Dersin Sorumlusu Yrd. Doç. Dr. Ercan TURAL MİKROBİYOLOJİ Dersin Sorumlusu Yrd. Doç. Dr. Ercan TURAL

Mikrobiyolojiye Giriş Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Mikroorganizmalarda Büyüklük Kavramı Mikroorganizmaların Yaşam Alanları Mikrobiyolojinin Konusu ve Alt Dalları Mikrobiyolojinin Tarihçesi Mikrobiyal Sistematik ve mikroorganizmaların İsimlendirilmesi Mikrobiyolojinin Önemi Hastalık etmeni olarak mikroorganizmalar Mikroorganizmalar, Tarım ve Hayvancılık Mikroorganizmalar ve Gıdalar Mikroorganizmalar, Enerji ve Çevre Mikroorganizmalar ve Biyoteknoloji Biyolojik silah olarak Mikroorganizmalar

MİKROBİYOLOJİYE GİRİŞ Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Mikrobiyoloji mikroorganizmaları inceleyen bir bilim dalıdır. Mikro; çok küçük (gözle görülemeyecek kadar küçük), biyo; canlı ve loji; bilim anlamına gelir. Mikrobiyoloji; mikroorganizmaların çeşitliliği ve evrimi, toprak, su, insan vücudu, hayvan vücudu ve bitkilerde bulunan mikroorganizma faaliyetleri gibi çeşitli sorularla ilgilenir.

Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Mikroorganizmalar tek hücreli ve mikroskobik canlılardır. Makroorganizma (makro; büyük) hücreleri doğada tek başlarına yaşayamazlar ve sadece çok hücreli yapıların bir kısmı olarak örneğin; hayvanların organ sistemleri veya yapraklı bitkilerin yaprakları olarak bulunurlar. Bunun aksine mikroorganizmaların çoğu gelişme, enerji üretimi ve çoğalma gibi yaşamsal işlevlerini diğer hücrelerden bağımsız olarak tek başlarına yaparlar. Bu nedenle, mikroorganizmalarda tek bir hücre başlı başına bir bireyi temsil eder.

Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Mikroorganizmalar keşfedilmeden önce canlılar, bitkiler ve hayvanlar alemi olarak biliniyordu. Haeckel, 19. yüzyılda üçüncü bir alem olarak Protista’dan söz etmiştir. Daha sonra ise, canlılar; Prokaryot ya da Monera, Protista, Funguslar, Bitkiler ve Hayvanlar olarak sınıflandırılmıştır. Bu teoriye karşın Woese ve arkadaşları 1990’da canlıları filogenetik ilişkiye göre ilk kez alem üstü grup kabul edilen 3 domain altında toplamıştır. Ortak bir atadan gelen bu üç domain Arkea (Archaea), Bakteria (Bacteria) ve Ökarya (Eukarya)’dır.

Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Mikrobiyolojinin konusunu oluşturan mikroorganizmalar, bu 3 domainden ikisini (arkea ve bakteria) tümüyle, üçüncü domain olan ökaryo’nun ise bir kısmını kapsarlar. Bu domainler altında gruplandırılamayan, hücresel yapısı olmayan organizmalar da mikrobiyolojinin içinde incelenirler. Buna göre; Arkea ve Bakteria domainlerini oluşturan bakteriler, Ökaryo domaininde bulunan Protozoa, Algler ve Funguslar ile bu domainlerde yer almayan Virüsler, Viroidler ve Pirionlar mikroorganizma olarak kabul edilirler.

Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Bakteriler oldukça basit yapılı, tek hücreli organizmalardır. Genetik materyalleri özel bir çekirdek zarı ile çevrili olmadığı için Prokaryot olarak adlandırılırlar. Bakteri hücreleri genellikle çubuk, küresel ve spiral şekillerdedir ancak nadiren köşeli veya yıldızımsı şekillerde olanlara da rastlanmaktadır.

Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Bakteri domaini üyelerinde karbonhidrat ve protein kompleksinin oluşturduğu peptidoglikan hücre duvarı bulunmaktadır. Genellikle ikiye bölünme ile çoğalırlar. Pek çoğu beslenme için ölü veya canlı organizmalardan gelen organik bileşikleri kullanır. Bazıları fotosentez yaparken bazıları da inorganik bileşiklerle beslenir. Flagella adı verilen kamçı ile hareket etme yeteneği pek çoğunda vardır. Arkea domaini de bakteria gibi prokaryotik hücrelerden oluşmuştur. Arkea üyelerinin hücre duvarlarında peptidoglikan bulunmaz. Oldukça tuzlu veya sıcak kükürtlü sular gibi şartlarda yaşayan bu prokaryotların insanlarda hastalık oluşturduğu bilinmemektedir.

Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar Funguslar, hücre genetik materyalinin bir çekirdek zarı ile çevrili olduğu gerçek çekirdeğe sahip ökaryotik organizmalardır. Tek hücreli veya çok hücreli olabilirler. Çok hücreli büyük funguslar örneğin şapkalı mantarlar bitkilere benzer görünebilirler fakat bitkiler gibi fotosentez yapmazlar. Funguslar; mayalar, küfler ve şapkalı mantarlar olmak üzere üç farklı grupta incelenirler.

Protozoa (ilkel hayvanlar), tek hücreli ve ökaryotik mikroorganizmalardır. Kamçı, yalancı ayak veya sil gibi özel oluşumlar ile hareketlidirler. Protozoa üyeleri serbest veya başka canlılarda parazit olarak yaşarlar. Eşeyli veya eşeysiz ürerler.

Algler, fotosentetik ökaryotlardır ve değişik morfolojik yapı gösterirler. Tek hücreli veya filamentli formda olup, sulu veya nemli ortamlarda yaşarlar. Bitkiler gibi fotosentez yaparlar.

Virüsler, önceden bahsedilen mikroorganizma gruplarından çok farklıdır, ne prokaryot ne de ökaryot mikroorganizma değildir. Bakterilerden çok küçük oldukları için sadece elektron mikroskop ile gözlenebilirler ve hücresel yapıları yoktur. Yapıları bir çeşit nükleik asit (RNA veya DNA) ve bunu saran bir protein kılıftan ibarettir. Çoğalmak için konak hücre içine girmeleri gerekir. Bu nedenle bir anlamda diğer organizmalarda zorunlu parazit olarak yaşarlar. Virüslerin paraziti olan virüsler de vardır ve bunlar defektif virüsler olarak adlandırılır.

Viroidler; protein içermeyen RNA parçacıkları olup, bitki hastalıklarına yol açarlar. Prionlar ise viroidlerin aksine nükleik asit içermeyen ve sadece proteinden ibaret, hayvanlarda merkezi sinir sistemi hastalıkları etmeni olarak tanımlanmış en küçük mikroorganizmalardır.

Mikroorganizmalarda Büyüklük Kavramı Ortalama bir bakterinin hacmi 1 μm3 yani insan hücresinin 1/1000’i kadardır. Bazı bakteriler bu ortalamadan daha büyük ya da daha küçük olabilirler. Bilinen en büyük bakteri (örneğin Epulopiscium fishelsoni) ile küçük bakteri arasındaki büyüklük farkı 1 milyon kat kadardır.

Mikroorganizmalarda Büyüklük Kavramı Mikroorganizmaların büyüklüğü tanımlanırken bakteriler, funguslar, protozoa ve algler için mikrometre (μm), virüsler için ise nanometre (nm) birimleri kullanılmaktadır. Büyüklüklerine göre; bakteri> virüs> defektif virüs> viroid> prion olarak sıralansa da. bunlardan daha büyük olan protozoa, algler ve funguslar ise kendi içlerinde değişik büyüklükte olabilirler.

Mikroorganizmalarda Büyüklük Kavramı Örneğin denizlerde yaşayan bir alg olan Ostreococcus tauri yaklaşık 1 μm çapında, bilinen en küçük ökaryottur. Işık mikroskobu ile mikrometre boyutlu mikroorganizmalar gözlenebilirken nanometre boyutlu virüslerin gözlenebilmesi için büyütme gücü çok daha fazla olan elektron mikroskoplar kullanılmaktadır.

Mikroorganizmaların Yaşam Alanları Mikroorganizmalar doğada populasyon halinde diğer hücrelerle birlikte yaşarlar ve yaşadıkları çevre mikrobiyal habitat olarak adlandırılır. Habitat olarak incelendiğinde, toprak, tatlı ve tuzlu sular, sedimentler ve burada yaşayan canlıların vücudu (üzeri veya içi) ve gıdalar mikroorganizmaların yaşam alanını oluşturmaktadır. Sürekli sirkülasyon halinde bulunan atmosfer, yerin derinlikleri, buzulların içleri ve hatta gayzer kaynakları bile mikroorganizmaların habitatı olabilir. Evimiz, vücudumuz, soluduğumuz hava, eşyalarımız mikroorganizmalarla doludur.

