Tabiat intikam almaz; hayatı korumaya, sürdürmeye çalışır. İnsan ise, özellikle 12 bin yıl öncesinden başlayarak kendi kurduğu düzenleri “hayatı pahasına” sürdürmeye çalışıyor. Çatalhöyük’ten Sanayi Devrimi’ne mikropların keşfinde öncü çalışmalar, önde gelen isimler ve sonrasındaki “viral” döneme damgasını vuran biliminsanları…
Günümüzden 12.000 yıl önce başladığı tahmin edilen tarım devrimi, uygarlığın yolunu açarken insanların hayatlarını da kökten değiştirdi. Neolitik dönemde yiyeceğinin peşinde dolaşan avcı-toplayıcılar, yerleşik bir yaşam tarzına geçerek çiftçi oldular. Bu geçişin sebepleri için değişik hipotezler sözkonusu olsa da sonuçları iyi bilinir. Çiftçiliğin ilk olarak Ortadoğu’nun bereketli hilalinde, küçük topluluklarda başladığı düşünülür. Mahsulün fazlasını depolayan ve böylece düzenli besine kavuşan insanların kaçınılmaz olarak nüfusları da arttı. Çiftçiliğin yanısıra hayvanları da evcilleştirmeye (!), onları hem işgücü hem de beslenme için kullanmaya başladılar.
Giderek toprağa daha çok bağlanan ve nüfusu daha da artan insan topluluklarında sosyal eşitsizlikten oluşan büyük problemin yanısıra bir büyük problem daha vardı: Evcil hayvanlardan geçen bulaşıcı hastalıklar. Çiçek, influenza ve kızamık… Hepsi de evcil hayvanlardan insanlara yayıldı.
Çatalhöyük’ten Sanayi Devrimi’ne
Yaklaşık 9.500 yaşındaki Çatalhöyük’teki arkeolojik çalışmalar, aynı anda 8.000 kadar insanın burada yaşamış olabileceğini gösteriyor. Giderek kalabalıklaşan ve birbirleriyle yakın temas halinde yaşayan insanlar bulaşıcı hastalıkların yayılması ve salgınlara dönüşmesi için eşsiz bir ortam oluşturuyordu. Sonraki zamanlarda ticaretin, savaşların ve göçlerin getirdiği insan hareketleri, enfeksiyon hastalıklarını da dünyanın dörtbir yanına taşıyacaktı.
İnsanlığın ikinci büyük devrimi, 18. yüzyılın ortasıyla 19. yüzyıl ortası arasındadır. Sanayi Devrimi sırasında önce İngiltere’de başlayan ve tüm Avrupa’ya yayılan şehirleşme ve büyük bir hızla artan nüfus, bulaşıcı hastalıkların yayılması için bulunmaz bir ortamdı. Kırsal alandan şehirlere, şehir merkezlerinden varoşlara doğru genişleyen yoksulluk ve sefalet… Güneş yüzü görmeyen ve yeterli beslenemeyen alt sınıf insanları raşitizm ve iskorbüt gibi Victoria Dönemi’nin meşhur hastalıklarının yanısıra çiçek, tifüs ve tüberküloz gibi bulaşıcı hastalıklardan da yakasını kurtaramadı. Kızamık, kabakulak, boğmaca ve kızıl gibi hastalıklar nedeniyle çocuk ölümleri çok yüksekti. 19. yüzyılın sonlarında kanalizasyon sistemlerinin yaygınlaşmasından önce, su kaynaklarının kirlenmesiyle kolera ve dizanteri salgınları başgösterdi. Avrupa’dan tüm dünyaya yayılan savaşlar da, hastalıklarlarla beraber sunuldu! Ve savaşlar yeni göçleri ve yine hastalıkları tetikledi. Elbette bilim ve teknoloji de ilerledi ve pek çok soruna çözüm üretti; fakat bunlar yeterli ve yaygın olamadılar.
Bugünün “küresel” dünyasında yine yoksulluk, yine savaş, yine göçler var. Doğanın sınırları zorlanmaya devam ettikçe, insanların kalabalık bir yana “yığın” halinde yaşamalarını kaçınılmaz kılan durumlar sürdükçe, yeni mikroplar ve yeni hastalıklar mutlaka hep olacak. Şimdi tekrar başa dönelim.
Antik Çağ’da mikrop fikri
Hastalıkların doğaüstü güçlerin eseri olduğuna inanılırdı; hastalık ya Tanrı’nın gazabıydı ya da Şeytan’ın işi… Görünmeyen bazı varlıkların hastalıklara sebep olma ihtimali düşünülse de 17. yüzyılda mikroskobun keşfine kadar buna pek inanılmadı.
