Scurt istoric al Microbiologiei generale (continuare)

Sesizarea diferenţelor esenţiale dintre natura virusurilor şi cea a microorganismelor a determinat

considerarea lui Beijerinck ca adevăratul întemeietor al Virologiei ca ştiinţă.

Ulterior au fost descoperite primele virusuri ale animalelor şi omului, datorită perfecţionării

metodelor de izolare şi cultivare a virusurilor, care fiind paraziţi absoluţi ai celulelor gazdă, nu pot fi

cultivate decât pe un substrat viu, celular.

Un rol semnificativ în dezvoltarea conceptelor fundamentale de bacteriologie şi virologie l-a avut

descoperirea bacteriofagilor (virusuri care parazitează bacteriile) şi a fenomenului de liza fagica, în mod

independent, de către Frederick Twort în 1915 şi Felix d’Hérelle în 1917, acesta din urma fiind cel care a

introdus termenul de „bacteriofag” si care a realizat si primele experimente de terapie antiinfectioasa cu

ajutorul fagilor. În 1920 J. Bordet si Mihai Ciucă descoperă în colaborare fagii temperati şi fenomenul de

lizogenie.

În 1925 André Gratia a descoperit în culturile de E. coli niste substante de natură proteică cu efect

inhibitor asupra altor tulpini de E. coli pe care le denumeste colicine; descoperite apoi şi la alte specii

bacteriene, au fost denumite generic bacteriocine (codificate de plasmidele col).

Agentii chemoterapeutici antiinfectiosi. În 1912, Paul Ehrlich (cercetator în laboratorul lui Koch,

unde a lucrat mai ales în domeniul imunologiei) a anunţat descoperirea unui medicament pentru tratarea

sifilisului, considerat primul agent chemoterapeutic utilizat în tratarea unei boli bacteriene. A folosit un

compus al arsenicului, denumit salvarsan – denumire ce sugera acţiunea sa salvatoare.

În 1929, Alexander Fleming a publicat prima lucrare asupra penicilinei (descoperită în septembrie

1928) şi a efectului său inhibitor asupra bacteriilor Gram pozitive. Această descoperire este considerată

unică, deoarece este un exemplu rar de liză bacteriană şi nu doar de antagonism bacterian, exercitat asupra

bacteriilor de către specia de mucegai numită initial Penicilium notatum si mai recent redenumită - P.

rubens; specia utilizata pentru productia în cantităti mari a penicilinei este P. chrysogenum (foarte

asemanatoare cu specia descoperita de Fleming). Puterea antibacteriană şi producerea penicilinei în cantităţi

importante (producţia la scară industrială a început în 1943) a determinat disponibilitatea şi utilizarea sa în

terapia antiinfecţioasă, deschizând «era antibioticelor». Pentru această descoperire, Fleming, împreună cu

biochimistii H. Florey şi E. Chain care au lucrat la purificarea şi aducerea penicilinei în formă cristalizată,

stabilă, au primit în 1945 premiul Nobel pentru Medicină.

În 1935, Gerhard Domagk a utilizat pentru prima dată un antimetabolit de sinteză, numit Prontosil,

cu efect bactericid asupra streptococilor, mai întâi în infectiile experimentale la şoareci, apoi l-a utilizat si în

infectiile streptococice la om. S-a demonstrat mai târziu ca Prontosilul este hidrolizat in vivo la un

component activ – sulfanilamida; de altfel, acesta a fost (sulfonilamidcrisoidina) primul antibiotic disponibil

comercial. Pentru descoperirea sa, Domagk a primit premiul Nobel pentru Medicina în 1939.

În 1944, S. Waksman și colab. (A. Schatz, E. Bugie) au descoperit streptomicina (premiul Nobel în

1952), antibiotic care a fost folosit în tratamentul tuberculozei /TBC (boala determinată de specia bacteriană

acidoalcoolorezistentă Mycobacterium tuberculosis). În plus, streptomicina a avut acelaşi efect antibacterian

specific asupra bacteriilor Gram negative, ca şi penicilina asupra celor Gram pozitive.

