελευταία δεκαετία του 19 ου αιώνα απεδείχθη η ύπαρξη των ιών. Ο ιατρός Jenner (1749-1823) ανακάλυψε το εμβόλιο έναντι του ιού της ευλογιάς το 1796, όπου η ευλογιά ήταν μία από τις περισσότερο λοιμογόνους νόσους εκείνης της εποχής και πέθαιναν 45000 άτομα ετησίως στην Αγγλία. Εξίσου σημαντική ήταν η μελέτη διαφόρων χημειοθεραπευτικών ενώσεων από τον Εhrlich στον αγώνα κατά της σύφιλης, η οποία ως γνωστόν ανήκει στα σεξουαλικώς μεταδιδόμενα νοσήματα, και είχε αποβεί πραγματική μάστιγα του 19 ου αιώνα αποδεκατίζοντας εκατομμύρια άτομα. Ο Εhrlich δοκίμασε εκατοντάδες χημικών ενώσεων και τελικά το 1910 ανακάλυψε μία ένωση που ήταν αποτελεσματική έναντι του οργανισμού (Τρεπόνημα το ωχρών) που ήταν αίτιο της σύφιλης και την ονόμασε σαλβαρσάνη. Η ανακάλυψη αυτή μετέπειτα έθεσε τις βάσεις για την περαιτέρω ανακάλυψη των αντιβιοτικών και άλλων χημειοθεραπευτικών ενώσεων. Η σύγχρονη ιστορία των αντιβιοτικών αρχίζει από το 1929 όταν ο Fleming παρατήρησε την αναστολή της ανάπτυξης αποικιών σταφυλόκοκκου στην περιοχή αποικίας του μύκητα Penicillium notatum. Ο Fleming μελέτησε την ουσία και την ονόμασε πενικιλίνη. Αργότερα ομάδα ερευνητών στην Οξφόρδη (1940) απομόνωσε την πενικιλίνη και μελέτησε τη θεραπευτική εφαρμογή της, η οποία παραμένει ακόμη ένα από τα πλέον δραστικά αντιβιοτικά. 8
Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τέλος Ενότητας
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Σημειώματα Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Καθηγητής Ιωάννης Σαββαΐδης. «Γενική Μικροβιολογία. ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑΣ». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1151. Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.