Historien om mikrobiologi

Spedalskhet (lepra) er en av de eldste kjente sykdommene. Svartedauen (stormannadauen) la fra 1340 store bygder øde og radesyken skulle det vise seg var en tærtiær form av syfilis.

Skabb, lus, tæring (tuberkulose), blodgang (dysenteri), kjønnssykdommer, malaria og innvoldsparasitter som bendelorm og  trikiner var utbredt.   Girolamo Fracastoro (1478-1553), lege, dikter og naturviter fra universitetet i Padua presenterte en kimteori for sykdommer et contagion som smitter fra menneske til menneske, beskrevet i De contagione et contagiosis morbis (1546), samt årsaken til syfilis, den franske syke, i  Syphilis sive morbus gallicus (1530), om gjeteren Syphilus som fikk sykdommen som straff etter å ha omtalt Apollo i lite sympatiske vendinger. Disse tankene om årsakene til sykdom ble gjenopptatt av Pasteur og Koch.  Frascastoro levde samtidig med Kopernikus og var påvirket av tanker fra Empedokles fra Akragas. I det astronomiske verket Homocentrica  beskriver han et alternativ til det ptolomeiske kosmos, med konsentriske sfærer i motsetning til grekerens episykler.   Mary Wortley Montagu (1689-1762) kjente til en tyrkisk metode for vaksine mot kopper. Reverend Cotton Mather (1663-1728) lærte av afrikanske slaver hvordan de tok pussmateriale ut fra koppevabler og inokulerte det i huden på friske individer, som derved unngikk den dødelige utgaven av sykdommen.  Den britiske biologen Edward Jenner (1749-1823) hadde i 1796 vist at vaksinasjon (l. vacca - ku) med kukopper kunne gi beskyttelse og immunitet mot dødelig kopper.

Jenner hadde sett at de som melket kuene fikk kukopper, og at dette ga immunitet mot vanlige kopper og variolae vaccinae ga beskyttelse mot kopper. Jenner var i tillegg opptatt av ornitologi, og gjorde viktige studier av atferden til gjøk.  Den ungarske fødsellegen Ignaz Phillip Semmelweiss (1819-1867) som arbeidet på et sykehus i Wien  oppdaget at de medisinske studentene gikk mellom likhus og fødestue, og spredde barselfeber via uvaskete hender.  Etter håndvask med klorinert kalk sank antall sykdomstilfeller.

Den amerikanske legen Oliver Wendel Holmes (1809-1894), kjent også for sine litterære essays, oppdaget at barselfeber var smittsomt og anbefalte håndvask. Jacob Henle (1809-1885) hadde skrevet On Miasmata and Contagia i 1840, men rekkevidden av dette ble ikke forstått før kimteorien ble etablert. Mikrobiologene Robert Koch (1843-1910)

og  Louis Pasteur,

grunnleggerne av moderne bakteriologi , fant at bakterier og gjær spiser, respirerer, skiller ut og reproduserer seg.  Louis Pasteur hadde postulert at det fantes noe som fremkaller sykdom, men som ikke kunne observeres i et lysmikroskop. Koch fant at basiller kunne gi sykdommene tuberkulose, kolera og miltbrann (antrax). Seinere laget Pasteur en vaksine mot miltbrann. Koch og medarbeidere viste at damp var mer effektiv enn tørr varme til å drepe bakterier, og med forskjellige desinfeksjonsmidler revolusjonerte de sykehusvesenet og synet på hva som fremkaller sykdom. Kochs postulater som viste at en bakterie fremkalte sykdom gikk ut på å isolere mikroben i renkultur. Hvis mikroben ble podet tilbake på et friskt individ skulle den gi samme symptomer som på det syke individet mikroben var isolert fra.  Mikroorganismer, kimer man ikke kunne se med det blotte øye,  fermenterer og framkaller sykdom. Pasteur studerte sykdom på silkeormer,  og fra studier kolera på kylling fant han at det var mulig å vaksinere ved å bruke svakere bakteriestammer. Miltbrann angrep sauer, kveg, slaktere og bønder. Et av symptomene var svart blod og en svartflekket milt. Robert Koch viste at patogenet var en bakterie . Koch dyrket bakterier i renkultur og utviklet en plateteknikk for dyrking av bakterier. Koch konsentrerte seg om å vise at det var bakterien Mycobacterium tuberculosis som ga den fryktede lungesykdommen tuberkulose (brystsyke, tæring), noe han klarte i 1882.  Tuberkulosebakterien var vanskelig å farge, og den er vanskeligere å dyrke enn miltbrannbakterien. Imidlertid skulle det vise seg at den typen bakterie som ga tuberkulose hos mennesker kunne vokse i marsvin. Koch klarte å isolere et stoff kalt tuberculin, et glycerinekstrakt av bakteriene,  som ga en kraftig reaksjon hvis det kom i kontakt med sår på en person som var smittet, men tuberculin var ingen vaksine og kunne ikke brukes til behandling. Imidlertid ga tuberculin mulighet til å skille mellom dem som var smittet og dem som ikke var. 