Ortam sıcaklığı, ortam asiditesi (pH), oksijen bulunup bulunmaması, güneş ışığı, besin madddeleri vb. fiziksel faktörler habitat içindeki mikroorganizma çeşidini belirlese de, hemen her ortamda yaşayan mikroorganizma vardır. Örneğin; Yüksek sıcaklıktaki termal kaplıca su kaynaklarında ve denizaltındaki sıcak ve çeşitli gazlarla dolu volkanik bacalarda Veya ülkemizdeki Tuz Gölü gibi çok tuzlu ortamlarda ekstrem bakteriler Oksijen bulunmayan yer altı katmanlarında metanojenik bakteriler İnsan, bitki veya hayvan vücudu gibi canlı ortamlarda ise, oksijen isteği yönünden çeşitli bakteriler (aerobik/anaerobik) ile funguslar, protozoa üyeleri ve zorunlu hücre içi paraziti olan virüsler yaşayabilirler.

Algler fotosentetik oldukları için güneş ışığı ve tüm nemli ortamlarda yaşamlarını sürdürürler. Fungusların fiziksel çevre istekleri diğer mikroorganizma gruplarına oranla daha geniş olduğundan hemen her yerde yaşarlar. Fungusların enerji kaynağı olarak kullanamadığı tek organik madde metandır. Bu nedenle, metan dışında bütün maddeleri kullanabileceği ortamlar örneğin; uçakların benzin deposu bile fungusların yaşam alanı olabilir. Viroidler için bitki hücreleri yaşam alanını oluştururken, prionların yaşam alanı hayvan hücreleridir.

Mikrobiyolojinin Konusu ve Alt Dalları Mikrobiyoloji bilimi iki temel konu üzerinde odaklanmıştır: 1. Mikroorganizmaların temel yaşam işlevlerini anlamak, 2. Mikrobiyolojiyi insanoğlunun yararına olacak şekilde uygulamak. Aslında tüm hücrelerin pek çok ortak yönü vardır. Mikrobiyal hücreler, çok hücreli organizmaların hücreleri ile pek çok ortak özelliği paylaştığı için yaşamın kimyasal ve fiziksel temellerinin anlaşılmasında mikroorganizmalar üzerinde yapılan çalışmalardan yararlanılmaktadır. Dahası, mikrobiyal hücreler laboratuvar ortamında biyokimyasal ve genetik çalışmalarda kullanılmak üzere çok miktarda geliştirilebilirler. Bu özellikleri nedeniyle mikroorganizmalar insanlar da dahil çok hücreli organizmalarda hücresel işlevlerin anlaşılması için mükemmel modellerdir. Uygulamalı bir bilim olarak mikrobiyoloji; tıp, tarım ve endüstrideki pek çok problem ile ilgilenir. Mikroorganizmaların çok az bir kısmı patojenik (hastalık yapıcı) tir. Örneğin, insanlarda AIDS, hayvanlarda şarbon ve bitkilerde buğday pası gibi pek çok hastalık mikroorganizmalar tarafından oluşturulur. Gıdaların bozulmasında mikroorganizmalar rol oynar. Bununla birlikte, deniz ve tatlı su mikroorganizmaları denizlerde, göllerde ve akarsularda besin zincirinin temelini oluşturur. Toprak mikroorganizmaları atıkların parçalanmasına ve havadaki azot gazının organik bileşikler şeklinde tutulmasına yardımcı olur. Böylece toprak, su ve havadaki kimyasal elementlerin döngüsü sağlanır. Bazı mikroorganizmalar besin ve oksijen üretim işlevi olan fotosentez olayında önemli rol oynarlar. İnsanlar ve pek çok hayvan, midelerindeki besinlerin sindirilmesi ve vücutlarının ihtiyacı olan vitaminlerin örneğin metabolizma için gerekli bazı B vitaminleri ve kan pıhtılaşması için gerekli K vitamininin sentezlenmesi için mikroorganizmalara bağlıdırlar.

