A. PENEMUAN ANIMALCULUS
Awal terungkapnya dunia mikroba adalah dengan ditemukannya mikroskop oleh
Leeuwenhoek (1633-1723). Mikroskop temuan tersebut masih sangat sederhana,
dilengkapi satu lensa dengan jarak fokus yang sangat pendek, tetapi dapat
menghasilkan bayangan jelas yang perbesarannya antara 50-300 kali.
Leeuwenhoek melakukan pengamatan tentang struktur mikroskopis biji, jaringan
tumbuhan dan invertebrata kecil, tetapi penemuan yang terbesar adalah diketahuinya
dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil. Animalculus adalah
jenis-jenis mikroba yang sekarang diketahui sebagai protozoa, algae, khamir, dan
bakteri.
B. TEORI ABIOGENESIS DAN BIOGENESIS
Penemuan animalculus di alam, menimbulkan rasa ingin tahu mengenai asal
usulnya. Menurut teori abiogenesis, animalculus timbul dengan sendirinya dari bahanbahan
mati. Doktrin abiogenesis dianut sampai jaman Renaissance, seiring dengan
kemajuan pengetahuan mengenai mikroba, semakin lama doktrin tersebut menjadi tidak
terbukti.
Sebagian ahli menganut teori biogenesis, dengan pendapat bahwa animalculus
terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara. Untuk mempertahankan
pendapat tersebut maka penganut teori ini mencoba membuktikan dengan berbagai
percobaan.
Fransisco Redi (1665), memperoleh hasil dari percobaannya bahwa ulat yang
berkembang biak di dalam daging busuk, tidak akan terjadi apabila daging tersebut
disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat. Jadi dapat
disimpulkan bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging. Percobaan lain
yang dilakukan oleh Lazzaro Spalanzani memberi bukti yang menguatkan bahwa
mikroba tidak muncul dengan sendirinya, pada percobaan menggunakan kaldu ternyata
pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh. Percobaan ini juga dapat
menunjukkan bahwa perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas
menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut.
Percobaan yang dilakukan oleh Louis Pasteur juga banyak membuktikan bahwa
teori abiogenesis tidak mungkin, tetapi tetap tidak dapat menjawab asal usul
animalculus. Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah (1) Udara mengandung
mikrobia yang pembagiannya tidak merata, (2) Cara pembebasan cairan dan bahanbahan
dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi.
Pasteurisasi adalah cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan
menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62oC. Sterilisasi adalah cara untuk
mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan tinggi, cara ini merupakan
penemuan bersama ahli yang lain.
C. PENEMUAN BAKTERI BERSPORA
John Tyndall (1820-1893), dalam suatu percobaannya juga mendukung
pendapat Pasteur. Cairan bahan organik yang sudah dipanaskan dalam air garam yang
mendidih selama 5 menit dan diletakkan di dalam ruangan bebas debu, ternyata tidak
akan membusuk walaupun disimpan dalam waktu berbulan-bulan, tetapi apabila tanpa
pemanasan maka akan terjadi pembusukan. Dari percobaan Tyndall ditemukan adanya
fase termolabil (tidak tahan pemanasan, saat bakteri melakukan pertumbuhan) dan
termoresisten pada bakteri (sangat tahan terhadap panas). Dari penyelidikan ahli botani
Jerman yang bernama Ferdinand Cohn, dapat diketahui secara mikroskopis bahwa
pada fase termoresisten, bakteri dapat membentuk endospora.
Dengan penemuan tersebut, maka dicari cara untuk sterilisasi bahan yang
mengandung bakteri pembentuk spora, yaitu dengan pemanasan yang terputus dan
diulang beberapa kali atau dikenal sebagai Tyndallisasi. Pemanasan dilakukan pada
suhu 100oC selama 30 menit, kemudian dibiarkan pada suhu kamar selama 24 jam,
cara ini diulang sebanyak 3 kali. Saat dibiarkan pada suhu kamar, bakteri berspora yang
masih hidup akan berkecambah membentuk fase pertumbuhan / termolabil, sehingga
dapat dimatikan pada pemanasan berikutnya.
D. PERAN MIKROBA DALAM TRANSFORMASI BAHAN ORGANIK
Suatu bahan yang ditumbuhi oleh mikroba akan mengalami perubahan susunan
kimianya. Perubahan kimia yang terjadi ada yang dikenal sebagai fermentasi
(pengkhamiran) dan pembusukan (putrefaction). Fermentasi merupakan proses yang
menghasilkan 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 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 Jj.
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 disintesa 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. Dari kenyataan ini, selanjutnya dibuktikan bahwa setiap proses fermentasi
tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroba 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.