Richard Julius Petri (1852-1921) fant en mer velegnet teknikk for å dyrke bakterier i skåler hvor agar ble brukt i stedet for gelatin, jfr. petriskåler.  På samme tid ble det gjort eksperimenter med midler mot sykdommene difteri og stivkrampe (tetanus).   Leger hadde oppdaget at personer som hadde overlevd en sykdom ikke ble syk ved neste epidemi. Kimteorien for sykdom kunne vise at virulensen varierte.

Ludvig Holberg (1684-1754) med satirekomedien  Erasmus Montanus med satire over akademisk lærdom. Bondestudenten Rasmus Berg, som etter å ha studert latin ved universitetet, forakter sine foreldre og bønder, og i ærbødighet for latin kaller seg Erasmus Montanus.  I 1748 skriver Holberg om sykdommen som rammer kveg i Europa i Betænkning over den nu regierende Qvæg-syge :

"..., da synes Haertsôeckers hypothesis at være antagelist, som holder for, at Pest foraarsages af smaa giftige Insecter udi Luften, hvilke dræbe ved deres giftige Sting; og holder han for at samme Insecter fødes og avles udi visse Asiatiske Lande, sær udi det Asiatiske Tartarie eller det nordlige China, hvorfra man mærker den store Contagion, som grasserede udi det 14de Seculo, at være kommen:..." 

Holberg skriver videre etter å ha reflektert over at insekter holder seg til visse arter: Hvis man ikke legger denne Hypothesin til Grundvold, er det ubegribeligt, hvi Sygdommen alleene hefter sig ved visse Species af Creature, uden at anfegte andre, hvilket maatte skee, naar man efter den berømte Willis eller andre Naturkyndiges Meening vilde derivere saadan Contagion af Luftens Forraadnelse: thi man har erfaret undertiden en Art af Pest, som treffer Høns alleene, uden at angribe andre enten tamme eller vilde Fugle."

  I 1890 hadde Emil von Behring (1854-1917) og Shibasaburo Kitasato (1852-1931) forsøkt å utvikle en serumterapi mot sykdom. Kroppsvæskeimmunitet baserte seg på at det var induksjonsfaktorer, seinere kalt antistoffer, i blodvæsken, og disse ga grunnlaget for immunitet ved serumterapi. Kitasato hadde sammen med Koch isolert tetanusbakterien som ga stivkrampe, og viste at bakterien produserte et giftstoff. Behring og Kitasato kunne vise at injeksjon av et toksin ga et antitoksin som kunne brukes til å immunisere andre dyr.  Edwin Klebs (1834-1913) oppdaget bakterien som ga difteri, gjorde viktige undersøkelse av tuberkulose, og han skrev en lærebok om patologisk anatomi. Bakterieslekten Klebsiella er oppkalt etter Klebs.  Émile Roux (1853-1933)

og Alexandre Yersin (1863-1943)

oppdaget at difteribakterier i halsen laget toksiner som fulgte med blodstrømmen og kunne påvirke cellevev andre steder i kroppen.  Roux var medarbeider til Pasteur og utviklet en serumterapi mot difteri. Den russiske zoologen Élie (Ilya Ilyich) Metchnikoff (1845-1916) viste at det i tillegg til kroppsvæskeimmunitet  fantes cellebasert immunitet, hvor blodceller fungerte i forsvar mot sykdom.