Hippokrates (MÖ 460-375), sağlığın insan bedenindeki dört hayati sıvının (kan, balgam, sarı ve kara safra) arasındaki dengeye bağlı olduğuna ve bu dengenin bozulmasının da bütün hastalıkların kaynağı olduğuna inanıyordu; topraktan çıkan fena hava ile su, yıldız, rüzgar ve mevsimlerin etkisiyle bu denge bozuluyordu (Miasma teorisi). Yazdığı kitaplarda sıtma, lekeli humma, çiçek, veba, sara ve akciğer veremine ait bilgiler vermiş, yaraların tedavisinde kaynatılmış suyla yıkamayı tavsiye etmişti.
Aristoteles (MÖ 384-322) bazı organizmaların cansız maddelerden varedildiğine dair “kendiliğinden türeme” (spontaneous generation) olarak bilinen teoriyi savunurdu. Buna göre canlılar, başka canlıların üremesi veya bölünmesi gibi süreçler olmaksızın, cansız maddenin birleşimi sonucunda biraraya gelebilirdi; sivrisineklerin ve bitkilerin çürümekte olan maddelerden türediğine inanılırdı. Cansız bir madde eğer bir pneuma (Yunanca akıl, zihin, us anlamına gelen kelime, aynı zamanda “nefes” ve “ruh” anlamı taşıyor. “Vital heat” veya calidum innatum olarak da tanımlanmakta) taşıyorsa -yani bir ruhu varsa- buradan canlı bir varlık türeyebilirdi.
Kendiliğinden türeme teorisi (abiogenesis) asırlar boyunca kabul gördü. Zira henüz mikroskop yoktu ve örneğin bir sinek cansız bir şeyden de ortaya çıkıyor gibi görünüyordu. Su birikintisinde balıklar, çürüyen ette kurtçuklar, tozlarda pireler, tahıl yığınlarında fareler, nehir kıyılarında kurbağalar oluşabilirdi. Canlı organizmalar cansız maddelerden türeyebilirdi.
Galen’den İbn-i Sina’ya…
Galen (129-200) miasma teorisini öne sürdü; hastalıklara kötü hava (mal’aria) sebep oluyordu; bu kötü havanın içinde organik maddenin çürümesinden kaynaklanan miasmatik kokular kolera, veba gibi hastalıkların nedeniydi. Doğu’da Hintlilerin Sustrata’sında (500) farelerin vebanın yayılmasında rolü olduğu bildirilmiş, İbn-i Sina (980-1038), bulaşıcı hastalıkların gözle görülmeyen kurtçuklardan ileri geldiğini ve korunmak için temizliğin önemli olduğunu vurgulamıştı. Ak Şemsettin (1453) malaryanın aynı bir bitki tohumu gibi görülmeyen bir etkeni olduğunu ve vücuda girdikten sonra ürediğini yazmıştı.
1700’lere gelindiğinde, hastalıkların hâlâ çürümekte olan bir şeyin havaya karışan kötü kokulu zerreleri yüzünden meydana geldiği kabul görüyordu. Lavoisier 1775’te havadaki oksijenin varlığını ispatlamış, kaynatılan gıdalarda oksijen bulunmadığı için üreme olmadığını savunarak spontane türeme teorisini desteklemişti. 18. yüzyılın sonlarına gelindiğinde en popüler zamanlarına ulaşan bu görüş, aslında mikrop teorisine zemin hazırlayacaktı.
Bugün kulağa tuhaf gelen bu fikirler sadece gözlemlere dayanıyordu; gözlemliyorlar ve bu gözlemleri yorumluyorlardı. Görmek inanmak anlamına geliyordu. Mikroskop yoktu ve gözle görülen bir hayat emaresinin olmadığı bir yerde aniden bir sinek ya da bir kurtçuk belirmesi, bu teorinin yüzyıllar boyunca hâkim kalmasını getirmişti.
