Basi di Microbiologia Applicata – Parte I – Gli albori della microbiologia
Questa serie di notizie mensili presentate dalla SIMA (Associazione Italiana di Microbiologia Applicata) ha lo scopo di rinfrescare le cognizioni che un buon microbiologo applicativo dovrebbe sempre aver bene presenti per poter svolgere al meglio la sua attività sia in laboratorio che sul campo. Nella prima parte di ogni capitolo sono riportate domande alle quali il microbiologo (od aspirante tale) deve essere in grado di rispondere. Nella seconda parte sono riportate le risposte corrette.
Sommario
I – L’era delle scoperte
II – Il periodo di transizione: la generazione spontanea e la trasmissione delle malattie infettive
III – L’età dell’oro della microbiologia: Louis Pasteur, Pasteur e le malattie, Robert Koch, le colture pure, il periodo della competizione, i pionieri della microbiologia, la fine dell’età dell’oro.
Introduzione
La scienza della microbiologia ha inizio con le osservazioni degli ottici del XVII secolo, dei quali il più famoso è l’olandese Anton van Leeuwenhoek. Nel 1676 egli scrive la famosa lettera alla Società Reale nella quale descrive le osservazioni da lui fatte al microscopio da lui stesso costruito come hobby. Per la mancata divulgazione al mondo scientifico della tecnica di preparazione delle lenti da lui eseguita e per la incapacità del mondo accademico di quei tempi di comprendere la diffusione delle malattie (tesi della generazione spontanea), la microbiologia deve attendere il XVIII secolo. L’età dell’oro della microbiologia è dominata dal chimico Louis Pasteur e dal medico Robert Koch. Pasteur scopre che i microrganismi provocano importanti modificazioni chimiche e che la vita proviene solo da una vita pre-esistente. Inoltre egli mette le basi della immunologia. Koch, da parte sua, spende la sua vita ad identificare le cause di molte malattie infettive. Egli presenta i “postulati di Koch” che servono da guida per mettere in relazione uno specifico microrganismo con una specifica malattia. Egli ed i suoi collaboratori mettono a punto molte tecniche basilari che sono tuttora utilizzate nei laboratori di microbiologia, incluso la tecnica delle colture pure, l’agar quale componente di base dei terreni nutritivi, le scatole Petri.
Domande di elementi basilari
1. Nel 1854 John Snow determina che l’acqua contaminata è la causa di: (a) vaiolo, (b) colera, (c) influenza, (d) antracite.
2. La tesi della generazione spontanea suggerisce che la vita può formarsi da: (a) vita pre-esistente; (b) materia inorganica, (c) batteri, (d) sperma ed uova.
3. Gli scienziati che scoprono che la difterite è causata da una tossina prodotta da un batterio sono: (a) Roux e Yersin, (b) Pasteur e Koch, (c) Gaffky e Loeffler, (d) von Behring e Roux.
4. Lo scienziato che dimostra che la difterite può essere vinta mediante iniezione di un paziente con un antitossina è: (a) Roux, (b) Yersin, (c) von Behring, (d) Gaffky.
5. Gli studi di Pasteur dimostrano che il vino è prodotto dalla fermentazione di succo d’uva provocato da: (a) batteri, (b) lieviti, (c) alghe, (d) un processo chimico naturale che non coinvolge microrganismi.
6. Pasteur dimostra inizialmente che i batteri possono causare malattie nell’essere umano facendo esperienze su: (a) animali, (b) vegetali, (c) vino, (d) alimenti conservati.
7. Waler Red scopre che la febbre gialla è trasmessa tramite: (a) mosche, (b) zanzare, (c) ratti, (d) pipistrelli.
8. Alessandro Fleming scopre: (a) anticorpi, (b) flagelli dei batteri, (c) penicillina, (d) medicine.
9. Pasteur considera il più grande risultato dei suoi studi nei confronti della medicina: (a) la scoperta della penicillina, (b) lo sviluppo di un vaccino per la rabbia, (c) la distruzione della teoria della generazione spontanea, (d) la scoperta della fagocitosi.
10. Il collaboratore di Koch, Shibasaburo Kitasato, dimostra che il bacillo del tetano è in grado di moltiplicarsi solo in: (a) coltura pura, (b) 37°C, (c) in assenza di ossigeno, (d) su una superficie solida.
L’apporto alla microbiologia di famosi personaggi
1. Descrivere i 4 postulati di Koch
2. I seguenti personaggi sono associati all’attività di Robert Koch. Identificare il loro singolo contributo alla storia della microbiologia: (a) Fanny Eilshemis, (b) Richard Pfeiffer, (c) Emil von Behring, (d) Richard Petri, (e) Friedrich Loeffler.
3. Vero o falso. Indicare se quanto riportato a fianco di ogni personaggio è VERO o FALSO:
(a) La prima persona a ricevere il premio Nobel per la medicina è stato Louis Pasteur
(b) Marcello Malpigli descrive le cellule dei tessuti del cervello, della milza e dei reni
(c)Molte “bestiole” di Anton van Leeuwenhoek possono essere identificate come protozoi e batteri
(d) La prima persona ad identificare la forma dei batteri come bastoncelli, sfere e spirali è stato Anton van Leeuwenhoek
(e) Gli esperimenti di Pasteur in “matraccio con collo a cigno” dimostrano che la generazione spontanea produce batteri ed altri microrganismi
(f) La prova definitiva che i batteri causano malattie è data da Robert Koch con le sue osservazioni sugli organismi che causano l’antracite
(g) L’agar è una ottima sostanza per la moltiplicazione dei batteri, grazie alla sua facilità di mescolarsi con i liquidi, di non sciogliersi sino a 90°C e di non formare gel sino a quando non si raggiungono temperature inferiori a 45°C
(h) Marcello Malpigli è stato il primo uomo ad osservare i protozoi servendosi di un microcroscopio da lui stesso costruito.