Metchnikoff, som hadde Pasteur som veileder, oppdaget spiseceller, fagocyter. De hvite blodlegemene inneholdt små korn. Infusjonsdyrene spiste med fagocytose. Man observerte fagocytose når en fluelarve ble omdannet til flue, eller fagocytose av halen til rumpetroll under metamorfosen til frosk. Hvite blodlegemer forflytter seg ut av blodårene og ut i cellevevet, de formerer seg raskt og går til angrep og kamp mot bakteriene. Det er betennelse og det dannes materie bestående av døde bakterier og hvite blodlegemer. Bakteriene kunne forflytte seg i blod, lymfebaner og lymfeknuter. Immunitet består i at hvite blodlegemer var forberedt på angrep fra en spesiell patogen organisme.

  Russeren Metchnikov støttet Darwins evolusjonsteori og arbeidet med studier av svamper og sjøstjerner. Han oppdaget at sjøstjerner kunne ta opp fargestoffet karmin i fordøyelsesceller (vitalfarging), og han oppdaget at hvite blodlegemer, fagocytter (cellespisere, gr. phagos - spise) som han kalte dem, kunne ta opp partikler og  bakterier. Han mente at betennelse var en viktig forsvarsreaksjon. Dette var  oppdagelser som var viktig for fenomenet immunitet. Immunsystemet hadde ikke bare fordeler, for i noen tilfeller kunne gi livstruende hypersensitivitet, et fenomen kalt anafylaksis (mot beskyttelse).  Charles Robert Richet (1850-1935) oppdaget at hvis han injiserte kaniner med  blod fra en hund som hadde bakterieinfeksjon med stafylokokker, så ble kanin immun mot denne bakterieinfeksjonen.

Richet viste at immuniteten lå i blodserumet. Han oppdaget i undersøkelser av hvor mye gift fra maneten portugisisk krigsskib som skulle til for å drepe en hund  at en liten dose etter en større dose kunne drepe. Sammen med Paul Jules Portier (1866-1962) oppdaget Richet  anafylaktisk sjokk via et antigen dvs. fjerning av beskyttelse og en kraftig allergireaksjon.

 Kochs drøm om å utvikle en vaksine mot tuberkulose fikk han ikke oppleve selv. Men Albert Calmette (1863-1933) utviklet en BCG vaksine (Bacille Calmette-Guérin)  basert på en forsvaket bakterie.

Emil von Behring og Theobald Smith (1859-1934) påpekte at melk fra kuer med tuberkulose kunne skade barn. Smith oppdaget også at flått kunne være en spreder av sykdom. Roux, Calmette og Metchnikoff var alle direktører ved Pasteurinstituttet.

  Andre viktige mikrobiologer på den tiden var Joseph Lister (1827-1912) som introduserte antiseptisk kirurgiteknikk. Lister observerte at sårskader der huden var like hel ikke ble infisert, sammenlignet med åpne sår. Lister forstod betydningen av Pasteurs oppdagelser og varmet opp kirurgiske instrumenter og desinfiserte med karbolsyreoppløsning.  Martinius Willem Beijerinck (1851-1931), botaniker fra Nederland,  utviklet metoder for anrikningskultur og selektive medier for dyrking av bakterier. Han var den første som fikk fram renkulturer av sulfatreduserende og sulfatoksiderende bakterier, og aerobe nitrogenfikserende bakterier i rotknoller fra erteplanter. Sergei Winogradsky (1856-1953) arbeidet med renkulturer av nitrifiserende bakterier og svoveloksiderende bakterier som oksiderte hydrogensulfid. Winogradsky publiserte  Microbiologie du Sol i 1887. Både Beijerinck og Winogradsky øket forståelsen av de mikrobielle prosessene i jord som påvirket plantene. I 1892 viste bakteriologenen Dimitri Ivanowsky (1864-1920) fra Russland at det i ekstrakt fra syke  tobakksplanter er noe som kan gi mosaikksykdom på friske tobakksplanter. Det var imidlertid Beijerinck som fant at noe som var mindre enn bakterier kan gi sykdom på tobakksplanter - Contagium vivum fluidum (levende kim (spire)) som er løselig), kimteorien for sykdom. Contagium er det samme som smitte.  Han postulerte at stoffet måtte inkorporeres i celler for å kunne reprodusere seg. Stoffet ble kalt filtrerbart virus, siden det kunne komme igjennom porøst porselen som ble brukt til å atskille bakterier fra vekstmediet.  Charles Chamberland (1851-1908), som arbeidet sammen med Pasteur, hadde oppdaget denne filtreringsteknikken. Chamberland deltok dessuten i utviklingen av autoklaven som ble brukt til sterilisering av vekstmedier. Det latinske begrepet virus ble opprinnelig brukt om slimete slangegift, men Beijerinck skjønte at det ikke dreide seg om en gift. Saft fra infekterte planter kunne gi sykdom på friske planter, selv etter filtrering som fjernet de minste  bakteriene. Sykdommen skyldtes tobakksmosaikkvirus . Freiedrich Loeffler (1862-1915) og Paul Frosch (1860-1928) oppdaget et virus som ga munn- og klovsyke. En sykdom som hadde en stor epidemi i Storbritannia i 2001 som endte i store kvegbål.