Leeuwenhoek ve Francesco Redi
1600’lere gelindiğinde, aslında fikirleri birbiriyle zıt olan iki biliminsanı kendiliğinden türeyiş teorisine laboratuvarda bir nevi meydan okudular; Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) teoriye inanırken, Francesco Redi (1626-1697) buna karşı çıkıyordu. Redi’nin 1668’de yaptığı deney, çürüyen etin üzerindeki kurtçukların kendiliğinden olmadığını gösterdi: Deneyde kavanozlardan birinin kapağı açıktı ve hem havayla hem de sineklerle temas edebiliyordu. Diğer kavanozun kapağı yerine bir bez örtülmüş, böylece hava ile temas halinde olmasına karşın içeri sinek girmesi engellenmişti. Eğer yüzyılların hipotezi doğruysa her iki kavanozdaki etin de kurtlanması lazımdı; çünkü her ikisi de havayla temas ediyor yani pneuma’ya ulaşıyordu. Deney, sinekle teması olmayan ve sadece havaya maruz kalan etin kurtlanmadığını gösterdi; oysa sineklerle temas eden et kurtlanmıştı. Redi’nin deneyi, kurtçukların kendiliğinden ortaya çıkmadığını gösteriyordu; halbuki sineklerle doğrudan temas buna sebep oluyordu. Dolayısıyla “spontane türeme” doğru değildi.
Hücrenin keşfi ve hücre teorisi
Hücrenin keşfi ve hücre teorisinin geliştirilmesi 17. yüzyılda mikroskobun keşfine bağlıdır ve hayata dair bugünkü anlayışımızda mikroskobun keşfinden bu yana “hücre teorisi”esas alınır: 1. Hayatın temel birimi hücredir. 2. Bütün organizmalar 1 ya da daha çok hücrelidir 3. Bütün hücreler diğer hücrelerden gelir.
İngiliz doğa felsefecisi-mimar Robert Hooke hücreyi keşfetti ve bu keşfini 1665’te yayımladığı Micrographia adını verdiği kitapta yazdı. Hooke, bitkisel ve hayvansal dokuları oluşturan bu küçük yapılara “cell” adını verdi, çünkü onları bal peteğinin yapısına benzetmişti. Üzerinden geçen yüzlerce yılın ardından hücre teorisi bugün hâlâ kabul görmektedir. Hooke ince bir mantar kesitine bakarken hücreleri keşfetmiş ve bu hücrelerin sadece bitkiler ve mantarlarda olduklarını düşünmüştü. Robert Hooke, bir dokuya mikroskobik olarak bkan ilk kişiydi ve “hücre teorisi” böylelikle başladı.
1675’te Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) adlı Hollandalı bir kumaş tüccarı, bir cam mercekle bir damla göl suyuna baktı. Mikropların dünyasına ilk kez bakılıyordu. İlk kez hareketli mikroskobik canlıları gözlemlediği yani mikroorganizmaları keşfettiği için mikrobiyolojinin babası olarak anılacaktı. Bir damla suda (200x büyütme) gördüğü bu canlıları “animalcules” olarak adlandırmıştı. Hücre daha önce keşfedilmişti ama, bunlar bitki hücreleriydi. Hayvan hücreleri ve bakterileri ilk defa ortaya çıkarılıyordu.
1848’de İngiliz hekim John Snow (1813-1853) ilk epidemiyolojik çalışmayı yaptı. Londra’daki kolera salgınının kaynağını bulmaya çalışıyordu. Kolera vakalarını şehrin haritası üzerinde işaretlediği zaman çarpıcı bir keşfe iza atmış, salgının başladığı yer olarak kanalizasyon karışan su kaynağını bulmuştu. Bugün epidemiyolojinin babası kabul edilen Snow, hastalıkların sadece hava yoluyla değil su gibi bulaşmış herhangi bir şeyle de mümkün olabileceğini göstermişti.
O zamana kadar mikroplar sadece hipotezdi. Çıplak gözün göremeyeceği kadar küçük şeyler birçokları için hâlâ inanılması güç bir durumdu. Mikroorganizmaların varlığı kanıtlanmış olsa da mikroskobun keşfine kadar bu mikro dünya görülemedi.
Mikrobiyolojinin altın çağı: 1857-1914
Mikrop teorisinin henüz popüler olmadığı zamanlarda, lohusa humması 1850’lerde yaygın ve çoğu kez ölüme götüren bir hastalıktı. Doğum hekimliğinde el yıkamanın lohusa hummasını çok bariz bir şekilde azalttığını keşfeden Philipp Semmelweis (1818-1865), steril olmayan ortamların ameliyat sonrası ölümcül enfeksiyonlara davetiye çıkardığını ortaya koymuştu. Bu enfeksiyonlar gözle görülmeyen mikroplara bağlıydı ve hava yolu ya da mikroplu eşyaların teması sonucunda hastalığa ve ölüme sebep oluyordu. Hastalığın sebebi olan mikroplara karşı koruyucu bir aseptik teknik geliştirmişti; ellerini klorlu bir kireç çözeltisi ile dezenfekte ediyordu.
