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Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento Storia della Microbiologia  Maria Luisa Savo Sardaro INTRODUZIONE ALLA MICROBIOLOGIA Storia e scopo della Microbiologia Storia della Microbiologia 2 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Definizione § La Microbiologia è la scienza che studia i microrganismi e la loro attività. § Ha per oggetto la forma, la struttura, la riproduzione, la fisiologia, il metabolismo e l’identificazione dei microrganismi. Storia della Microbiologia 3 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Comprende lo studio della loro distribuzione in natura le relazioni tra loro e con gli altri esseri viventi gli effetti benefici e dannosi che hanno sugli esseri umani le modificazioni fisiche e chimiche che provocano nel loro ambiente Storia della Microbiologia 4 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro La microbiologia n studia quegli organismi che sono talmente piccoli da non poter essere osservati ad occhio nudo, ma tramite l’utilizzo di un microscopio. n si avvale di tecniche di sterilizzazione e di mezzi di coltura utili per l’isolamento e la crescita dei microrganismi. Storia della Microbiologia 5 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Il ruolo dell’infinitamente piccolo è infinitamente grande! Louis Pasteur Storia della Microbiologia 6 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Storia della Microbiologia 7 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro L’importanza dei microrganismi I microbi possono essere: n causa di malattie che colpiscono il regno vegetale ed animale n causa di degradazione degli alimenti n essenziali per la vita n necessari per i cicli geochimici e la fertilizzazione del suolo; n importanti per la conservazione degli alimenti mediante fermentazioni degli alimenti n utilizzati come produttori di farmaci e molecole per uso industriale Storia della Microbiologia 8 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Generazione spontanea o Biogenesi Aristotele (384-322 a.C.) pensava che gli animali potessero originarsi spontaneamente dalle piante e dal terreno. Secondo il grande pensatore dell’antichità gli organismi viventi si originavano, in genere, da altri organismi a loro simili, però a volte possono anche scaturire dalla materia inerte. Esisterebbe infatti, in tutte le cose, un "principio passivo“ rappresentato dalla materia e un "principio attivo" rappresentato dalla forma. Storia della Microbiologia 9 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Generazione Spontanea o Biogenesi Fino al XVII secolo si pensava che gli organismi viventi potevano generarsi spontaneamente dalla materia in decomposizione. Storia della Microbiologia 10 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Il medico e poeta toscano Francesco Redi (1626-1697) confutò la teoria della Generazione spontanea, conducendo esperimenti sulla carne in putrefazione. Nel 1668 Redi condusse una serie di esperimenti i quali avrebbero dovuto dimostrare che la generazione spontanea non esiste. Storia della Microbiologia 11 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Egli mise della carne di vitello e del pesce in alcuni recipienti che sigillò ermeticamente, lasciandone aperti degli altri. Dopo un po' di tempo poté notare la presenza di vermi (in realtà si trattava di larve di insetti) sulle carni in putrefazione all'interno dei recipienti aperti nei quali entravano e uscivano liberamente mosche e altri insetti, mentre non vi era traccia di organismi viventi all'interno dei recipienti chiusi. Storia della Microbiologia 12 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro All’obiezione degli scienziati aristotelici che dicevano che nei recipienti chiusi ermeticamente mancava l’aria e per questo il principio attivo non si era manifestato, Redi rispose ripetendo l’esperimento chiudendo i recipienti solo con un lembo di stoffa sottile e fine in modo che non potesse né entrare né uscire nulla tranne l’aria. Ugualmente non vi fu traccia di organismi viventi all’interno di questi recipienti. Quindi Redi dimostrò che i vermi comparivano solo se le mosche potevano entrare a deporre le uova sulla carne: quindi la teoria della generazione spontanea era smentita. Storia della Microbiologia 13 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Generazione Spontanea o Biogenesi Invenzione del Microscopio: 1595 un olandese Zacaria Jannsen e il 1624 Galileo Galilei Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) nel 1676 scopre gli “animalcules” grazie al suo microscopio. John Needham (1713-1781) nel 1748 rese noti i risultati dei suoi esperimenti, condotti sul brodo di montone, a favore della teoria della Generazione spontanea. Storia della Microbiologia 14 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Più o meno nello stesso tempo in cui Redi compiva i suoi esperimenti un naturalista olandese, di nome Anton Van Leeuwenhoek (1632–1723), osservò, per la prima volta, la presenza di microrganismi attraverso un rudimentale microscopio da lui stesso costruito. Le osservazioni al microscopio ben presto si moltiplicarono e la presenza di un numero tanto abbondante di microrganismi all'interno di tutte le sostanze esaminate fece risorgere l'idea della generazione spontanea, che gli esperimenti di Redi sembravano avere allontanato. Le osservazioni di Leeuwenhoek stimolarono nuove ricerche in quella direzione e la disputa fra teoria della biogenesi (la vita deriva dalla vita) e teoria della abiogenesi o generazione spontanea (la vita si origina da