Mikroorganizmaların pek çok ticari uygulamaları da vardır Mikroorganizmaların pek çok ticari uygulamaları da vardır. Örneğin aseton, organik asitler, enzimler, alkoller ve pek çok ilacın sentezinde kullanılırlar. Gıda endüstrisi sirke, alkollü içecekler, turşu, soya sosu, ekmek, peynir, yoğurt gibi pek çok gıdanın üretiminde mikroorganizmalar kullanır. Gıdalardaki bu mikroorganizmalar gıda mikrobiyolojisi’nin altında incelenirler. Bu doğal faaliyetlerinin yanı sıra mikroorganizmalar normalde sentezlemedikleri sellüloz, insülin gibi insanlık için çok önemli pek çok ürünü genetiği değiştirilmiş mikroorganizmalar haline dönüştürüldükten sonra sentezleyebilir. Enfeksiyon hastalıklarının nasıl oluştuğunun anlaşılması ve patojenlerin laboratuarda kültür edilmesiyle mikrobiyolojinin alt dalları olan tıbbi mikrobiyoloji ve immünoloji doğmuştur. Bu alanlardaki çalışmalarla pek çok yeni insan ve hayvan patojeni ile bunların enfeksiyon şekli anlaşılmış, bunlara karşı oluşan vücut direnci keşfedilmiştir. Beijerinck ve Winogradsky’nin çalışmaları ile tarım mikrobiyolojisi alanında çalışmalar başlamış, bitki büyümesini teşvik eden azot fiksasyonu gibi topraktaki mikrobiyal aktiviteler anlaşılmaya başlamıştır. 20. Yüzyılda antibiyotikler ve diğer kimyasalların keşfi ile mikroorganizmaların ticari ürünler için büyük ölçeklerde geliştirildiği endüstriyel mikrobiyoloji alanı ortaya çıkmıştır.

Toprak mikrobiyolojisindeki gelişmelerden sonra göller, denizler ve nehirlerdeki mikrobiyal olayları inceleyen su mikrobiyolojisi ve deniz mikrobiyolojisinin temelleri atılmıştır. Su mikrobiyolojisinin bir kolu da kanalizasyon ve diğer atık suların arıtılmasını içermektedir. Mikroorganizmaların doğal ortamlarındaki aktivitelerinin ve çeştliliğinin incelenmesiyle mikrobiyal ekoloji ortaya çıkmıştır. Daha da özelleşmiş olarak uzay mikrobiyolojisi, kömür ve petrol mikrobiyolojisi alt dalları bulunmaktadır.

Bakteriyoloji bakterilerin, Viroloji virüslerin, Mikoloji fungusların, Parazitoloji tek hücreli protozoonların, Epidemiyoloji ise enfeksiyon hastalıklarının dağılımlarının incelendiği bilim dalları olarak mikrobiyoloji içinde yer almaktadır.

MİKROBİYOLOJİNİN TARİHÇESİ Mikrobiyolojinin konusunu oluşturan canlıların bitkiler ve hayvanlar ortaya çıkmadan milyarlarca yıl önce yeryüzünde olduğunun kanıtı fosil mikroorganizmalardır. İnsanoğlu bilinçsiz olarak mikroorganizmaları günlük yaşamına dahil etmiş, şarap, bira, yoğurt, ekmek gibi fermente ürünlerin elde edilmesi için mikroorganizmalardan yararlanmıştır.

MİKROBİYOLOJİNİN TARİHÇESİ Hastalıklar insanların ilgisini her zaman çekmiştir. Cüzzam, dizanteri, bel soğukluğu, çiçek, kolera gibi hastalıklar eski zamanlardan beri bilinmekteydi. Hipokrat (MÖ 460) eserinde bulaşıcı hastalıklardan söz etmiştir. Zekeriya el Razi (MS 900) kızamık ve çiçek hastalıklarından bahsetmiş, İbn-i Sina (MS 980-1038) ise hastalık etmeni olarak görülemeyecek kadar küçük etkenlerin varlığını kabul etmiş ve bunlardan korunmak için temizlik esaslarını uygulamıştır. Çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük canlıların varlığı konusunda eskiden beri şüpheler olmasına rağmen, mikroskobun keşfi ile biyoloji tarihinde çok önemli gelişmeler ortaya çıkmıştır. Mikroskobun temelini oluşturan ilk basit büyüteç Roger Bacon (1214-1294) tarafından yapılmış ve bazı objeler incelenmiştir.

İlk bakteriyi ise Hollanda’lı bir tüccar ve amatör mercek yapımcısı Antoni van Leewenhoek 200 defa büyütebilen mikroskobu ile 1676 yılında görmüştür. Van Leeuwenhoek’in mikroskobu günümüz standartlarına göre oldukça ilkel olmasına rağmen küflerden oldukça küçük olan bakterileri ilk kez gözlemlemiş ve çizimlerini 1684 yılında yayınlamıştır. Ayrıca, bakterileri yüksek ısıda tuttuğu veya sirke ile muamele ettiği zaman öldüklerini belirtmiştir. Bu nedenlerle Antoni van Leewenhoek mikrobiyolojinin kurucusu olarak kabul edilmektedir.