Descoperirea altor agenti infectiosi. Au fost descoperiţi şi descrişi în această perioadă şi numeroşi

agenţi infecţioşi virali, care determină boli virale grave (variola, turbarea etc.). În 1979 variola a fost

declarată în mod oficial eradicată (după ce în 1977 fusese semnalat ultimul caz de infecţie naturală în

Somalia). La eradicarea acestei boli grave a contribuit în mare măsură campania de vaccinare lansată şi

finanţată de O.M.S., dar şi o serie de particularităti ale virusului variolic (Small Pox).

În 1982, S. Prusiner a dovedit existenţa unei clase de agenţi infecţioşi subvirali – prionii (proteine

infectioase), agenţi cauzali ai unor boli degenerative ale sistemului nervos central la animale şi om,

descoperire pentru care în 1997 i s-a decernat premiul Nobel pentru Medicină.

În 1983, în mod independent, Luc Montagner (lucra la Inst. Pasteur Paris; distins cu Premiul Nobel

în 2008) şi Robert Gallo (Baltimore, U.S.A) au anunţat (în revista Science) descoperirea virusului

imunodeficienţei umane - HIV (Human Immunodeficiency Virus), agentul cauzal al sindromului de

imunodeficienţă dobândită (relatia HIV- SIDA/AIDS a stabilit-o ulterior R. Gallo).

În 1986, K. Mullis utilizează o enzimă termostabilă izolată din celule ale speciei bacteriene

termofile Thermus aquaticus în tehnologia PCR (Polymerase Chain Reaction). Enzima termostabilă numita

Taq ADN-polimeraza realizează replicarea secventelor de ADN de interes, în prezenţa unor primeri

oligonucleotidici complementari, reacţia repetându-se în mai multe cicluri de replicare ce amplifică ADN-ul

ţintă, invenţie pentru care Mullis a primit în 1993 premiul Nobel pentru Chimie.

În 1995, Craig Venter, Hamilton Smith şi Claire Fraser au anuntat secvenţierea completă a

primului genom bacterian, respectiv al unei tulpini de Haemophilus influenzae. In prezent, peste 200 de

genomuri bacteriene sunt secventiate si cartate.

In 2005 s-a decernat premiul Nobel pentru Medicina cercetatorilor microbiologi de origine

australiană - R. Warren si B. Marshall, pentru descoperirea înca din 1982 a unei specii de bacterii

patogene (considerata în prezent la limita cu bacteriile comensale) – Helicobacter pylori, agent infectios

responsabil de majoritatea cazurilor de gastrite cronice şi ulcere gastroduodenale, anumite tulpini fiind

implicate de asemenea şi în etiologia unor cazuri de cancer gastric.

La noi în ţară, fondatorii Şcolii Româneşti de Microbiologie sunt doi savanţi formaţi în

laboratoarele Institutului Pasteur din Paris, respectiv Victor Babeş (1854 - 1926) şi Ioan Cantacuzino

(1863 - 1934). Victor Babeş s-a format în laboratorul lui Pasteur, la Paris şi ulterior în laboratorul lui Koch.

Este fondatorul microbiologiei româneşti, al catedrei de Microbiologie la Facultatea de Medicină din

Bucureşti, membru corespondent al Academiei de Medicină din Paris. Având o formaţie de medic

anatomopatolog şi abordând domeniul microbiologiei, şi-a orientat cercetările spre studiul relaţiei agenţilor

patogeni cu organismul gazdă, mai precis asupra modificărilor produse în ţesuturile gazdei ca urmare a

procesului infecţios. A studiat turbarea şi vaccinarea antirabică, lepra, numeroase parazitoze. A descoperit

corpusculii Babeş – Negri în celulele nervoase ale indivizilor morţi de turbare (incluzii citoplasmatice

eozinofile – apărute ca rezultat al replicării virusului rabic şi formării de noi particule virale), corpusculii

Babeş – Ernst în bacilii difterici (Corynebacterium diphteriae), care sunt incluzii deformante de volutină

(polimer al acidului fosforic), situate la capetele bacililor care capătă aspect de halteră – caracter

patognomonic, util identificarii speciei; în acelasi timp a fost şi iniţiatorul seroterapiei antidifterice (terapie

cu ser imun, provenit de la animale vaccinate) la noi în ţară. A descoperit noi specii microbiene patogene,

între care şi Babesia sp., agent etiologic zoonotic al babeziozei, la animale şi om. A studiat si asociatiile

microbiene, fiind primul cercetator, dupa Pasteur, care si-a dat seama de potentialul terapeutic al

antagonismului microbian. A colaborat cu Victor Cornil la primul tratat de bacteriologie din lume, publicat

în 1885. A fost fondatorul Institutului de Bacteriologie, care a fost în ordine cronologică al III-lea institut de

Bacteriologie din lume (azi INCD în Domeniul Patologiei și Stiintelor Biomedicale «Dr. V. Babeş»).

