Dezvoltarea microbiologiei ca stiinta

DEZVOLTAREA MICROBIOLOGIEI CA STIINTA

Datorita nivelului general redus al cunostintelor asupra naturii, pana la sfarsitul secolului al VIII-lea, in medicina au dominat conceptiile idealiste, metafizice, conform carora bolile aveau cauze imateriale si reprezentau pedepse date omului de catre Divinitate, pentru ispasirea unor pacate.

In perioada antichitatii, datorita observatiilor filozofului grec Aristotle (384-322 i.e.n) asupra mustelor si viermilor s-au pus bazele “teoriei generatiilor spontane”, acceptata, timp de cateva secole, de majoritatea popoarelor din epoca. Adeptii acestei teorii afirmau ca unele animalele mici si, mai tarziu, organismele microscopice, iau nastere in mod spontan, in materia organica aflata in descompunere.

Au existat insa si adepti ai unor conceptii materialiste, ca Tucidide din Atena (460-395 i.e.n.) care a formulat „teoria contagiunii” intuind ca bolile epidemice se datoreaza unor particole vii, pe care le numea „contagium animatum”, Titus Lucretius Carus (98-55 i.e.n) care a afirmat ca ciuma este produsa de „germeni ai bolii si mortii”, Hippocrat (460-375 i.e.n.), medicul grec care a elaborat “teoria miasmelor”, conform careia epidemiile sunt produse de „miasme morbide”, transmise prin aer sau apa si filozoful roman Marcus Terentius Varro (116-27 i.e.n.) care considera ca in zonele palustre exista fiinte minuscule, denumite „animalis minuta”.

Mai tarziu, in 1546, omul de stiinta italian Girolamo Fracastoro a sugerat ca unele boli sunt produse de forme de viata invizibile pe care le numea „seminaria prima” neputand insa sa aduca argumente concrete prin care sa infirme “teoria generatiei spontane” care domina inca gandirea cercetatorilor naturii si medicilor din epoca.

Primele observatii privind existenta microorganismelor au fost posibile dupa construirea lunetelor si microscoapelor. In 1590, opticienii Zacharias si Hans Jansen din Middleburg, Olanda, au construit primul microscop, cu un tub de 2 metri lungime. In scurt timp, tehnica construirii microscoapelor s-a raspandit in Europa.

In 1665, englezul Robert Hooke, in lucrarea “Micrographie”, scria despre structura si utilizarile microscoapelor atragand atentia si asupra existentei unor organisme microscopice.

Microorganismele au fost observate, pentru prima data, de catre Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), un slefuitor de lentile din Delft, Olanda, care a construit microscoape cu putere de marire de pana la 300 ori, cu care a examinat apa de ploaie statuta, apa din reteaua de canalizare si tartrul dentar. Acesta le-a desenat si le-a numit „viva animalcula”.

Microorganismele au fost introduse, dupa anul 1700, in clasificarea lumii vii a botanistul suedez Carol Linné (“Sistema Nature”), sub numele de “chaos infusorium”, categorie separata de cele 2 regnuri existente, vegetal si animal.

De-a lungul secolului al XVIII-lea si prima jumatate a secolului al XIX-lea au existat multi cercetatorii care, prin experimentele lor, au incercat sa infirme teoria “generatiei spontane”. Dintre acestia fac parte Francesco Redi, John Needham, Lazzaro Spallanzani, Theodore Schwan, Georg Friedrich Schroder, Theodor van Dusch, Felix Pouchet, John Tyndall, Ferdinand Cohn. 

Un urias pas inainte a fost realizat prin descoperirile epocale ale marelui savant francez Louis Pasteur (1822-1895), considerat “parintele microbiologiei”.

El a demonstrat ca bacteriile nu se nasc spontan ci din parinti, ca se multiplica si ca pot fi distruse (1861), aducand argumente puternice in favoarea infirmarii „teoriei generatiei spontane”. Ca urmare a studiilor efectuate asupra unor boli epizootice si a unor boli epidemice umane (holera gainilor, antraxul, ciuma, tuberculoza, febra tifoida, difteria) a reusit sa stabileasca relatia de cauzalitate intre microbi si infectii punand bazele “teoriei germenilor” (1862). Acesta a preparat vaccinuri (1885 - primul vaccin antirabic) si a demonstrat ca prevenirea infectiilor este posibila prin utilizarea flacoanelor sterile, flambate in prealabil si acoperite cu dopuri de vata sterile, introducand, pentru prima oara, conceptul de asepsie si metoda lucrului aseptic in bacteriologie. De asemenea, a recomandat incalzirea sucului de struguri pentru distrugerea formelor de viata inainte de initierea fermentatiei (procedeu numit, in prezent, pasteurizare) si a introdus sterilizarea prin caldura uscata in cuptorul Poupinel (la 180 C, timp de 2 ore). Descoperirile sale au revolutionat industria matasii, vinurilor, a berii si au demonstrat implicarea microbilor in bolile viermilor de matase si in fermentatia alcoolica. A realizat primul model experimental de cercetare a unui virus prin inocularea in creier de iepure, urmata de treceri repetate care au condus la atenuarea virulentei acestuia si a intuit ca agentul turbarii este de dimensiuni foarte mici deoarece nu l-a putut evidentia prin microscopie optica.

Ca urmare a acestor descoperiri, chirurgul englez Joseph Lister (1827-1912) a introdus, din anul 1867, asepsia (evitarea infectarii plagilor prin acoperirea acestora cu pansamente sterile, pulverizarea unei solutii de acid fenic in aerul salilor de operatie) si antisepsia (folosirea antisepticelor, sterilizarea bandajelor si instrumentelor) in chirurgie.

