Robert Koch: il padre della microbiologia medica

Heinrich Hermann Robert Koch

Biografia

I primi anni

Heinrich Hermann Robert Koch nacque a Clausthal-Zefferfeld, in Germania, nel 1843, terzo di tredici figli. Nonostante i problemi economici familiari, riuscì ad avere un’istruzione di tutto rispetto. Infatti, cominciò a leggere e scrivere autonomamente già all’età di quattro anni, per poi venire successivamente affiancato da un’insegnante privata che seguì i suoi progressi fino all’iscrizione al liceo umanistico; qui, completati gli studi, ottenne il diploma.

Gli studi universitari e gli inizi della carriera

All’età di 19 anni, Koch si iscrisse all’Università di Gottinga dove studiò medicina. Qui conobbe, tra gli altri, due figure che sarebbero poi divenute importantissime nel campo dell’anatomia umana, Georg Meissner e Friedrich Gustav Jakob Henle. Nel 1866 conseguì dunque la laurea e l’anno successivo si sposò con Emmy Fraatz, donna che conosceva fin dall’infanzia. Nonostante la voglia di emigrare, seguendo l’esempio dei fratelli, Koch, spinto anche dalle volontà dei genitori, trovò lavoro ad Amburgo. Ma dopo aver avuto la sua prima ed unica figlia, Gertrud, rendendosi conto delle precarie condizioni economiche in cui viveva, prese nuovamente in considerazione l’idea di trasferirsi in un altro Paese. Nel 1869, pertanto, si stabilì nell’attuale Polonia. Qui Koch ebbe non solo il modo di garantirsi guadagni maggiori ai precedenti, ma anche di far conoscere le proprie doti oltre confine.

Nel 1870 si arruolò come medico volontario nella guerra franco-prussiana e nel 1872 venne assegnato come ufficiale medico a Wöllstein, dove vi rimase fino al 1880. Negli anni successivi, forte anche dell’avvento della microscopia ottica, Koch cominciò i suoi studi sui microrganismi: questo interesse fu per lui la strada verso il successo.

Focus: le scoperte sull’antrace e sulla tubercolosi

Sebbene diversi scienziati, già da diverso tempo, intravedessero nei microrganismi la possibile causa delle malattie “trasmissibili”, mancavano ancora delle prove evidenti a supporto. Due medici-chirurghi contemporanei di Koch, Ignaz Semmelweis e Joseph Lister, fornirono per primi delle prove indirette sul ruolo dei microbi nelle infezioni, introducendo le tecniche asettiche in ambito clinico ed evidenziando il conseguente calo d’incidenza di malattie post-operatorie e post-parto. Tuttavia, mancava ancora una prova scientifica della correlazione causa-effetto.

Contributo scientifico

Gli studi sull’antrace e i postulati i Koch

Il primo importante successo di Koch permise di colmare questa lacuna nel campo medico: egli identificò l’agente patogeno dell’antrace (o carbonchio), una malattia che affliggeva tipicamente il bestiame e che occasionalmente poteva essere trasmessa all’uomo. Affidandosi inizialmente alla microscopia e a rudimentali tecniche di colorazione, raggiunse solo in parte l’obiettivo, ottenendo l’isolamento di Bacillus anthracis. Infatti, benché quest’ultimo fosse presente nel sangue di tutti gli animali malati, per Koch mancava ancora una vera e propria prova diretta della correlazione microbo-patologia. Pertanto, definì una serie di postulati – chiamati oggi in suo onore postulati di Koch – che, applicati, permisero di identificare inconfutabilmente l’agente patogeno dell’antrace. Li riassumiamo brevemente:

  1. il sospetto patogeno deve ritrovarsi in tutti i casi di malattia ed essere assente in animali sani;
  2. il sospetto patogeno deve poter crescere in coltura pura;
  3. le cellule provenienti da una coltura pura del sospetto patogeno devono indurre la malattia in animali sani;
  4. il sospetto patogeno deve poter essere nuovamente isolato e se ne deve poter dimostrare l’identità con l’originale.
Il patogeno dell'antrace
Figura 1 – Cellule di Bacillus Antrachis al microscopio ottico. Da notare la presenza di endospore in via di formazione. Crediti: Centers for Disease Control and Prevention – CDC

L’idea della coltura pura e la coltivazione su terreno solido

Come è possibile vedere, il secondo postulato di Koch fa riferimento al concetto di coltura pura: Koch fu uno dei primi a coltivare microrganismi facendoli crescere su superfici solide, dalle quali era possibile osservare la formazione di colonie. L’intuizione di Koch – collaborando con Walther Hesse – fu che ogni colonia derivasse da processi sequenziali di divisione cellulare a partire da un’unica cellula progenitrice e che in ogni colonia fossero presenti cellule appartenenti alla stessa “specie, forma o varietà” (il concetto di specie applicato ai microrganismi non era ancora definito nell’800). L’idea nasceva dall’osservazione che le colonie avessero forme, dimensioni e colori diversi. Coltivò inizialmente i microrganismi su superfici solide utilizzando sottili fette di patata. Solo in un secondo momento scoprì la possibilità di solidificare i brodi nutritivi utilizzando gelatina prima e agar poi (quest’ultimo tuttora largamente utilizzato).

L’agar presentava molteplici vantaggi rispetto alla gelatina, dal momento che era solido sia a temperatura ambiente che ad alte temperature ed era inutilizzabile come fonte nutritiva dalle cellule (quindi non alterava la composizione chimica del terreno). Nel 1887, inoltre, Richard Petri (un altro collaboratore di Koch) sviluppò la cosiddetta piastra Petri, oggetto trasparente e a doppia faccia nel quale era possibile osservare la crescita microbica senza rischio di contaminazione.

Gli studi sulla tubercolosi

Ciò che diede fama a Robert Koch furono i suoi studi sulla tubercolosi. Egli volle dimostrare, attraverso l’applicazione dei suoi postulati, che la malattia fosse causata da un microrganismo. Tale lavoro non fu semplice: in primis perché il microrganismo in questione era caratterizzato dall’avere una parete cellulare cerosa e quindi non facilmente penetrabile dai coloranti; poi anche perchè si trattava di un batterio che in coltura cresceva molto lentamente. Ma con la sua tenacia, Koch riuscì dapprima a colorare i batteri presenti su campioni di tessuto polmonare mettendo a punto una tecnica di colorazione speciale, poi a farli crescere in coltura su terreno arricchito con siero di sangue coagulato ed infine a soddisfare tutti e quattro i postulati dimostrando che la tubercolosi fosse causata dal batterio Mycobacterium tuberculosis.

Il patogeno della tubercolosi
Figura 2 – Cellule di Mycobacterium tuberculosis osservate al microscopio a fluorescenza. Crediti: Ronald W. Smithwick (Centers for Disease Control and Prevention – CDC)

Riconoscimenti

Il lavoro sulla tubercolosi, portato a termine nel 1882, valse a Koch, nel 1905, il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina. Tra gli altri successi ottenuti nel suo campo ricordiamo la scoperta dell’agente eziologico del colera, Vibrio cholerae, e l’ideazione del test cutaneo alla tubercolina per la diagnosi di tubercolosi.

Angelo Schirinzi

Fonti:

  • Wikipedia, l’enciclopedia libera.
  • Michael T. Madigan, John M. Martinko, David A. Stahl, Kelly S. Bender, Daniel H. Buckley. Brock Biologia dei microrganismi. Pearson Italia, 2016, quattordicesima edizione.

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