Ioan Cantacuzino a urmat cursurile Facultătii de Stiinte si Medicină din Paris si s-a format ca

bacteriolog în laboratorul lui Metchnikoff la Institutul Pasteur din Paris. A pus bazele Şcolii Românesti de

Microbiologie, la început în cadrul Facultăţii de Medicină din Bucureşti. Institutul de seruri si vaccinuri "Dr.

I. Cantacuzino" a fost creat din punct de vedere legal în 1921, dar încă din 1901, când a fost numit profesor

la Facultatea de Medicină, profesorul Cantacuzino a creat si condus "Laboratorul de Medicină

Experimentală" care, pe lângă activităţile sale didactice si ştiinţifice, avea ca sarcină în anul 1904 de a

prepara serul antistreptococic si apoi serul antidizenteric, primele două dintr-o lungă serie de produse

biologice pe care la va produce institutul care îi poartă astăzi numele şi care face parte din reţeaua

Institutelor Pasteur din lume. Dr. Cantacuzino a studiat patogenia tuberculozei, a scarlatinei, a holerei, a

preparat vaccinurile: antitifoparatific, antivariolic (a cărui administrare în populaţie,începând din 1913, a

contribuit la limitarea cazurilor de variolă în ţara noastră), vaccinul anticărbunos, antituberculos B.C.G. (ţara

noastră fiind a doua din lume în care s-a folosit acest vaccin). A contribuit la elaborarea primei legi sanitare

din ţara noastră.

In Şcoala Cantacuzinistă s-a format si Prof. dr. doc. G. Zarnea (1920-2012), fost membru al

Academiei Române, care a cercetat biologia rickettsiilor (împreuna cu D. Combiescu) şi a participat în

anii’50 la o campanie în teren în zonele endemice de tifos exantematic din Nordul Moldovei, contribuind la

eradicarea acestei ricketsioze în ţara noastră. Ca profesor şi fondator al Catedrei de Microbiologie Generală

din Facultatea de Biologie – Universitatea din Bucureşti, a contribuit la formarea a numeroase generaţii de

biologi si specialisti microbiologi. Este autorul lucrărilor de referinţă «Tratat de Microbiologie Generală»,

în cinci volume, publicate între anii 1983 – 1994, ca si a «Dictionarului de Microbiologie generala si

Biologie moleculara» (în colaborare), publicat în 2011, ambele lucrInstitutul de seruri si vaccinuri "Dr. I.

Cantacuzino" a fost creat din punct de vedere legal în 1921, dar încă din 1901, când a fost numit profesor la

Facultatea de Medicină din Bucureşti, profesorul Cantacuzino a creat si condus "Laboratorul de Medicină

Experimentală" care, pe lângă activităţile sale didactice si ştiinţifice, avea ca sarcină în anul 1904 de a

prepara serul antistreptococic si apoi serul antidizenteric, primele două dintr-o lungă serie de produse

biologice pe care la va produce Institutul Cantacuzino lucrări fiind publicate de Ed. Academiei Române.

Stefan S. Nicolau (1896-1967) este creatorul Scolii Românesti de Virologie şi fondatorul

Institutului de Virusologie (care îi poartă numele); a publicat numeroase lucrari referitoare la o serie de

infectii virale: herpes, turbare, febra aftoasa, febra galbena, hepatite virale. De numele lui S. Nicolau se

leagă perioada de început a dezvoltării noţiunilor clasice de virologie – tropismul virusurilor, patogen ia

virozelor, cultivarea virusurilor în laborator; s-au adaugat apoi rezultatele altor cercetatori: M. Ciucă, C.