Oppdagelsen at mikroorganismer kunne fremkalle sykdom,  var av enorm betydning for videre utvikling av vår sivilisasjon.

Karl Landsteiner oppdaget at røde blodceller fra forskjellige personer kunne noen ganger klumpe seg sammen og agglutinere, en oppdagelse som førte fram til inndeling i 4 blodgrupper A, B, AB og 0. En viktig kunnskap for å kunne foreta blodtransfusjoner. Landsteiner oppdaget også M, N, og rehsusfaktoren i blod.

 Den tyske bakteriologen Paul Ehrlich (1854-1915) hadde omfattende kunnskaper innen matematikk, kjemi og medisin og gjorde fundamentale oppdagelser innen kjemoterapi, hematologi (læren om blod) og immunitetslæren.  Fra Hippokrates og Galen mente man at sykdom skyldtes vevsvæskene, deres mengde og forhold (humoralpatologi). Kroppen består av celler vist av Virchow, og sykdom skyldes noe i cellene (cellularpatologi). Ehrlich startet arbeidet med å lete etter fargestoffer som kunne binde seg til og drepe sykdomsfremkallende bakterier. De nye anilinfargestoffene ble utprøvet i alle mulige sammenhenger. Metylenblått ble brukt mot malaria hos dem som ikke tålte kinin. I Afrika ble Livingstone kjent med en sykdom hos kveg forårsaket av en flueart som de innfødte kalte Tse-Tse. I India ble sykdommen kalt surra og i Sør-Amerika Mal de Cadera. Man fant at sovesyke (Tse-Tse syke) skyldes parasitter, avlange, bevegelige og trådformete trypanosomer. Trypanrødt ble brukt mot trypanosomer, derav navnet. En kjemoterapi basert på atoxyl basert på anilin og arsenikk virket mot sovesyke, men en ulempe var at pasientene kunne bli blinde. Noen av trypanosomene utviklet resistens mot arsenikk.  Ehrlich oppdaget sammen med S. Hata  at arsfenamin (salvarsan)  kunne drepe spirochaeter som ga syfilis, og selv om salvarsan også var giftig for mennesker var det et skritt framover. Dette var anilinfargenes tid og blodpreparater farget med metylgrønt, og rødt syrefuksin ga forskjellig farging av blodcellene. Det var fire forskjellige celler i blodet som ble farget forskjellig, en basis for hematologi.  Antall mastceller økte i antall ved betennelser. Man kunne se at leukemi ga en sterk økning i antall hvite blodlegemer.   Miltbrannbakterier sprøytet inn under huden på frosk ga økning i hvite blodlegemer. Metylenblått er ufarget når det ikke er oksygen tilstede og blir farget blått når det er oksygen. Hjerneceller bruker store mengder oksygen. Hjerneceller i cellevev fra døde dyr, fra nylig døde og utover, viste hvordan hjernecellene raskt ble ødelagt, en metode kalt vitalfaring. Det viste seg at nøytralrødt kunne brukes til farging av nerveceller. Forsøk viste også at det var forskjellig opptak av fargestoffer i cellene i kroppen til delvis gjennomsiktige dafnier, organismer brukt til fiskefór. Immunitetslæren viste at dyr og mennesker er ikke mottakelig for noen typer smittestoffer. Man oppdaget at noen sykdommer som kopper, fikk man bare en gang, mens difteri, lungebetennelse og influensa kunne man få mange ganger.