Lohusa hummasının sebepleri ve koruyucu yöntemleri ile ilgili bulgularını bir kitapta toplayan Semmelweis’in fikirleri tıp camiasında pek destek bulmadı; zamanın hekimleri el yıkamayla ölüm oranlarının düştüğünü kabul etmek istemiyorlardı. Steril olmayan koşullarda yapılan cerrahi müdahaleler yaygındı ve ölüm oranları neredeyse %50 idi. Fikirleri ölümünden sonra Pasteur’ün deneyleri ve Lister’in uygulamalarıyla popüler olacak ve Semmelweis “annelerin kurtarıcısı” olarak adlandırılacaktı.
Louis Pasteur: Dönüm noktası
19. yüzyılda fermantasyon ve kendiliğinden türeme üzerine çalışan birçok biliminsanı vardı ama bir kişi öne çıkıyordu; Louis Pasteur (1822-1895). Biyolojiye kimyadan gelmiş ve çalışmaya başladıktan dört yıl sonra kendiliğinden türeme tartışmasına son vermişti. 1858’de Pasteur, kaynatılarak sterilize edilmiş etsuyunda havayla temas kesilirse mikrop üremediğini gördü. Sterilizasyon yöntemlerinin geliştirilmesi mikrobiyolojiyi de sağlam bir temele oturtmuş, Pasteur mikrop teorisinin önde gelen isimlerinden birisi olmuştu. Süt ürünleri gibi bazı besin maddelerinde bozulmaya yol açan bakterilerin çoğunu öldüren, besinin kalitesini arttıran, halk sağlığını koruyan pastörizasyon işlemi bugün hâlâ onun adıyla anılıyor. Pasteur ayrıca fermantasyon işlemine “maya” adı verilen tek hücreli organizmaların sebep olduğunu da kanıtlamıştı.
Canlı dış yüzeylerin kimyasal dezenfeksiyonu anlamına gelen antisepsi, 1865’te Joseph Lister (1827-1912) tarafından geliştirildi ve tıp alanında özellikle hasta bakımı için yeni standart haline geldi. Lister tarafından geliştirilen aseptik tekniklerin çoğu günümüzde hâlâ tıp alanında kullanılmaktadır. 1830’ların sonlarında, Schwann ve Cagniard-Latour, alkollü fermantasyon ve çürümenin canlı varlıklardan kaynaklandığını göstermişti.
Robert Koch ve antibiyotik dönemi
Organik maddenin ayrışmasının canlı organizmalardan kaynaklandığı kabul edilirse, bunun bir adım ötesi de vücut dokularının bozulması olarak görülen hastalığın canlı varlıklardan kaynaklanması fikriydi. Bu hipotezi (mikrop teorisi) ilk defa, bugün bakteriyolojinin babası olarak bilinen Alman köy doktoru Robert Koch (1843-1910) 1867 yılında deneysel olarak kanıtladı. Şarbon etkeninin bir bakteri olduğunu bulmuş ve etkenin bulunması için izlenmek üzere bir dizi kural önermişti. 1882’de de tüberküloz basilini bulan Koch, 1905’te Nobel Ödülü’ne layık görülecekti.
Mikrobiyolojide en önemli gelişmelerden biri, hastalığa karşı kazanılan bağışıklığın doğasını anlamaktı. Böyle bir bağışıklığın olduğu uzun zamandır bilinirdi ve Edward Jenner’ın çiçek aşısı ile netlik kazanmıştı. Mikrop teorisi kurulmadan çok daha önce, 1796’da aşılama işlemleri başlamıştı. En büyük zafer 1890’larda von Behring ve Kitisato tarafından difteri ve tetanos antitoksinlerinin keşfiydi. Bu çalışma daha sonra Paul Ehrlich (1854-1915) tarafından bir uygulamaya dönüştürüldü ve önceden bağışıklık kazandırılmış bir atın serumu tedavi amacıyla kullanılabildi. Bu tedavi, enfeksiyon hastalıklarının rasyonel tedavileri için antibiyotiklerin keşfine giden yolu açtı. Sir Alexander Fleming’in (1881-1955) çığır açan penisilin keşfini (1928) antibiyotik dönemi izledi. Fleming, 1945 Nobel Ödülü’nü Howard Florey ve Ernst Boris Chain ile paylaştı.