Ionescu-Mihăeşti etc. Ulterior, Acad. N. Cajal (1919-2004) (format sub îndrumarea Prof. St. Nicolau), a

contribuit la dezvoltarea Instit.de Virusologie şi la redactarea «Tratatului de Virusologie Medicală», apărut

la Ed. Medicală (1990).

Subramurile Microbiologiei generale si perspectivele studiilor in domeniu. În anii 1950 – 1960,

când s-a produs diversificarea mare a ştiintelor microbiologice, concepte fundamentale ale biologiei au fost

restructurate folosind modele de studiu din lumea microorganismelor, respectiv specia bacteriană E. coli –

cel mai bine cunoscut microorganism la nivel molecular şi cuplul E. coli – bacteriofagul T4. A fost

descoperit fenomenul de conjugare bacteriană, s-au realizat primele experimente de inginerie genetică pe

tulpina E. coli K12 şi in 1965 geneticienii francezi Fr. Jacob şi J. Monod au fost distinsi cu Premiul Nobel

pentru Medicina pentru definirea conceptului de «operon» şi modelul reglajului genetic pe operonul «lac»

din genomul speciei E. coli. In această perioadă, ramuri ale microbiologiei au devenit ştiinţe de sine

stătătoare: Microbiologia medicală, umană şi veterinară, Virologia, Imunologia, Fitopatologia,

Microbiologia solului, Hidromicrobiologia, Geomicrobiologia din care s-a desprins Microbiologia

petrolului, Microbiologie industrială din care s-a desprins Biotehnologia, Ecologie microbiana,

Microbiologia mediului.

Microbiologii s-au îndepărtat din ce în ce mai mult de limitările impuse de culturile de laborator şi

au căutat metode de examinare a proceselor fiziologice ale microorganismelor in situ. În ultimul timp s-au

făcut progrese considerabile prin aplicarea tehnicilor care utilizeaza marcarea cu fluorocromi, radioizotopi,

totuşi majoritatea studiilor se fac în laborator şi de obicei pe culturi pure. Asemenea studii au fost şi sunt de

mare importanţă, ca şi cele care au furnizat informaţii detaliate despre activităţile metabolice potenţiale ale

microorganismelor izolate din mediile naturale, despre rolul lor în productivitatea biologică a ecosistemelor,

în degradarea materiei organice moarte şi în ciclurile biogeochimice. În mediile naturale microorganismele

formează asociatii +/- stabile (în număr foarte mare), interacţiunile posibile fiind foarte versatile.

Majoritatea speciilor din natură nu sunt cunoscute, iar multe sunt necultivabile deoarece sunt foarte

dependente de mediul biotic şi abiotic în care trăiesc; de altfel, în prezent se consideră că nici nu este

necesar să fie cunoscute toate, identificate, studiile actuale fiind orientate mai mult în sens pragmatic, către

microorganismele utile, cu capacitate mare de sinteză de produşi utili sau cu capacitate mare de degradare a

substanţelor greu biodegradabile, inclusiv a celor xenobiotice, considerate refractare la atacul microbian.

După inventarea tehnologiei ADN recombinant, s-a considerat că microorganismele modificate

genetic vor putea fi «învăţate», să facă orice tip de reacţie de biosinteză sau de biodegradare dorită de om.

Există la ora actuală biotehnologii microbiene moderne, care utilizeză microorganisme în genomul cărora

sunt inserate gene de interes, pentru sinteza in vitro a unor substanţe utile (hormoni proteici, interleukine,

vaccinuri etc.). S-ar fi dorit însă (şi s-au făcut chiar încercări) ca astfel de microorganisme sa fie utilizate si

pentru descompunerea deseurilor activităţii umane (greu biodegradabile, poluante, depuse in cantităţi tot mai

mari în natură), dar în prezent există o legislaţie internaţională riguroasă care interzice eliberarea

microorganismelor modificate genetic în mediul natural, fiind considerate factori de biohazard. În aceste

condiţii, cercetările în domeniu sunt orientate spre selectarea de tulpini microbiene din mediu, capabile să

transforme substanţele greu biodegradabile, pentru a le putea apoi utiliza în condiţii controlate, în sisteme

bioinginereşti cu randament sporit, cu scopul depoluării mediului şi reintroducerii elementelor biogene în

circuitul biogeochimic.