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Microscopios… un recorrido en su linea temporal

Revolver microscopio nikon

Se denomina microscopio al instrumento que permite la observación de elementos que son muy pequeños para ser apreciados a simple vista.

Orígenes

Los orígenes del microscopio se remontan a fines del siglo XVI. Se suelen asociar a las pruebas llevadas a cabo por el Zacharias Janssen, fabricante de lentes. La creación del microscopio se da cerca del año 1600. Es a partir del desarrollo de los microscopios que la ciencia logró grandes avances, como el descubrimiento de las células y la posibilidad de visualizar bacterias y otros microorganismos

En 1665, el inglés William Harvey usó este instrumento para observar los capilares sanguíneos en el contexto de su investigación de la circulación de la sangre.

Otro descubrimiento importante en la época fue el del científico inglés Robert Hooke. En 1665 publicó un libro llamado Micrographia en el cual pueden encontrarse algunos de los mejores dibujos que se hallan hecho de observaciones microscópicas.

En su caso, dejó documentada su observación de una lámina de corcho, sobre el cual no se sabía porque flotaba en agua y era tan liviano y firme, en la cual notó la porosidad del material y las cavidades con forma de pequeñas celdas a las que denominó células.

Microscopios antiguos
Microscopios antiguos

Células vivas por primera vez

Poco tiempo después, el biólogo y anatomista italiano Marcello Malpighi usó el microscopio para mirar tejidos vivos, y se convirtió en el primer científico en detectar células vivas.

Fue uno de los microscopistas más grandes de la historia. Sus primeros estudios los realizó con pulmones de rana, pudiendo observar en ellos una compleja red de vasos sanguíneos, demasiado pequeños.

Cuando siguió el recorrido de los vasos hasta que se unían con otros mayores, comprobó que estos últimos eran venas en una dirección y arterias en dirección opuesta. Por consiguiente, las arterias y las venas se hallaban unidos mediante una red de vasos llamados capilares.

Un comerciante holandés de mediados del siglo XVII, Anton van Leeuwenhoek usaba lentes simples. Puliendo pequeños trozos de cristal logró aumentar un objeto mas de 200 veces sin perder la nitidez. Tenía mas de 400 lentes diferentes, algunas de las cuales eran de cristal de roca y hasta de diamante. Fabricó microscopios por su cuenta y los usó para la descripción de glóbulos rojos, espermatozoides, bacterias y protozoos. A pesar de no contar con estudios científicos, este hombre se convirtió en uno de los fundadores de la bacteriología.

Observando bacterias

Lo más sensacional de todo ello fue su descubrimiento de pequeños organismos invisibles a simple vista, al estudiar aguas estancadas con su microscopio, con todos los atributos de la vida.

Las descripciones de van Leeuwenhoek eran, desde luego, imprecisas, pero no cabe duda que fue el primero en ver lo que más tarde se llamarían bacterias y “animalículos”.

salmonella
Representación Salmonella sp.

El naturalista holandés Jan Swammerdam observó insectos con el microscopio haciendo incapié en su conformación, descubrió también que la sangre no es un líquido uniforme rojo sino que existen corpúsculos que le dan ese color.

El botánico inglés Nehemiah Grew estudió los órganos de reproducción de las plantas y descubrió los granos de polen.

El anatomista holandés Reigner de Graaf realizó estudios similares en animales describiendo ciertos elementos del ovario que desde entonces se conocen con el nombre de folículos de Graaf.

En el siglo XVIII se dan una serie de avances que permiten mejorar y variar el diseño del microscopio. Chris Neros y Flint Crown consiguieron crear objetivos acromáticos, que luego los mejoró John Dollond.

Mejora de los objetivos

Durante el siglo XIX se descubrió que los fenómenos de la refracción y la dispersión se podían modificar combinando de manera adecuada varios medios ópticos. Esto dio lugar al lanzamiento de los mejores objetivos acromáticos creados hasta entonces. Para la estabilidad del microscopio, una de sus propiedades fundamentales, fueron necesarios ciertos avances a nivel mecánico. Otro de los aspectos más importantes es la cantidad de aumentos, algo que comenzó superando los doscientos y en la actualidad supera los cien mil.

Existen diversas clases de microscopios. El microscopio óptico es aquel que apela a un sistema de lentes para ampliar las imágenes, usando la luz visible.

En este grupo encontramos al microscopio simple. Que es el instrumento de este tipo más elemental: dispone de una única lente para aumentar el tamaño de lo observado, como en el caso de la lupa.

El microscopio óptico compuesto, en tanto, genera una imagen ampliada gracias al uso de dos o más sistemas ópticos. Cada uno de estos sistemas, que actúan de manera sucesiva, presenta una o más lentes.

El microscopio electrónico, en cambio, no utiliza la luz visible, sino que recurre a radiación electrónica. De esta forma los aumentos que se logran son muy superiores a aquellos que ofrece el microscopio óptico.