Bakteriyoloji Bilimini Kuran ve Endosporları İlk Keşfedenler Fransız kimyacı Louis Pasteur (1822-1895) canlı maya hücrelerinin fermentasyondan sorumlu olduğunu göstermiş, Bozulmaya yol açan organizmaları yok etmek için yüksek ısı kullanmıştır. Günümüzde çeşitli gıdaların muhafazasında Pasteur’un ilkeleri “Pastörizasyon” adı altında kullanılmaktadır. 1880-1890 yılları arasında şarbon, tavuk kolerası ve kuduz aşılarını geliştiren Pasteur, kuduz aşısındaki başarısı ile ünlü olmuştur.

Bakteriyoloji Bilimini Kuran ve Endosporları İlk Keşfedenler Alman Robert Koch (1843-1910) sığırlarda ve nadiren insanlarda görülen antraks (şarbon) hastalığı ile çalışmalar yapmıştır. Benzer çalışmalara tüberküloz (verem) etmeni üzerinde devam eden Koch, 1905 yılında Nobel ödülü kazanmıştır.

20. yüzyılda mikrobiyoloji bilimi uygulamalı ve temel mikrobiyoloji olmak üzere iki yönde ilerlemeye başlamış ve mikroorganizmalarla çalışabilmek için yeni laboratuar araç-gereçleri icat edilmiştir. 1929’da Alexander Fleming tarafından Penicillium cinsi küflerin penisilin antibiyotiğini sentezlediğinin keşfi ile başlayan süreci 1941’de bu antibiyotiğin tedavide kullanılması takip etmiştir. Aynı yıllarda elektron mikroskobun kullanılmaya başlaması ile virüslerin morfolojisi gözlenebilmiş ve diğer mikroorganizmaların hücresel yapıları ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Nihayet 1953’te Watson ve Crick tarafından DNA yapısının aydınlatılması ile mikroorganizmalar üzerinde genetik çalışmalar başlamıştır.

MİKROBİYAL SİSTEMATİK VE MİKROORGANİZMALARIN İSİMLENDİRİLMESİ Sistematik, organizmaların çeşitliliğinin ve akrabalığının incelenmesidir. Bu amaçla filogeni (organizmanın evrimsel geçmişini) ve taksonomiyi (organizmaların özelliklerinin belirlenmesi, adlandırılması ve doğal akrabalıklarına göre gruplandırılması) bir araya getirir. Bakterilerin ilk sınıflandırılması morfolojilerine dayalı olarak yapılmış ve yıllar içinde renk, fizyolojik özellikler gibi diğer gözlemlenebilir fenotipik kriterler de dikkate alınmıştır.

MİKROBİYAL SİSTEMATİK VE MİKROORGANİZMALARIN İSİMLENDİRİLMESİ Taksonomide temel birim tür (species)’dür ve bitki ve hayvan gibi yüksek organizmalarda tür; doğal şartlar altında verimli döller verebilen bireyler topluluğudur. Benzer türler cinsleri (genus), cinsler aileleri (familya), aileler takımları (ordolar›), takımlar sınıfları (klaslar), sınıflar bölümleri (filum) ve nihayet filumlar domainleri meydana getirir.

MİKROBİYAL SİSTEMATİK VE MİKROORGANİZMALARIN İSİMLENDİRİLMESİ Ökaryotik mikroorganizmalar olan funguslar; mayalar, küfler ve şapkalı mantarlar gibi birbirinden çok farklı yapıları içermektedir. Geleneksel fungus sınıflandırmasında üreme şekli ve eşeyli üreme sporları kullanılırken, günümüz fungus sistematiğinde buna ilaveten filogenetik yaklaşım da kullanılmaktadır. Diğer ökaryotik mikroorganizma grupları olan protozoada hareket organelleri, alglerde ise fotosentetik pigmentler sınıflandırmayı yönlendirmektedir. Virüslerin birbirleri ile olan akrabalığını tespit etmek için gerekli bilgi çok yetersiz olduğundan, virüsler için henüz yaygın bir sınıflandırma sistemi oluşturulamamıştır. Temelde virüsler enfekte ettiği konuk hücre çeşidine göre gruplandırılmakta ve hayvan virüsleri, bitki virüsleri ya da bakteri virüsleri (bakteriyofajlar) olarak gruplandırılmaktadır. Hayvan virüslerinin sınıflandırılmasında virüsün içerdiği nükleik asit tipi (DNA/RNA ve çift iplikli/tek iplikli) ya da enfekte ettiği dokular göz önüne alınmaktadır. İkili (binomial) isimlendirme sistemi ilk kez 1735 yılında İsveçli bir botanikçi olan Carolus Linnaeus tarafından kullanılmıştır. Bitki ve hayvanlarda olduğu gibi bakterilerin ikili isimlendirmesinde de ilk isim cins ismidir ve bir grup yakın akraba türleri tanımlar. Cins ismi büyük harfle başlar ve italik yazılır. İkinci isim tür ismidir ve o cinsin bir türünü tanımlar. Tür ismi küçük harfle başlar ve italik yazılır. Örneğin; Bacillus cereus. Funguslar, protozoa, algler ve bakterilerde ikili isimlendirme sistemi uygulanırken, virüslerin akrabalık bilgileri çok yetersiz olduğundan virüslerin yapısı morfoloji, nükleik asit tipi, çoğalma tarzı, konak canlı ve neden oldukları hastalık gibi fenotipik özellikler temel alınır. Örneğin, kızamık virüsü adını oluşturduğu hastalık belirtisinden, Epstein-Barr virüsü adını onunla çalışan araştırmacıdan ve Coxsackie virüsü de adını ilk kez izole edildiği bölgeden almaktadır. Buna karşın tütün mozaik virüsü Tobamovirüs cinsi virüslere tipik bir örnektir. Bu şekil virüs adlandırmasında virüs türleri de diğer mikroorganizmalardakine benzer şekilde cins, alt familya, familya ve takımlara yerleştirilirler.

Mikrobiyolojinin Önemi Mikroorganizmalar doğada sıcak su kaynakları ve denizlerdeki volkanik bacalar da dahil hemen her yerde ve diğer organizmaların üzerinde veya içinde yaşarlar. Bu kadar küçük olmalarına rağmen yeryüzünde böylesine geniş bir alanda yaşayan mikroorganizmaların sayısı tahminen 5x10³° hücredir. Bu küçük hücrelerin tümünde bulunan karbon miktarı yeryüzündeki tüm bitkilerde bulunan karbon miktarına eşittir. Azot ve fosfor miktarı ise tüm bitki canlı kütlesinde bulunandan 10 kat daha fazladır. Bu nedenle bu kadar küçük olmalarına rağmen mikroorganizmalar yeryüzünde canlı kütlenin önemli bir kısmını oluşturur, yaşam için gerekli temel maddeler için depo görevi görür ve diğer organizmalar için gerekli pek çok kimyasal reaksiyonu gerçekleştirirler.

Hastalık Etmeni Olarak Mikroorganizmalar 20. yüzyıl başlarında ölümlerin büyük nedeni patojen olarak adlandırılan mikroorganizmaların neden olduğu enfeksiyonel hastalıklardı. Mikrobiyal hastalıklara özellikle çocuklar ve yaşlılar yenik düşüyordu. Günümüzde enfeksiyonel hastalıklar en azından gelişmiş ülkelerde daha az öldürücüdür. Hastalık seyrinin anlaşılması, ve halk sağlığı uygulamalar› ile antimikrobiyal maddelerin kullanımı enfeksiyonel ajanların kontrolünü sağlamıştır. Buna karşın gelişmiş ülkelerde hala AIDS hastalığı veya çoklu antibiyotik direnci gibi nedenlerle ölümler görülmektedir. Çiçek hastalığının tüm dünyada ortadan kalkması mikrobiyolojik bir zafer olmasına karşın, sıtma, verem, kızamık gibi hastalıklar yüzünden yine de milyonlarca insan ölmektedir. Aslında kuşların hastalığı olan kuş gribi gibi aniden ortaya çıkan ve insanları da enfekte etme potansiyeli olan hastalıklar da tüm dünyayı tehdit etmektedir. Ayrıca küresel seyahatlerin yaygın olması nedeniyle ebola kanamalı hastalı¤ı gibi nadir görülen hastalıklar kolayca tüm dünyaya yayılabilir. Tüm bunlara ilaveten biyolojik silahlar en büyük tehdittir. Bu nedenlerle günümüzde mikroorganizmalar insanlar için hala bir sağlık tehdidi oluşturmaktadır.