sostanze non viventi) si spostò dal mondo macroscopico dei vermi e delle mosche a quello microscopico dei protozoi e dei batteri. Storia della Microbiologia 15 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Antony van Leeuwenhoek Tra i primi scienziati ad utilizzare, diffondere e migliorare l'uso del microscopio, a partire dal XVII secolo Storia della Microbiologia 16 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Nel 1745 il naturalista inglese John Needham condusse una serie di esperimenti che dettero nuovo vigore alla tesi dell’abiogenesi. Egli scaldò vari liquidi nutritivi come il brodo di pollo o gli infusi d'erbe coi quali riempì alcune provette che poi tappò con della garza. Ebbene, nonostante tutti gli accorgimenti adottati affinché non entrasse nulla nelle provette che contenevano le soluzioni nutritive scaldate dal calore, dopo alcuni giorni si poteva notare che queste pullulavano di organismi viventi. I risultati dei suoi esperimenti lo convinsero che la generazione spontanea era effettivamente possibile. Storia della Microbiologia 17 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Spallanzani (1729-1799) introduce la pratica della sterilizzazione dei terreni e nel 1799 attacca la teoria della abiogenesi, perfezionando l’esperimento di Needham. Alcuni anni più tardi infatti, rifece gli stessi esperimenti di Needham ma riscaldando il liquido nutritivo molto più a lungo e a temperature molto più alte, fino a farlo bollire per alcuni minuti. Ebbene il risultato fu che anche dopo molti giorni i liquidi contenuti nelle provette, questa volta ermeticamente tappate, rimanevano limpidi e non mostravano la presenza di microrganismi al loro interno. Storia della Microbiologia 18 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro La controversia continuò ancora per molti anni e si concluse definitivamente verso la metà del XIX secolo quando il biologo francese Louis Pasteur ideò un esperimento che avrebbe messo la parola fine a una questione che sembrava irrisolvibile. L'esperimento venne condotto all'interno di un apparato molto semplice, ma geniale, costruito in modo tale da non poter più dar adito a dubbi. Pasteur inventò dei contenitori di vetro con un lungo collo ricurvo ad S (detti, per la loro forma, "palloni a collo di cigno"), che gli permisero di fare l’esperimento in presenza di aria in questo modo: Storia della Microbiologia 19 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Storia della Microbiologia 20 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro A. all'interno di normali palloni a collo corto Pasteur riponeva la soluzione nutritiva (brodo di coltura); B. il collo corto dei palloni veniva poi assottigliato ed allungato a collo di cigno; C. i palloni venivano messi a bollire per più di un'ora lasciando che il vapore uscisse liberamente dall'orifizio terminale del collo ricurvo. D. Spenta la fiamma, il liquido contenuto nel recipiente cominciava a raffreddarsi lentamente dopo aver richiamato aria dall'esterno, a causa della depressione conseguente al riscaldamento. E. Un gruppo di palloni veniva lasciato così a temperatura ambiente per qualche giorno; F. Ad un secondo gruppo di palloni Pasteur rompeva la parte ad S del collo lasciandoli nello stesso ambiente e per lo stesso tempo degli altri. Storia della Microbiologia 21 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro RISULTATI: All’osservazione nel brodo contenuto nei palloni con il collo ad S non c’era traccia di contaminazione di microrganismi, mentre nei palloni con il collo rotto il brodo di coltura era intorbidito e ricco di microrganismi. Quindi Pasteur concluse che i microrganismi arrivavano sul brodo di coltura, dove si riproducevano in gran quantità, con il pulviscolo contenuto nell’aria. SINTESI FINALE DI PASTEUR: Nelle condizioni ambientali oggi esistenti sul pianeta Terra la generazione spontanea non è possibile e quindi ogni organismo, anche unicellulare, può derivare solo da uno simile preesistente. Storia della Microbiologia 22 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Generazione spontanea o Biogenesi § Louis Pasteur (1822-1895) introduce l’uso dei recipienti con collo di cigno. § John Tyndall (1820-1893) nel 1877 dimostra che la polvere può trasportare i germi. § Fernand Cohn nel 1877 scopre le endospore termoresistenti. § Robert Koch nel 1876 introduce il concetto di eziologia. Storia della Microbiologia 23 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Louis Pasteur e Robert Koch Storia della Microbiologia 24 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Microbi e malattie Molte malattie sono causate da infezioni virali, batteriche, fungine e protozoarie. 1876 I postulati di Koch vengono utilizzati per determinare il legame che esiste tra una malattia ed il microrganismo che si sospetta ne sia la causa. Storia della Microbiologia 25 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Postulati di Koch 1. L’agente causale deve essere presente in tutti i casi della malattia di cui è ritenuto responsabile e deve essere invece assente negli individui sani. 2. L’agente causale deve essere isolato dall’individuo affetto e, posto in coltura, deve dare origine ad una popolazione cellulare omogenea (una sola specie). Storia della Microbiologia 26 di 27  Maria Luisa Savo Sardaro Postulati di Koch 3. L’inoculo di una coltura pura dell’agente causale in individui sani deve dare luogo alla comparsa della malattia di cui si ritiene responsabile. 4. L’agente causale deve essere re-isolato dall’individuo infettato sperimentalmente. Storia della Microbiologia 27 di 27