E. 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. Dari hal ini kemudian dibuat 2 istilah, (1) kehidupan
anaerob, untuk mikroba yang tidak memerlukan Oksigen, dan (2) kehidupan aerob,
untuk mikroba yang memerlukan Oksigen.
Secara fisiologis adanya fermentasi dapat digunakan untuk mengetahui
beberapa hal. Oksigen umumnya diperlukan mikroba sebagai agensia untuk
mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2. Reaksi oksidasi tersebut dikenal sebagai
“respirasi aerob”, yang menghasilkan tenaga untuk kehidupan jasad dan
pertumbuhannya. Mikroba lain dapat memperoleh tenaga dengan jalan memecahkan
senyawa organik secara fermentasi anaerob, tanpa memerlukan Oksigen. Beberapa
jenis mikroba 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.
F. PENEMUAN ENZIM
Menurut Pasteur, proses fermentasi merupakan proses vital untuk kehidupan.
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 yang tetap dapat
menunjukkan kemampuan fermentasi, sehingga fermentasi dapat dibuat sebagai proses
yang tidak vital lagi (tanpa sel).
Pada tahun 1897, Buchner dapat 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 ini membuka
jalan ke perkembangan biokimia modern. Akhirnya dapat diketahui bahwa pembentukan
alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang
masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai enzim.
G. MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT
Pasteur menggunakan istilah khusus untuk mengatakan kerusakan pada
minuman anggur oleh mikrobia, yaitu disebut penyakit Bir. Ia juga mempunyai dugaan
kuat tentang adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad
tingkat tinggi. Bukti-buktinya adalah dengan ditemukannya jamur penyebab penyakit
pada tanaman gandum (1813), tanaman kentang (1845), dan penyakit pada ulat sutera
serta kulit manusia.
Pada tahun 1850 diketahui bahwa dalam darah hewan yang sakit antraks,
terdapat bakteri berbentuk batang. Davaine (1863-1868) membuktikan bahwa bakteri
tersebut hanya terdapat pada hewan yang sakit, dan penularan buatan menggunakan
darah hewan yang sakit pada hewan yang sehat dapat menimbulkan penyakit yang
sama. Pembuktian bahwa antraks disebabkan oleh bakteri dilakukan oleh Robert Koch
(1876), sehingga ditemukan “postulat Koch” yang merupakan langkah-langkah untuk
membuktikan bahwa suatu mikroba adalah penyebab penyakit.
Postulat Koch dalam bentuk umum adalah sebagai berikut:
1. Suatu mikroba yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap
tingkatan penyakit.
2. Mikroba tersebut dapat diisolasi dari jasad sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk
biakan murni.
3. Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat
menimbulkan penyakit yang sama.
4. Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut.
H. PENEMUAN VIRUS
Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri -(cairan yang telah disaring
dengan saringan bakteri)- dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit
mozaik, ternyata masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang
sehat. Dari kenyataan ini kemudian diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai
ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan
bakteri, yaitu dikenal sebagai virus.
Untuk membuktikan penyakit yang disebabkan oleh virus, dapat digunakan
postulat River (1937), yaitu:
1. Virus harus berada di dalam sel inang.
2. Filtrat bahan yang terinfeksi tidak mengandung bakteri atau mikroba lain yang dapat
ditumbuhkan di dalam media buatan.
3. Filtrat dapat menimbulkan penyakit pada jasad yang peka.
4. Filtrat yang sama yang berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan
kembali penyakit yang sama.
I. PENGGUNAAN MIKROBA
1. Penggunaan mikroba untuk proses-proses klasik, seperti khamir untuk membuat
anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri asam asetat untuk
vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap, dan jamur Rhizopus sp. untuk tempe.
2. Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik, antara lain penisilin oleh jamur
Penicillium sp., streptomisin oleh actinomysetes Streptomyces sp.
3. Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru, misalnya karotenoid dan steroid oleh
jamur, asam glutamat oleh mutan Corynebacterium glutamicum, pembuatan enzim
amilase, proteinase, pektinase, dan lain-lain.
4. Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern, seperti untuk pemindahan gen
dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia, penghasilan hormon,
antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin, interferon, dan lain-lain.
5. Penggunaan mikroba di bidang pertanian, misalnya untuk pupuk hayati (biofertilizer),
biopestisida, pengomposan, dan sebagainya.
6. Penggunaan mikroba di bidang pertambangan, seperti untuk proses leaching di
tambang emas, desulfurisasi batubara, maupun untuk proses penambangan minyak
bumi.
7. Penggunaan mikroba di bidang lingkungan, misalnya untuk mengatasi pencemaran
limbah organik maupun anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik
