Bacteris i laboratoris

—El laboratori bacteriològic es va transformar en la segona meitat del segle XIX en un nou escenari per diagnosticar, prevenir i tractar les malalties infeccioses.—

La comprovació que éssers vius microscòpics eren l’origen de les malalties infeccioses es va dur a terme al laboratori. Va proporcionar una confirmació diagnòstica a les primeres hipòtesis formulades en aquest sentit. La consolidació de la microbiologia mèdica es va produir en l’últim quart del segle XIX i va ser paral·lel a l’aparició de la immunologia, una àrea dedicada a l’estudi dels mecanismes defensius de l’organisme enfront de la infecció. En aquests desenvolupaments van ser decisius els estudis duts a terme pels laboratoris microbiològics de Louis Pasteur a França i de Robert Koch a Alemanya. En tots dos casos va ser essencial la mobilització de nocions i tècniques procedents de la química, una disciplina científica plenament cristal·litzada en les dècades anteriors.

Vaporitzador d’àcid carbòlic de Lister. Wellcome Library.

Louis Pasteur (1822-1895) procedia d’una modesta família catòlica dedicada a l’adobament de pells. Es va formar en ciències experimentals fins a obtenir el títol de llicenciat en Ciències i ser nomenat professor de química a la Universitat d’Estrasburg. Des d’aquesta formació inicial va abordar l’estudi de la fermentació, particularment la que produïa la transformació del vi en vinagre. Va comprovar que tenia lloc quan es depositava sobre el vi un ferment específic provinent de l’aire, un microorganisme. Va observar que el mateix fenomen es produïa quan s’agria la cervesa o la llet, encara que ocasionat per uns altres ferments específics, diferents a l’anterior. Sense la presència d’aquests microbis, la fermentació no es produïa i, per tant, no era un procés exclusivament químic com s’havia defensat fins llavors. La utilització del microscopi va permetre identificar els diferents ferments. La troballa va aportar solucions a la indústria alimentosa com la “pasteurització” de la llet i d’altres aliments, sobretot begudes. Es tractava de sotmetre’ls a temperatures inferiors a 100°C amb la finalitat d’eliminar els microorganismes sensibles a la calor. L’antisèpsia quirúrgica va ser el resultat de l’aplicació mèdica d’aquest descobriment i va contribuir a la consolidació de la microbiologia mèdica. Després de llegir els estudis de Pasteur, el cirurgià britànic Joseph Lister (1827-1912) va atribuir la gangrena gasosa que es produïa moltes vegades en les ferides, tant accidentals com quirúrgiques, a microorganismes existents en l’aire que envoltava el malalt i que es depositaven sobre la ferida. La utilització de desinfectants com l’àcid fènic (fenol) va permetre controlar aquesta greu complicació mèdica que amb elevada freqüència obligava a realitzar amputacions o bé ocasionava la mort del pacient.

Louis Pasteur (1822-1895). Wellcome Library.

La possibilitat que ferments, semblants als que havia estudiat Pasteur, pogueren aparèixer de manera espontània en l’aire era acceptada per un bon nombre d’autors en les dècades centrals del segle XIX. Pasteur va preparar tota una sèrie d’experiments per rebatre aquesta teoria de la “generació espontània”. Va emprar matrassos amb coll de cigne, en els quals col·locava una infusió vegetal, feia entrar aire amb gèrmens al seu interior, portava a ebullició la infusió per esterilitzar-la i comprovava que romania lliure de gèrmens, amb l’assumpció que el coll del matràs els retenia. Com a prova addicional, Pasteur mostrava que quan es trencava el coll, la contaminació era immediata, cosa que semblava confirmar el paper de l’aire en l’aparició dels microorganismes. Aquests experiments van ser contestats per Félix-Archimède Pouchet (1800-1872) en una de les polèmiques més estudiades de la història de la ciència, de la qual es tractarà en un altre apartat.

Robert Koch (1843-1910). Wellcome Library.

La teoria dels gèrmens que Pasteur va aplicar a la fermentació va ser reutilitzada per interpretar les malalties, perquè estava convençut que eren processos anàlegs. La seua primera incursió decisiva en aquest terreny va ser a través de l’estudi de l’àntrax o carboncle el 1877. Va confirmar la hipòtesi de Koch, descobridor de la bacterídia carbuncosa, sobre la transmissió de la malaltia als animals a través dels aliments. Va interpretar així l’alta mortaldat d’animals per carboncle en determinades zones de pasturatge conegudes com a “camps maleïts”, que no eren sinó llocs d’enterrament d’animals carbuncosos. Pasteur va afirmar que les espores de l’àntrax, transportades a la superfície pels cucs de terra, eren depositades al sòl. Qualsevol ferida que un animal es produïra en menjar plantes espinoses mesclades amb alfals podia servir d’entrada a la bacterídia.

Ampolles amb sèrum al Science Museum de Londres. Wellcome Library.

El 1881 va desenvolupar una vacuna anticarbuncosa que va assajar en els seus famosos experiments de Pouilly-le-Fort. En una granja d’aquesta localitat, i davant una multitud expectant, va vacunar 31 animals als quals posteriorment va inocular la bacterídia carbuncosa, igual que a altres 29 animals no vacunats. Va poder mostrar amb satisfacció que el primer grup va sobreviure, mentre que els animals no vacunats van morir de la malaltia. Després d’aquest èxit, Pasteur va insistir que la vacuna havia de ser preparada al seu laboratori, amb la finalitat de controlar-ne la utilització. Compaginava les comunicacions “oficials” dels resultats dels seus treballs científics amb la informació directa als afectats pels problemes agrícoles i ramaders estudiats al laboratori. N’és una prova la conferència que va donar en l’esmentada granja al públic congregat per presenciar la vacunació carbuncosa. De manera clara va exposar els estudis que havia dut a terme sobre la malaltia i la seua profilaxi.