La diferencia más importante entre los microscopios electrónicos y los microscopios ópticos, en definitiva, es que los primeros utilizan electrones y los segundos, fotones. La divergencia en la longitud de onda de electrones y fotones marca la posibilidad de conseguir amplificaciones más grandes.

Del telescopio al microscopio

Los antiguos habitantes ya sabían que los espejos curvos y las esferas de cristal llenas de agua aumentaban el tamaño de las imágenes. En las primeras décadas del siglo XVII se iniciaron experiencias con lentes a fin de lograr el mayor aumento posible. Para ello se basaron en otro instrumento con lentes que obtuvo gran éxito, el telescopio, usado por primera vez con fines astronómicos por Galileo, en 1609.

Antes de esta fecha, los seres vivientes más pequeños conocidos eran insectos diminutos. Naturalmente, se daba por sentado que no existía organismo alguno más pequeño.

Los instrumentos para aumentar la visión de los objetos, o microscopios comenzaron a usarse progresivamente.

Por primera vez la biología se ampliaba y extendía gracias a un mecanismo que llevaba el sentido de la vista humana más allá de sus límites naturales.

Así, los naturalistas podían describir en detalle los pequeños organismos, cosa de otro modo imposible, y los anatomistas podían descubrir estructuras hasta entonces invisibles. Existían dos tipos de microscopios: el sencillo y el compuesto; el sencillo no era más que una lente montada, el compuesto estaba formado por una combinación de lentes y fue inventado por Zacharias Jansen en Holanda.

Luego de la invención de Jansen, en pocos años hubo un gran número de diseñadores de microscopios en Europa. El primer avance técnico fue el paso de un sistema de 2 lentes a uno de 3, este sistema es la configuración estándar que se mantiene en los microscopios de hoy.

Los primeros en usar el microscopio, usaron sistemas de lentes que producían aumentos mucho mayores que los obtenidos con una sola lente. Sin embargo, empleaban lentes imperfectos, de superficies irregulares y con fallas internas. Si se intentaba lograr un aumento apreciable, la visión de los detalles se hacía confusa.

El microscopista danés Otto Muller consiguió en 1773 distinguir lo suficientemente bien a aquellos pequeños seres para clasificarlos en dos tipos: bacilos (que significa “pequeños vástagos”) y espirilos (por su forma espiral).

Objetivos acromáticos

El microscopio fue perfeccionándose con gran lentitud, uno de los defectos de los microscopios primitivos era que sus lentes descomponían la luz blanca en los colores que la constituyen. Los objetos pequeños se veían rodeados de anillos de color (aberración cromática) que impedían observar con claridad los detalles.

Pero alrededor de 1820 se perfeccionaron cuando Joseph Jackson Lister, un óptico inglés, diseñó un microscopio acromático capaz de eliminar los anillos de color que limitaban la claridad de la imagen. Lister descubrió que los glóbulos rojos eran en realidad, discos bicóncavos. El microscopio acromático constituyó un gran avance, iniciando una serie de perfeccionamientos que dieron como resultado el moderno microscópio óptico.

Desde 1660 hasta la actualidad el microscopio óptico ha sido el pilar fundamental en el conocimiento de lo invisible. Aunque su poder de resolución aumentó a través del tiempo al igual que el poder de magnificación, su factor limitante fue la longitud de onda de la luz.

objetivos del microscopio
Objetivos del microscopio moderno

Microscopios electrónicos

En 1930 el mundo submicroscópico se amplió con la aparición del microscopio electrónico cuya ventaja principal con respecto al microscopio óptico es un aumento de 1000 veces en la magnificación del material observado.

Acompañado de una mayor capacidad de resolución, generando una mejor definición y una ampliación del mundo microscópico. El ADN, virus y pequeñas organelas se observaron por primera vez con este microscopio.

La mayoría de los pioneros en la microscopía electrónica en biología siguen vivos y los más importantes son: Albert Claude, Don Fawcett, Earnest Fullam, Charles Leblond, John Luft, George Palade, Daniel Pease y Keith Porter. Claude y Palade recibieron el Premio Nobel de Medicina en 1974 por sus logros en biología celular utilizando el microscopio electrónico.

Hay dos tipos básicos de microscopios electrónicos los cuales fueron inventados al mismo tiempo pero tienen diferentes usos.

El microscopio electrónico de transmisión (MET) proyecta electrones a través de una fina capa de tejido o material a observar produciendo una imagen en dos dimensiones sobre una pantalla fosforescente. El brillo en un área particular de la imagen es proporcional al número de electrones que son transmitidos a través del material.

Y el microscopio electrónico de barrido (MEB) que produce una imagen que da la impresión de ser en tres dimensiones. Este microscopio utiliza dos o tres puntos de la muestra donde llegan los electrones que escanean la superficie del espécimen a observar y salen del espécimen como electrones secundarios siendo detectados por un sensor. La imagen se produce como el espécimen entero, a diferencia del MET donde la imagen corresponde sólo a los electrones transmitidos

Celulas sangre micrsocopio electronico
Células sanguíneas por microscopía electrónica