Başka bir boyut: Virüsler, viroloji
19. yüzyılın sonlarında Dmitri Ivanovski ve Martinus Beijerinck tarafından yapılan çalışmalar virüsler ve viral enfeksiyonlara dair bilimin başlangıcı oldu. Daha önce virüsler bilinmiyordu; oysa Pasteur kuduz aşısını ve Jenner da çiçek aşısını geliştirmişti; her ikisi de viral hastalıktı. Ancak o dönemde viral enfeksiyonların da bakteriyel sebeplerden kaynaklandığı düşünülüyordu. Farklı hastalıkların mikroplarını bulmak için çalışmalar yapılacak, böylece yeni aşılar geliştirilecek, yeni bilimsel bilgilere ulaşılacaktı.
Bakterilerin izolasyonu için filtreleme gerekiyordu. Virüsler ise bakterilerden yaklaşık on kat daha küçüktü. Delikleri, daha sonra virüs adı verilecek olan bu kadar küçük ebatlı varlıkları da tutabilecek bir filtre gerekiyordu. Pasteur ve Chamberlain virüsleri de tutabilen yeni bir filtre yaptılar. 1892’de Ivanovski hastalıklı bir tütün bitkisinden süzdüğü filtratın sağlıklı bir tütün bitkisine hastalık bulaştırabildiğini keşfetti. Martinus Beijerinck bağımsız olarak 1899’da benzer deneyler yaparken aynı virüsü keşfetti; süzüntüyü bir zehir gibi davranan bulaşıcı, canlı bir sıvı olarak tanımlamak için Latince zehir anlamına gelen venenum kelimesini kullandı. Mikrobiyoloji biliminde kısa bir süre içinde mikoloji (mantar bilimi), protozooloji (parazitik protozoon bilimi), mikrobiyal ekoloji gibi yeni özel çalışma alanları açıldı; ikinci altın çağ başlıyordu.
İkinci altın çağ: 1940’lar…
Mikrobiyolojinin gelişimindeki yakın dönem çalışmaları mikrobiyal genetik alanında ve moleküler biyoloji olarak artık ayrı bir bilim dalına evrilmiş durumda. İlk olarak 1928’de gözlemlenen bakterilerde dönüşüm prensibi, 1940’larda gösterilebilmişti: Bu DNA idi! Salvador Luria ve Max Dulbrück gen ekspresyonu ve mütasyonlarını incelemek için bir model olarak Escherichia coli (E.coli) bakterisini kullanmışlar ve E.coli’nin genetik mutasyonlar edinerek viral enfeksiyona karşı direnç geliştirebildiğini ortaya koymuşlardı.
1944’te DNA’nın bir bakteriden diğerine aktarılabildiği gösterildi. Oswald Avery, Colin MacLeod ve Maclyn McCarty hücrelerde bulunan genetik materyal olarak DNA’yı tanımlayan ilk kişilerdi. Bu önemli keşif streptococcus pneumoniae bakterisi kullanılarak yapıldı. Bu keşif daha sonra 1953’te Alfred Hershey ve Martha Chase tarafından yapılan ve bakteriyel hücreleri enfekte etmek için bir virüsün kullanıldığı deneylerle doğrulandı; DNA yapısının belirlenmesiyle mikrobiyolojinin yepyeni bir yönü ortaya çıktı ve genetik mühendisliğinin temeli atıldı. DNA transferi kavramı aslında 1940’larda doğmuştu. Daha sonra 1960’ların sonlarında bakteriyel enzimler keşfedildi ve DNA’nın yeniden düzenlenmesi olasılığı ortaya çıktı. Moleküler biyolojinin gelişmeleri mikrobiyolojinin kökleri üzerinde gerçekleşiyordu.
Üçüncü altın çağ: Biyoteknoloji
Mikrobiyoloji, nanoteknoloji ve biyomühendislik alanlarındaki gelişmeler tıp alanında devrim yarattı. Artık mikroorganizmalar hastanın yararına belirli işlevlere hizmet etmek için vücuda yönlendirilebiliyor; genetiği değiştirilmiş mikroplar vücuttan protein fabrikaları olarak gönderilebiliyordu. Bu süreçte, ışığın dalga boyundan bile daha küçük bir şeyi görebilmenin yolunu açan elektron mikroskopları tayin edici bir işlev gördü. İlk kez 1940’larda geliştirilen elektron mikroskopları, 100.000 kereye kadar büyütme imkanı tanıdı.
