Tam adı Heinrich Hermann Robert Koch olan Alman hekim, şarbon (Bacillus anthracis), tüberküloz (Mycobacterium tuberculosis) ve kolera (Vibrio cholerae) etkenlerini keşfetmiş ve Koch postülatlarını geliştirmiştir. Bu çalışmalar mikrobiyoloji bilimine büyük katkı sağlamıştır. Ayrıca, Koch’un çalışmaları Miasma teorisini çürütmüş ve germ teorisinin gelişimine öncülük etmiştir.
Bu teori her ne kadar Koch tarafından Germ Teorisi ile çürütülmüş olsa da moleküler mikrobiyoloji için Louis Pasteur ve Robert Koch’un temellerini atmasına yardımcı olmuştur.
Germ teorisi, hastalıkların belirli mikroorganizmalar tarafından meydana geldiğini savunan bilimsel bir teoridir. Louis Pasteur, mikropların fermantasyon ve çürüme süreçlerindeki etkilerini deneylerle göstererek (S boyunlu şişe deneyi ve alkol fermantasyonunda mayaların rolü) spontan üretim (abiyogenez) fikrini çürütmüştür. Robert Koch ise şarbon, tüberküloz ve kolera etkenlerini tanımlayarak belirli mikroorganizmaların spesifik hastalıklardan sorumlu olduğunu kanıtlamış ve Koch postülatlarını geliştirmiştir. Bu teori, Miasma teorisinin yerini almış ve modern mikrobiyolojinin temelini oluşturmuştur.
| I. | Belirli bir mikroorganizma, sadece o hastalığa yakalanmış bireylerde bulunmalı, sağlıklı bireylerde bulunmamalı. |
| II. | Bu mikroorganizma hastlıklı bireyden izole edilebilmeli ve saf kültürde üretilebilmelidir. |
| III. | Saf kültürde üretilen mikroorganizma sağlıklı konağa verildiğinde aynı hastalığı oluşturmalıdır. |
| IV. | Deneysel olarak enfekte edilen konaktan tekrar aynı mikroorganizma izole edilmelidir. |
Bu postülatlar günümüzde kısmen geçerli kabul edilmekle birlikte, bazı durumlarda yetersiz kaldığı veya istisnalarının bulunduğu bilinmektedir.
Bazı bireyler patojen taşımasına rağmen hastalık geçirmez. Yani sağlıklı bireylerde de aynı mikroorganizma bulunabilir. Bu durum, güçlü bağışıklık sistemi veya konak savunma mekanizmaları sayesinde patojenin vücutta bulunmasına rağmen hastalık oluşturamamasından kaynaklanır. Bu bireyler taşıyıcı olarak adlandırılır.
Koch’un ikinci postülatı, dönemin bilimsel koşullarının günümüz kadar gelişmiş olmamasından dolayı sınırlıdır. Bazı mikroorganizmalar laboratuvar ortamında, yani saf kültürde üretilemezler. Patojenlerin bir kısmı, çoğalmak için özel konak hücrelerine veya belirli çevresel koşullara bağımlıdır. Bu nedenle, bu mikroorganizmaları saf kültürde yetiştirmek mümkün değildir. Örnek olarak virüsler verilebilir; virüsler, konak hücresi olmadan yaşam belirtileri dahi gösteremezler. Daha spesifik bir örnek olarak, frengi hastalığının etkeni Treponema pallidum yalnızca konak canlıda yaşamını sürdürebilir ve saf kültürde izole edilemez.
Konak canlı duyarlılığı her zaman aynı değildir. Bazı insanların genetik veya bağışık durumuna bağlı olarak her patojen her canlıda hastalık oluşturmayabilir. Ayrıca fırsatçı patojenleri istisnai bir örnek teşkil eder. Bu mikroorganizmalar konak canlı sağlıklı durumdayken virülans göstermezken konak canlının bağışıklığı zayıf düştüğünde hastalığa neden olabilirler.
En temel sorunlardan biri, her canlıdan izolasyon yapmanın etik sınırlar çerçevesinde mümkün olmamasıdır. Ayrıca, II. maddede de belirtildiği üzere, bazı mikroorganizmalar laboratuvar ortamında izole edilemediğinden, izolasyon her zaman gerçekleştirilemez.
Klasik Koch postülatlarının sınırlı doğruluğu nedeniyle, Stanley Falkow (1988) tarafından Moleküler Koch Postülatları geliştirilmiştir. Bu geliştirilmenin iki temel nedeni vardır:
Günümüzde, bir mikroorganizmanın tüm suşu yerine, virülansa katkı yapan spesifik genleri incelemek daha pratiktir. Moleküler yöntemlerle, genetik değişiklikler yapılabilir ve hangi genin hastalıkta kritik olduğunu göstermek mümkün olur.
- Klasik Koch Postülatları’nın yetersizliği
- Hastalığa neden olan genleri belirleme ihtiyacı.
I. Hastalıkla ilişkili fenotip veya gen patojenik suşlarda bulunur, nonpatojenik suşlarda bulunmaz II. Hastalıkla ilişkili gen inaktive ediliğinde patojen mikroorganizmanın virülansı azalır. III. Gen geri aktive edildiğinde (komplementasyon) virülans tekrar kazanılır. Moleküler Koch postülatlarının her bir maddesi, ayrı ayrı ve sistematik olarak açıklanabilir.
I. Bu maddenin amacı, ilgili genin hastalıkla ilişkisini göstermektir. Örneğin, E. coli O157:H7 suşunda bulunan shiga toksin geni (stx) yalnızca patojenik suşlarda bulunur. Bu gen, bakterinin ribozomları hedefleyen bir protein toksin üretmesini sağlar. Toksin, hücre içinde protein sentezini durdurarak bağırsak epitel hücrelerinin ölümüne yol açar. Sonuç olarak, insanlarda kanlı ishal (hemorajik kolit) ortaya çıkar.
II. Bu postülat, ilgili genin virülans için gerekli olduğunu doğrular. Örneğin, Vibrio cholerae’de kolera toksin geni (ctxA) inaktive edildiğinde bakterinin virülansı belirgin şekilde azalır. ctxA geni, kolera toksininin A alt birimini kodlar; bu protein, bağırsak epitel hücrelerine girerek su ve elektrolit salgısını artırır ve böylece kolera hastalığının temel semptomları olan ishal ve dehidrasyonu oluşturur. Gen inaktive edildiğinde bakterinin konakta hastalık oluşturma kapasitesi azalır veya tamamen kaybolur. Bu durum, genin patogenez sürecindeki kritik rolünü ortaya koyar.
III. Bu postülat, ilgili genin patojenin virülansındaki rolünü kesin olarak kanıtlamayı amaçlar. Örneğin, II. postülatta açıklandığı gibi, ctxA geni inaktive edildiğinde Vibrio cholerae’nin virülansı azalır veya tamamen kaybolur. Ancak bu gen tekrar aktive edildiğinde, bakterinin konakta ishal ve dehidrasyon gibi hastalık belirtilerini yeniden oluşturabilme kapasitesi geri kazanılır.