mikrobiologiens historie

Så tidlig som på 1500-tallet antok man at det eksisterte et «smittsomt stoff» som lett kunne spre sykdom. Fordi vi ikke kan se dem med bare øyet, var det ingen som ante noe verken om bakterier eller andre mikrober før de første mikroskopene ble konstruert på 1600-tallet. Dette var enkle linser som var satt sammen og som først ble tatt i bruk av vitenskapsmenn som Johannes Kepler (1571-1630) og Galileo Galilei (1564-1642), som observerte stjernehimmelen. Robert Hooke (1635-1703) brukte mikroskop til å se på plantevev. Han var den første som brukte ordet celle om de enhetene som han oppdaget at plantene består av.

Den som først så og beskrev bakterier var en hollandsk kjøpmann, Anton van Leeuwenhoek (1632-1723). Han hadde ingen formell utdannelse, men var skolert i matematikk og var ganske enkelt nysgjerrig av natur. Van Leeuwenhoek konstruerte enkle, men kraftige mikroskoper som han brukte til å undersøke alt tenkelig. Han tegnet og beskrev alt han så, blant annet noen små strukturer, som han kalte animacules. Disse skulle vise seg å være det vi i dag kaller bakterier. Van Leewenhoek la merke til at de små strukturene hadde ulike former, og han tegnet dem som kuler, spiraler og staver. I mikroskopet oppdaget han også andre ting, som små encellete dyr (protozoer) og røde blodceller.

Med oppdagelsen av mikroskopet begynte mikrobiologi som vitenskap og omtrent samtidig, i 1660, ble The Royal Society i London stiftet. Et av formålene til dette lærde selskapet var å gjøre kjent og publisere vitenskap. Tegningene og beskrivelsene til Antonie van Leeuwenhoeks ble trykket i skriftene til The Royal Society, og på den måten ble det han hadde sett i mikroskopet kjent blant vitenskapsmenn i hele Europa. Betydningen av det han så og beskrev var det imidlertid ingen på den tiden som hadde noen anelse om.

Utviklingen av mikrobiologien gikk i begynnelsen uhyre sakte, og det tok nesten 300 år fra van Leeuwenhoek første gang så bakterier i sitt enkle mikroskop til det første elektronmikroskopet og biokjemisk kunnskap var tilgjengelig. I denne lange perioden var det likevel noen personer som gjorde observasjoner slik at man sakte men sikkert begynte å få innsyn i mikrobenes verden.

Med oppdagelsene fulgte en rekke spørsmål: Hvor kom de små strukturene fra og hva var de? Oppsto de fra ingenting? Ble de skapt der og da? Det siste spørsmålet førte til heftige diskusjoner om liv kunne oppstå spontant, eller ikke. Den vanlige oppfatningen på denne tiden var at levende ting oppsto spontant, og at det sto en Gud bak. For eksempel trodde folk at larver på råtnende mat oppstod av seg selv. Dette til tross for at den italienske legen Francesco Redi (1626-1697) i et enkelt forsøk viste at larvene i kjøttet kom fra flue-egg.

Under opplysningstiden på 1700-tallet begynte imidlertid flere å stille spørsmål ved tidens vedtatte sannheter. Vitenskap og rasjonalitet begynte å fortrenge tidligere tiders oppfatninger. Man fikk for eksempel kunnskap i kjemi, for eksempel ble gassene oksygen og hydrogen oppdaget på denne tiden. Likevel fortsatte diskusjonen om liv oppstår spontant i årevis inntil endelig punktum ble satt i 1859 av franskmannen Louis Pasteur (1822-1895) i Frankrike.

Pasteur var utdannet kjemiker og hadde blant annet oppdrag for vinindustrien i Frankrike som stadig hadde alvorlige problemer med at vinen ble sur. Da Pasteur undersøkte prøver av vinen i mikroskop, la han merke til at det alltid var bakterier til stede i den sure vinen. Utifra dette sluttet han at det at den sure smaken var forårsaket av bakterier som kom til utenfra og produserte melkesyre.

Det ble etter hvert mer og mer klart for Pasteur og andre at det er en sammenheng mellom vekst av mikroorganismer på et sted og de forandringene som skjer på stedet. Med tiden klargjorde Pasteur at nærvær av bakterier forårsaket aktivitet og forandringer. Fenomenene ble kalt fermentering (gjæring) og forråtnelse. Forråtnelse er resultat av nedbryting av protein og kjennetegnes av at det som produseres lukter vondt. Fermentering skjer normalt i forbindelse med plantemateriale og fører til at alkoholer og organiske syrer produseres fordi karbohydrater i plantematerialet blir brutt ned. All gjæring skyldes aktiviteten til mikrober.

