Serambi :
Maha Besar Allah yang telah menciptakan berbagai makhluk hidup, mulai dari
yang berukuran besar hingga yang sangat kecil, dari yang tampak dengan mata
telanjang hingga makhluk hidup yang hanya dapat dilihat dengan bantuan alat
(mikroskop). Semua makhuk hidup tersebut
masih dibeda-bedakan E3N laFT%gi macamnya dengan sifat dan fungsinya masing-masing.
Allah berfirman : “Dan Dia (menundukkan
pula) apa yang Dia ciptakan untk kamu di bumi ini dengan berlain-lainan
macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda
(kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran” (QS An Nahl : 13).
Berdasarkan firman Allah tersebut, kita tahu bahwa Allah telah menciptakan
berbagai makhluk di bumi dengan sifat yang bermacam-macam pula, termasuk di
dalamnya adalah mikrobia yang tak dapat dilihat dengan mata telanjang. Ternyata
masing-masing mikrobia memiliki sifat sendiri-sendiri dan memiliki perannya
masing-masing, baik yang menguntungkan maupun merugikan. Dengan pegetahuan
tentang mikrobia tersebut, maka berkembanglah ilmu mikrobiologi dan aplikasinya
berkaitan dengan bidang ilmu lain. Apabila kita mau belajar dan mempelajari
alam, maka kita akan melihat betapa besar kekuasaan Allah dan kita pun dapat
mengambil pelajaran dan manfaat dari makhluk-makhluk ciptaan Allah tersebut.
Materi Pokok :
A. Pengertian
Dasar Mikrobiologi
Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang jasad renik atau
mikrobia. Mikrobia berasal dari kata mikro yang berarti sangat kecil dan
bio yang artinya hidup, dengan demikian mikrobia adalah jasad hidup yang
sangat kecil dan tidak dapat dilihat tanpa mikroskop. Mikrobia meliputi semua
jasad mikroskopik yang terdiri dari :
-
Arkhaebakteri -
khamir
-
Bakteri -
fungi
-
Sianobakteri -
protozoa
Mkrobia merupakan jasad uniseluler dengan sifatnya yang berbeda dari
tumbuhan maupun hewan. Mikrobia mampu hidup dimana saja, di lingkungan yang
lembab, kering,suhu tinggi, maupun suhu rendah. Sel mikrobia mampu melakukan
proses untuk kelangsungan hidupnya tanpa tergantung pada sel-sel yang lain; sel
mikrobia dapat memproduksi tenaga maupun berkembang biak tanpa tergantung sel
lain.
Mikrobia memiliki arti penting di alam, diantaranya sebagai pembenah alam.
Sebagai pembenah alam, mikrobia dapat melakukan perombakan jasad-jasad yang
telah mati atau menguraikan polutan. Mikrobia juga berperan dalam biodegradasi
yang kemungkinan dapat menghasilkan produk yang dapat dikomersialisasikan ,
sehingga dapat dikembangkan dalam industri. Mikrobia juga dapat melakukan
berbagai transformasi kimia sehingga mikrobia dapat dikatakan merupakan “pabrik
kimia” karena mampu melakukan perubahan-perubahan kimia menjadi produk-produk
baru.
Sebagai sel hidup, mikrobia memiliki empat karakteristik yang penting,
yaitu :
1. Menyerap
makanan sendiri atau nutrisi
Sel mikrobia mengambil senyawa kimia dari lingkungan dan selanjutnya
dikonversi menjadi senyawa kimia lain dan tenaga.
2. Replikasi
Sel mikrobia mampu melakukan sintesis dan beberapa hasil sintesisnya
digunakan untuk pertumbuhan dan membentuk dua selanakan yang identik dengan
induknya.
3. Mengalami
diferensiasi
Sel mikrobia dapat berubah bentuk dan fungsi yang disebut dengan
diferensiasi. Diferensiasi tersebut dapat dilihat dari substansi atau struktur
yang semula tidak ada kemudian terbentuk. Diferensiasi biasanya merupakan
bagian dari siklus hidup selulernya, misalnya sel membentuk spora atau struktur
yang terlibat dalam reproduksi seksual.
4. Memberi
tanda
Sel mikrobia mampu berinteraksi dengan sel lain melalui perantaraan bahan
kimia.
B. Sejarah
Mikrobiologi
Mikrobiologi berkembang karena adanya keingintahuan manusia tentang berbagai
kejadian alam yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Kejadian-kejadian alam
yang ada menimbulkan berbagai pertanyaan, misalnya mengapa daging mudah
mengalami pembusukan?, apa penyebab penyakit suatu tanaman atau hewan?, dan
lain sebagainya. Untuk menjawab berbagai pertanyaan itu maka dilakukan berbagai
percobaan untuk mengungkapkannya.
Penemuan
Mikrobia
Beberapa tokoh yang berperan dalam penemuan mikrobia diantaranya :
1. Robert
Hooke (1635-1703)
Robert Hooke adalah seorang peneliti dari Inggris yang
pertama kali menemukan mikroskop. Hasil pengamatan Robert Hooke dipublikasikan
dengan judul Micrographia (1664). Hasil karyanya yang lain adalah
membuat deskripsi tentang jamur benang mikroskopik yang tumbuh di permukaan
kulit serta melakukan pengamatan mikroskopi jaringan dengan struktur yang
berupa ruang-ruang kecil. Ruang-ruang kecil tersebut selanjutnya ddikenal
sebagai sel.
2. Antony van
Leeuwenhoek (1632 – 1723)
Antony van Leeuwenhoek adalah seorang penguji rasa anggur
dari Belanda, yang juga bekerja di pabrik tirai dari linen. Dia selalu
menggunakan kaca pembesar untuk menguji kualitas bahan tekstil, selanjutnya ia
mengembangkan lensa menjadi mikroskop sederhana. Dengan mikroskop ini, dia
melakukan pengamatan berbagai jasad renik yang hidup dalam setetes air.
Leeuwenhoek adalah orang pertama yang mendeskripsikan hewan mikroskopik yang
disebut protozoa dan bakteri. Semua bentuk kehidupan itu disebut animalcules.
Leeuwenhoek juga menemukan bakteri dari mulut manusia.
3. Paul
Ehrlich dan Christian Gram
Pengamatan mikrobia secara mikroskopik selanjutnya
diikuti dengan berkembangnya teknik pewarnaan metilen biru yang diperkenalkan
oleh Paul Ehrlich (1881). Teknik pewarnaan sel bakteri dikembangkan lebih
lanjut oleh Christian Gram (1884) yang dikenal dengan teknik pewarnaan Gram.
Teknik ini merupakan teknik pewarnaan diferensial untuk klasifikasi bakteri,
yang tergantung pada struktur dinding sel bakteri.
Teori
Generasi Spontan
Biologi pada abad 18 didominasi oleh teori tentang generasi spontan, yaitu
suatu teori yang menyatakan bahwa jasad hidup muncul secara spontan dari bahan
tak hidup. Lazzaro Spalanzani (1729 – 1799) dan John Needham (1713 – 1781)
adalah ahli-ahli yang percaya pada generasi spontan.
Hampir sebagian ahli menyangkal kebenaran teori generasi spontan atau
abiogenesis. Beberapa tokoh yang menyangkal teori abiogenesis diantaranya
adalah :
1. Marcus
A.Plenciz (1705 – 1786) dan Benjamin Martin (1720)
Marcus A Plenciz adalah ahli fisika yang menduga bahwa
suatu penyakit disebabkan oleh mikrobia. Teori ini diabaikan oleh semua ahli.
Selanjutnya ada Benjamin Martin yang menduga bahwa penyakit paru-paru
disebabkan oleh animalcules yang ditularkan oleh seorang penderita yang
kemudian diangkut ke paru-paru melalui darah.
2. Fransisco
Redi (1626 – 1697)
Redi menyatakan bahwa belatung yang muncul pada daging
yang tidak bungkus bukanlah belatung yang muncul secara spontan melainkan
berasal dari lalat yang hinggap di daging tersebut. Redi selanjutnya melakukan
percobaan untuk membuktikan hipotesis tersebut.
3. Louis
Pasteur (1872 – 1895)
Louis Pasteur juga menolak teori abiogenesis. Melalui
percobaanya, ia membuktikan bahwa jasad renik hidup adalah penyebab perubahan
kimia yang terjadi selama fermentasi anggur dan kerusakan bahan makanan.
Pasteur telah menemukan kehidupan mikrobia anaerobik pada fermentasi anggur.
Pada anggur yang baik diemukan mikrobia berbentuk oval bertunas yang
dikenaldengan khamir (yeast), sedangkan pada anggur yang masam (tidak
baik) ditemukan mikrobia berbentuk batang dan ukurannya lebih kecil daripada
khamir. Mikrobia tersebut dikenal sebagai bakteri penghasil asam. Penemuan
tersebut memberi landasan ilmiah bahwa perubahan yang terjadi selama fermentasi
adalah akibat metabolisme mikrobia.
Pasteur juga melakukan usaha untuk mencegah masuknya
mikrobia lain dalam suatu proses atau disebut kontaminasi. Pasteur menggunakan
berbagai labu angsa untuk membuktikan sumber kontaminan (jasad pencemar).
Bagaimana cara percobaannya? Coba anda cari dari berbagai referensi.
Louis Pasteur telah melakukan pencegahan pertumbuhan mikrobia dengan
pemanasan. Pemanasan 100oC kadang-kadang dapat mencegah munculnya
generasi baru mikrobia namun setelah beberapa saat akan kembali muncul
mikrobia. Keadaan tersebut membuktikan bahwa pencegahan dengan pemanasan hanya
bersifat sementara.
Percobaan Pasteur dilanjutkan oleh John Tyndall (1877) yang menemukan
penyebab kegagalan pemanasan yang dilakukan Pasteur adalah karena adanya
bakteri yang tidak tahan terhadap panas (mudah rusak atau mati setelah
pemanasan) dan bentuk yang tahan terhadap panas (mampu hidup pada suhu tinggi).
Tyndall menemukan cara sterilisasi, yang disebut tindalisasi, yaitu sterilisasi
bahan dengan pemanasan berselang waktu dan berulang-ulang. Tindalisasi dapat
membunuh bakteri pembentuk spora. Coba anda cari cara kerja tindalisasi yang
lebih lengkap.
Peran
Mikrobia Berkaitan dengan Penyakit
Mikrobia memiliki peran dalam penyebaran penyakit. Louis Pasteur telah
menembangkan vaksinasi rabies, penyakit kulit dan anthrax dengan menggunakan
mikrobia penyebab penyakit non virulen. Tokoh lain yang telah memberikan bukti
kuat tentang peran mikrobia pada berberapa penyakit menular adalah Robert Koch
(1843 – 1910). Koch berhasil mengidentifikasi Bacillus anthraxis sebagai
penyebab penyakit anthrax dan Mycobacterium tuberculosis sebagai
penyebab tuberculosis (TBC).
Koch membuat suatu aturan untuk membuktikan mikrobia tertentu sebagai agen
penyakit menular. Aturan tersebut dikenal dengan istilah Postulat Koch. Tokoh
lain adalah Raymond Sabouraud (1890 – 1910) yang telah mengembangkan teknik
untuk mengisolasi jamur benang penyebab penyakit kulit.
Mikrobiologi terus mengalami perkembangan, tidak hanya dalam hal kesehatan,
namun juga meliputi mikrobiologi tanah. Sergei Winogradsky (1856 – 1953) dan
Martinus Beijerinck (1851 – 1931) telah mengembangkan mikrobiologi tanah
khususnya tentang ekologi mikrobia. Mereka mengembangkan medium untuk menumbuhkan
mikrobia yang dapat menggunakan CO2 dan ammonium menjadi senyawa
karbon dan tenaga.
Mikrobiologi pada abad 20
Pada awal abad ke-20 mikrobiologi berkembang sendiri seakan-akan terpisah
dari cabang ilmu biologi lain karena adanya perbedaan fokus yang dipelajari.
Banyak ahli biologi tertarik untuk mempelajari struktur dan fungsi sel, ekologi
tumbuhan dan hewan, reproduksi dan perkembangan, hereditas serta mekanisme
evolusi. Sebaliknya, mikrobiologi lebih terkonsentrasi pada agen penyakit
infeksi, respon imun, pencarian agen khemoterapidan metabolisme bakteri.
Mikrobiologi berkembang lebih dekat dengan bidang ilmu biologi lain pada
tahun 1940an karena kaitannya dengan genetika dan biokimia. Mikrobia sangat
berguna sebagai objek percobaan karena mikrobia relatif sederhana/berukuran
kecil, mampu tumbuh dengan cepat dan dapat dikulturkan dalam jumlah besar.