4. Collocare al giusto posto gli eventi che sono da associare ai seguenti scienziati:
(a)A.van Leeuwenhoek, (b) E. Jenner, (c) J. Snow, (d) L. Pasteur, (e) R. Koch, (f) E. van Behring, (g) J. Bordet – 1. Formula la teoria della relazioni tra microrganismi e malattie. 2. Invia un rapporto alla Royal Society. 3. Determina che il colera si diffonde tramite l’acqua contaminata. 4. Vince il primo premo Nobel per la sua attività sulla difterite. 5. Mette a punto la tecnica di fissazione del complemento. 6. Produce un vaccino contro la rabbia. 7. Protegge le persone dal vaiolo infettandole con un vaccino.
Concetti
1. Recentemente l’ O.M.S. ha dichiarato l’estinzione del vaiolo. Come le ricerche di Pasteur, Koch e collaboratori hanno messo le fondamenta per la vittoria nella guerra a questa malattia?
2. Nel 1982 un gran numero di confezioni di salmone in scatola sono state richiamate dal mercato perché si sono verificati molti casi di botulismo nell’uomo. Il botulismo è causato da una tossina prodotta da un microrganismo molto simile al Bacillus anthracis. Come è possibile che un tale microrganismo si possa sviluppare in una confezione di salmone?
Domande incrociate di controllo
1.E. Jenner ha scoperto che è possibile proteggere l’uomo da (a) rabbia, (b) vaiolo, (c) antracite, (d) colera, iniettandolo con (batteri), (b) virus, (c) acqua purificata
2.Il medico che ha messo a punto la più importante tecnica di colorazione microscopica è: (a) L. Pasteur, (b) R.Koch, (c) R. Petri, (d) C. Gram
3.Nicholas Appert è stato il primo ad usare il calore per conservare gli alimenti. I suoi studi sono stati svolti nel (a) 1700, (b) 1800, (c) 1850, (d) 1900
4. Charles Nicolle dell’ Istituto Pasteur ha lavorato con il tifo ed ha dimostrato che la trasmissione della malattia si infetta tramite (a) pidocchi, (b) ratti, (c) cani, (d) zanzare
5. A.van Leeuwenhoek è considerato la prima persona che descrive: (a) cellule del cervello; (b) l’embrione di pollo; (c) i batteri; (d) il sistema respiratorio degli insetti
6. La gran parte del lavoro iniziale di immunologia è stato eseguito nel laboratorio di: (a) L. Pasteur; (b) A.Van Leeuwenhoek; (c) R.Koch; (d) R. Jenner
7. E.von Behring ha usato antitossine per trattare: (a) colera; (b) difterite; (c) antracite; (d) rabbia
8. Il bacillo del tifo è stato sviluppato in laboratorio con successo da: (a) R. Koch; (b) G. Gaffky; (c) E. Roux; (d) E. von Behring
9. I lieviti sono responsabili di: (a) fermentazione del vino; (b) antracite; (c) mosaico del tabacco; (d) colera.
Risposte a: Domande di Elementi Basilari
1.b; 2.b; 3.a; 4.c; 5.b; 6.c; 7.b; 8.c; 9.b; 10.c
Risposte a: L’apporto alla microbiologia di famosi personaggi
1. I postulati di Koch
1.a. Il microrganismo della malattia considerata deve essere sempre presente
1.b. Il microrganismo deve essere isolato dall’ospite ammalato e svilupparsi in una coltura pura
1.c. La specifica malattia deve potersi riprodurre quando la coltura pura del microrganismo è inoculata in un ospite suscettibile
1.d. Il microrganismo deve poter essere recuperato ancora una volta dall’ospite infettato sperimentalmente
2.a. Suggerisce l’agar per la moltiplicazione dei batteri in terreno solido
2.b. Isola organismi che ritiene causino l’influenza
2.c. Tratta la difterite con una antitossina
2.d. Mette a punto la tecnica in scatola Petri per la coltivazione dei batteri
2.e. Isola l‘organismo che provoca la difterite
3. a.Falso; b.Vero; c.Vero; d.Falso; e.Falso; f.Vero; g.Vero; h.Falso
4. a.2.; b.7 ; c.3; d.6 ; e.1 ; f:4 ; g.5.
Risposte a: Concetti
1.Diverse importanti scoperte sono coinvolte. Le due più importanti sono probabilmente: (a) la teoria della diffusione delle malattie mediante i microrganismi di Koch e collaboratori; (b) lo sviluppo della scienza della immunologia di Pasteur e collaboratori.
2.Il microrganismo del botulismo, che è in stretta relazione con il B. anthracis , produce spore resistenti al calore. Se queste spore entrano nella confezione dopo il processo di confezionamento (ad esempio attraverso un foro) oppure per un processo di sterilizzazione inadeguato, esse possono germinare. Poiché possono svilupparsi in assenza di aria, questi microrganismi possono moltiplicarsi e produrre la tossina che causa intossicazione con l’alimento che viene ingerito.
Risposte a: Domande incrociate di controllo
1. b; 2.d; 3.b; 4.a; 5.c; 6.a; 7.b; 8.b; 9.a.