I arbeidet med gjæringer oppdaget Pasteur også et annet grunnleggende fenomen; liv uten oksygen. Noen bakterier kan rett og slett ikke leve hvis oksygen er til stede, og Pasteur innførte begrepene aerob og anaerob for å skille mellom disse ulike levemåtene.

Pasteur utarbeidet metoder for å kunne sterilisere eller pasteurisere instrumenter, glass, næringsmidler og lignende som ble brukt i hans laboratorium. Blant hans viktigste resultater var bruken av «svekkede» sykdomsbakterier. Han innførte også uttrykket «vaksinasjon» for innsprøyting av serum fra kukopper, noe som første gang ble utført av Edward Jenner (1749–1823) i 1796.

Briten Joseph Lister (1827-1912) levde samtidig med som Louis Pasteur og kjente godt til hans arbeider. Lister var kirurg og kom på tanken at infeksjoner i forbindelse med kirurgiske inngrep kunne skyldes bakterier som kom til utenfra og forårsaket forråtnelse i vevet. Han innførte sterilisering av instrumenter og brukte karbolsyre for å desinfisere overflatene på kroppen. I begynnelsen ble Listers tiltak møtt med stor skepsis, men det gikk ikke lang tid før resultatene viste seg, og desinfisering ble helt akseptert. Langt færre døde etter operasjoner med disse metodene. På grunn av dette, regnes Lister som den moderne kirurgis far.

Pasteur var en mangfoldig vitenskapsmann og var også inne på tanken om at mikroorganismer kunne være årsak til sykdom hos mennesker, men det var tyskeren Robert Koch (1843-1910) som var den første til å vise årsakssammenhengen mellom en bestemt bakterie og en bestemt sykdom. I 1876 viste Koch at bakterien Bacillus anthracis var årsaken til miltbrann (antrax). Like etter viste han at Mycobacterum tuberulosis var årsaken til tuberkulose og at Vibrio cholera forårsaket kolera.

En viktig ting Robert Koch gjorde var å sette opp hvilke kriterier som måtte oppfylles for å si med sikkerhet at en bestemt bakterie var årsak til en bestemt sykdom. Dette er Kochs postulater, og de brukes fortsatt for å avgjøre om en bestemt bakterie er årsak til en bestemt sykdom.

Kochs postulater:

1. Mikroorganismen må være til stede hos alle som har sykdommen, men fraværende hos friske individer
2. Mikroorganismen må kunne isoleres fra det syke individet og dyrkes i renkultur
3. Når mikroorganismen inokuleres i et friskt individ, må den forårsake sykdommen
4. Den samme mikroorganismen må kunne isoleres igjen fra det infiserte, syke individet

Gerhard Armauer Hansen (1841-1912) var overlege ved leprahospitalet i Bergen og viste i 1873 etter langvarige mikroskopiske undersøkelser at sykdommen lepra (spedalskhet) skyldes bakterien Mycobacterium leprae, en slektning av den bakterien som forårsaker tuberkulose. For å få endelig bevis for sammenhengen mellom bakterien han så i mikroskopet og sykdommen, gjorde Armauer Hansen et forsøk hvor han podet en kvinnelig pasient med materiale fra en annen. Han gjorde dette uten samtykke og kvinnen anla sak. For dette fikk han fengselsstraff, men sykdommen kalles likevel i mange sammenhenger «Hansen´s sykdom» («Hansen´s disease»).

At mikroorganismer har en sentral rolle også i det naturlige kretsløpet til mange grunnstoffer ble klarlagt gjennom arbeidene til hollenderen Martinus Beijerinck (1851-1931) og russeren Sergeij Winogradsky (1856-1953). Gjennom deres arbeider ble det klart at det sykliske kretsløpet til nitrogen og svovel i naturen er drevet av bakterier som lever på uorganisk materiale som for eksempel karbondioksid CO₂, hydrogensulfid, H₂S, og ammoniakk, NH_3. Denne typen bakterier kalles kjemoautotrofe.

Winogradsky viste også at noen bakterier inneholder klorofyll og har fotosyntese, mens Beijerinck oppdaget at bestemte bakterier er i stand til å omdanne luftas nitrogen N₂ til NH₃ ved biologisk nitrogenfiksering. Beijerinck var dessuten medansvarlig for oppdagelsen av virus.