Emil Adolf von Behring (1854-1917) oppdaget difteritoksin. Behring og S. Katasato fant i 1890  stoffer som difteribakterier skilte ut i vekstmediet, og ble dette sprøytet inn i dyr så ble dyrene ikke mottakelige for difteritoksin. Økende mengder difteribakterier sprøytet inn i hester, ga et serum som kunne brukes til behandling av difteri. Behring og Katasato fant også at stivkrampebakterier lager tetanustoksin. August von Wassermann (1866-1925), elev av Robert Koch, utviklet Wassermanns reaksjon for å kunne påvise syfilis. Salversan (organisk arsenforbindelse), kvikksølv og vismutt var viktige remedier mot sykdom før penicillinene ble oppdaget. Albert Neisser (1855-1916) oppdaget i 1879 gonokokker. En art av bakterien Neisseria, oppkalt etter Neisser, gir gonorré, en arten art Neisseria gir hjernehinnebetennelse.   Gerhardt Domagk (1895-1964) oppdaget på 1930-tallet at et fargestoff kalt Prontosil kunne brukes til behandling av streptokokkinfeksjoner. Seinere oppdaget franske forskere at det var sulfanilamid, en del av Prontosilmolekylet som var det aktive agens. Sulfapreparatene viste seg å være virkningsfulle mot mange bakterier. Léon Ramon (1886-1963) oppdaget i 1928 at formaldehyd kunne brukes til å modifisere toksiner og venomer.

    I 1940 oppdaget Donald D. Woods at sulfapreparter virket ved å etterligne det naturlige kjemiske stoffet para-aminobenzosyre og derved hemmet et enzym i syntesen av vitaminet folinsyre.  

   Et gjennombrudd gjorde Alexander Fleming (1881-1955).

Fleming var en skotsk lege som arbeidet ved St. Marys hospital i London, og oppdaget i 1928 at en muggsoppen Penicillium notatum kunne hemme veksten av bakterier bl.a. stafylokokker. På agarskåler med bakterier som han hadde latt bli stående igjen i inkubatoren så han at i skåler med sopp ble det en halo rundt soppen hvor bakteriene ikke vokste. Stoffet soppen skilte ut som hemmet veksten av bakterier kalte han penicillin. 

Ernst Boris Chain (1906-1979) og Howard Florey (1898-1968) isolerte penicillin, og viste at stoffet hadde kjemoterapeutisk effekt.  Florey infiserte åtte mus med sykdomsfremkallende bakterier, fire av dem som ble behandlet med penicillin ble ikke syke. Under ledelse av Florey ble det igangsatt masseproduksjon av penicillin, bl.a. for å bekjempe sykdom hos sårete soldater under den andre verdenskrig. Penicillin prøvd første gang på mennesker i 1941 viste seg å være effektivt ikke bare mot stafylokokker, men også mot streptokokker og pneumokokker.  Fleming, Chain og Florey fikk nobelprisen i fysiologi og medisin i 1945.   I 1944 oppdaget Selman A. Waksman (1888-1973) at et antibakterielt stoff kalt streptomycin ble skilt ut i vekstmediet hos actinomyceten Streptomyces griseus.

Aktinobakterier, tidligere kalt aktinomyceter, er bakterielignende organismer som finnes i jord, gir lukten av jord, og vokser som hyfelignende filamenter. Streptomycin og neomycin ble viktige antibiotika, spesielt streptomycin som kunne brukes mot tuberkulose. Etter hvert skulle det imidlertid vise seg at antibiotikaresistente bakterier skulle bli et problem.

Jens Bjørneboe: Semmelweiss - et anti-autoritært skuespill

Teksten er hentet fra Biologiens historie

Tilbake til hovedside