George Beadle dan Edward L.Tatum mempelajari hubungan antara gene dan enzim
pada tahun 1941 menggunakan mutan jamur roti Neurospora. Salvadore Luria dan Max Delbruck (1943) menggunakan
mutan bakteri untuk menunjukkan bahwa mutasi gen dapat terjadi secara spontan.
Oswald T. Avery, Colin M. MacLeod and Maclyn McCarty (1944) membuktikan bahwa
DNA merupakan materi genetik dan membawa informasi genetik selama transformasi.
Interaksi antara mikrobiologi, genetika dan biokimia mempelopori perkembangan
molekuler modern yang berorientasi genetika.
Lebih lajut mikrobiologi menjadi kontributor utama dalam perkembangan
biologi molekuler, yaitu cabang biologi yang mempelajari aspek fisik dan
kimiawi makhluk hidup dan fungsinya. Ahli-ahli mikrobiologi telah terlibat
cukup jauh dalam studi kode genetik serta mekanisme sintesis DNA, RNA dan
protein. Mikrobia digunakan pada banyak studi tentang regulasi ekspresi gen dan
kontrol akitvitas enzim. Lebih jauh lagi pada 1970, penemuan baru di bidang
mikrobiologi menyebabkan perkembangan teknologi DNA rekombinan dan rekayasa
genetika. Satu indikasi bahwa mikrobiologi memiliki peran penting pada abad
ke-20 adalah hadiah Nobel yang kurang lebih 1/3nya diberikan pada ilmuwan yang
bekerja dalam masalah mikrobiologi.
Suplemen :
Ekologi
Mikrobia dan Mikrobiologi Lingkungan
Istilah ekologi mikrobia saat ini digunakan untuk menjelaskan adanya
keberadaan dan peran mikrobia, sepanjang akivitasnya, terhadap tempat dimana
mikrobia ditemukan. Perlu kita pahami bahwa berbagai informasi tentang
keberadaan dan peran mikrobia di tanah, air maupun asosiasinya dengan tumbuhan,
yang sekarang ini dkenal dengan “ekologi mikrobia”, dulunya dideskripsikan
sebagai “mikrobiologi lingkungan”. Thomas D. Brock (penemu Thermus aquaticus, penghasil Taq
polymerase untuk PCR) mendefinisikan
ekologi mikrobia sebagai studi perilaku dan aktivitas mikrobia di lingkungan
alaminya. Brock menyatakan bahwa mikrobia adalah kecil dan lingkungan mereka
pun kecil, yang kemudian dikenal sebagai lingkungan mikro/micrroenvironment.
Mikrobiologi lingkungan sendiri berkaitan dengan semua proses mikrobial
yang terjadi di tanah, air, atau makanan, sebagai contoh. Hal tersebut tidak
menekankan pada microenvironment,
dimana mikrobia sesungguhnya berfungsi, tetapi lebih pada efek keberadaan dan
peran mikrobia pada skala/area yang lebih luas. Seseorang dapat mempelajari
proses yang dimediasi oleh mikrobia dan kemungkinan efek globalnya dalam
“mikrobiologi lingkungan” tanpa mengetahui
microenvironment spesifiknya dimana sesungguhnya proses itu terjadi. Namun
demikian perlu disadari bahwa peran mikrobia di lingkungannya yang kecil dapat
menimbulkan efek global terhadap ekosistem yang luas.
Saat ini terminologi “ekologi mikrobia” mulai kehilangan arti sesungguhnya.
Apabila kita membaca buku teks atau karya ilmiah, maka perbedaan antara
“ekologi mikrobia”dan “mikrobiologi lingkungan” harusah selalu teringat dalam
pikiran kita.
Glosarium :
1. Mikrobiologi
: ilmu yang mempelajari tentang mikrobia dan peranannya
2. Mikrobia :
organisme yang berukuran sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan bantuan
mikroskop
3. Generatio
spontanea : teri yan menyatakan bahwa mahluk hidup ada dengan sendirinya
4. Microenvironment : lingkungan yang
berskala kecil yang menjadi tempat mikrobia beraktivitas
Daftar Pustaka :
1. Prescott,
Lansing M, John P.Harley, and Donald A Klein, 1999, Microbiology 4th edition, WCB McGraw-Hill, Boston
2. Nicklin,
1999, Instant Notes in Microbiology,
BIOS Scientific Publishers Ltd
3. Pelczar, Dasar-dasar Mikrobiologi
5. www.tulane