Pasteur va fer extensiva la tècnica de la vacunació a algunes malalties humanes, en primer lloc la ràbia. A causa de la impossibilitat de cultivar in vitro el seu agent patogen en tractar-se d’un virus, va optar per cultivar-lo en organismes vius i va aconseguir transmetre la malaltia mitjançant la inoculació directa de substància cerebral d’un gos rabiós a la superfície del cervell d’un animal sa, prèviament trepanat. Després d’obtenir virus ràbics de graus de virulència variables mitjançant passades successives en diferents espècies d’animals, va fer refractaris a la ràbia una sèrie de gossos per mitjà d’inoculacions de cultius de virulència progressivament creixent. El 1885 va aplicar per primera vegada la vacuna a Joseph Meister, un xiquet de 9 anys que havia arribat al laboratori de Pasteur l’endemà passat de ser mossegat per un gos rabiós. En la fabricació d’aquesta vacuna havia utilitzat un mètode d’atenuació del virus in vitro, consistent a utilitzar medul·les de conill que contingueren virus amb un període d’inoculació fix de set dies. La dessecació d’aquestes medul·les atenuava el virus. La protecció enfront de la malaltia s’aconseguia mitjançant la inoculació de medul·les progressivament mes fresques. A poc a poc, els centres que proporcionaven aquest tractament es van estendre per tot el món. A França, l’Acadèmia de Ciències va acordar la creació d’un centre antiràbic que portara el nom d’Institut Pasteur.

L’escola bacteriològica alemanya va estar capitanejada per Robert Koch (1843-1910). El 1873 va començar la seua investigació en microbiologia des de l’àmbit de la salut pública en abordar el problema del carboncle, que delmava el bestiar de la regió i que a vegades es transmetia a l’home, i va aconseguir esclarir el mecanisme de contagi des de l’animal carbuncós a l’home. El 1880 es va posar al capdavant d’un laboratori d’investigació bacteriològica en què es van desenvolupar tècniques de cultius purs de microorganismes en mitjans sòlids i semisòlids, més específics que els mitjans líquids utilitzats per Pasteur, i es van desenvolupar tècniques d’esterilització i desinfecció. Koch va definir les característiques que ha de reunir un microorganisme per ser identificat com a causa d’una infecció específica en un malalt (coneguts com a postulats de Koch): ha de trobar-se sempre en tots els individus que presenten la malaltia; ha d’aïllar-se en un cultiu pur; quan aquest cultiu pur s’inocula a un animal d’experimentació, ha d’originar-li la malaltia; en aquest animal d’experimentació ha d’aïllar-se de nou el microorganisme causal i ser identificat en un cultiu pur.

Al seu laboratori es van identificar també el bacil de la tuberculosi, conegut com a bacil de Koch, el 1882, i el bacil del còlera, el 1884, en el transcurs d’un viatge a Egipte i a l’Índia, en el qual va demostrar el seu mecanisme de transmissió. Koch va errar en pensar que la tuberculina, derivat proteic que va obtenir del bacil tuberculós, podria ser una substància curativa. No obstant això, es va convertir en una prova diagnòstica en detectar anticossos enfront de la malaltia quan era inoculat. Se la coneix com a test de Mantoux. La detecció d’anticossos, proteïnes produïdes pel sistema immunitari de l’organisme quan detecta substàncies estranyes, sobretot microorganismes, es va convertir en una prova diagnòstica de laboratori fonamental en la identificació de la malaltia infecciosa que patia el pacient. El coneixement dels anticossos va donar lloc al seu torn a la seroteràpia, mètode terapèutic que consisteix a administrar sèrum que conté els anticossos específics enfront del microorganisme causal de la infecció que pateix el malalt.

Vacuna de la ràbia al laboratori de Louis Pasteur. Litografia de Gsell i Pirodon. Wellcome Library.

La identificació de l’etiologia microbiana de la tuberculosi i el còlera va propiciar l’establiment d’un Institut d’Higiene a la Universitat de Berlín, que disposava d’un laboratori de bacteriologia. Koch va començar a treballar-hi el 1885 com a professor d’higiene i va formar un grup de deixebles que van constituir el nucli de l’escola alemanya de microbiologia. Al poc de temps, Koch va passar al recentment creat Institut de Malalties Infeccioses, que va dirigir entre el 1891 i el 1904, als laboratoris del qual es van desenvolupar les antitoxines tetànica i diftèrica. Durant els darrers anys de la seua vida, va realitzar diferents viatges per Àfrica per estudiar malalties tropicals com el paludisme i la malaltia del son. Les seues investigacions li van valdre el premi Nobel de Medicina i Fisiologia el 1905. Va morir cinc anys després.

Mª José Báguena Cervellera
IILP-UV

Com citar aquest article:
Báguena Cervellera, Mª José. Bacteris i laboratoris. Sabers en acció, 15-01-2021. https://sabersenaccio.iec.cat/bacteris-i-laboratoris/.

Per a saber-ne més

Pots ampliar la informació amb la bibliografia i recursos disponibles.