Denumirea de microb a fost utilizata, pentru prima oara, in anul 1878, de catre chirurgul francez Charles Emmanuel Sédillot, cu ocazia unei comunicari stiintifice la Academia de Stiinte din Paris.

O contributie deosebit de importanta a avut si Robert Koch (1843-1910), medic de tara si activ cercetator, considerat „parintele scolii germane de microbiologie”. Acesta a descoperit agentii antraxului (1876), tuberculozei (1882) si holerei (1883). De asemenea, a descris alergia tuberculoasa si imunitatea de premunitie, a reusit sa cultive „in vitro” unele bacterii pe medii de cultura solide utilizand pentru prima oara, ca agent de solidificare, agarul (geloza), un extract de alge propus de Fannie Eilshemius (sotia unui colaborator al acestuia care il folosise la prepararea gemurilor), a introdus frotiul (preparatul fixat) in practica microscopica si a realizat modele de infectie experimentala.

Postulatele formulate in 1882, care ii poarta numele, au reprezentat argumente in favoarea „teoriei germenilor” si si-au pastrat valabilitatea pana in zilele noastre:

In organismul bolnavilor suferind de o anumita boala, microbul care a determinat-o se gaseste raspandit in raport cu simptomele si cu leziunile observate.

Microorganismul poate fi izolat din corpul bolnavului si crescut in culturi pure in laborator.

Inocularea microbului la un animal receptiv produce o infectie asemanatoare cu cea naturala, acesta putand fi reizolat din corpul animalului infectat.

In a doua jumatate a secolului al XIX-lea, microbiologia a aparut si s-a constituit ca stiinta independenta dintr-o necesitate absoluta, pentru a raspunde dezvoltarii societatii omenesti.

Factorii care au contribuit la aparitia si consolidarea acesteia in tarile europene au constat in faptul ca industria matasii era in criza datorita bolilor viermilor de matase, industria bauturilor alcoolice (vin, bere) era afectata de perturbari ale procesului de fermentatie, numeroase animale sufereau de antrax iar in colectivitatile umane erau inregistrate cifre ridicate de morbiditate si mortalitate prin boli infectioase grave (difterie, tuberculoza, holera, etc.) sau infectii postoperatorii sau post-partum (febra puerperala).

In aceasta perioada, numerosi cercetatori, majoritatea colaboratori ai savantilor Pasteur si Koch, si-au adus aportul la dezvoltarea bacteriologiei stiintifice. Au fost descoperite specii noi (1879: Albert Neisser - Neisseria gonorrhoeae; 1884: George Gaffky – bacilul tific; 1884: Friederich L effler – Corynebacterium diphteriae; 1885: Theodor Escherich - Escherichia coli; 1886: Albert Fraenkel – Streptococcus pneumoniae; 1887: David Bruce - Brucella sp; 1887: Anton Weichselbaum - Neisseria meningitidis; 1889: Shibasaburo Kitasato - Clostridium tetani; 1892: William Welch si George Nattal - Clostridium perfringens; 1894: Alexandre Yersin si Shibasaburo Kitasato - Yersinia pestis; 1895: Jules Bordet – Bordetella pertussis; 1896: Emile von Ermengem - Clostridium botulinum; 1897: Kiyoshi Shiga - agentul dizenteriei) si toxine bacteriene (1884: Alexandre Yersin si Emile Roux - toxina difterica), noi metode de sterilizare la cald (1884: Charles Chamberland - autoclavul), de examinare microscopica (1878: Ernst Karl Abb - un nou condensator si examinarea cu imersie, 1884: Hans Christian Gram - coloratia Gram;), de cultivare a germenilor (1884: Fannie Eilshemius – a propus agarul ca agent de solidificare; 1887: Richard Petri - placa Petri de preparare a unor seruri si vaccinuri (1890: Albert Calmette – obtine o tulpina atenuata de Mycobacterium tuberculosis; 1890: Emil von Behring – antitoxine difterice si tetanice).

Majoritatea microbiologilor de marca din aceasta perioada au apartinut scolilor rusa sau germana. De mentionat este contributia remarcabila a lui Ilia Mecinikov (1845-1916) care a descoperit fenomenul de fagocitoza si inflamatia punand astfel bazele imunologiei.

In secolul al XX-lea s-au facut progrese importante in bacteriologie. Astfel, introducerea microscopiei electronice si a tehnicilor cu izotopi radioactivi a permis observarea detaliilor de structura ale bacteriilor. Astfel, au fost descoperite specii bacteriene si chiar noi boli de etiologie infectioasa.

Un alt important deschizator de drumuri a fost Alexander Fleming (1881-1955) care, in anul 1945, a descoperit penicilina, substanta secretata de ciuperca Penicillium notatum si a aratat rolul acesteia in terapia infectiilor marcand momentul inceperii erei antibioticelor.

Utilizarea metodelor performante ale ingineriei genetice a deschis noi perspective in microbiologia moderna. Tehnicile de recombinare genetica au permis aprofundarea cercetarii micro-biologice si producerea de vaccinuri mai eficace sau de bio-molecule care pot fi utilizate in scop terapeutic.

De asemenea, au fost efectuate numeroase remanieri in incadrarea taxonomica a germenilor, ca urmare a progreselor geneticii moleculare (hibridarile de acizi nucleici, utilizarea anticorpilor monoclonali, analiza secventelor A.R.N. ribozomal si a continutului in guanina si citozina al bazelor A.D.N., etc.).

Tehnicile genetice (ex.: P.C.R. = polymerase chain reaction), accesibile laboratoarelor performante, permit identificarea rapida a agentilor patogeni in probele pacientilor.