HISTORIA DEL MICROSCOPIO
El microscopio se invento, hacia 1610, por Galileo, según los italianos, o por Jansen, en opinión de los holandeses. La palabra microscopio fue utilizada por primera vez por los componentes de la "Accademia dei Lincei" una sociedad científica a la que pertenecía Galileo y que publicaron un trabajo sobre la observación microscópica del aspecto de una abeja.
Sin embargo las primeras publicaciones importantes en el campo de la microscopia aparecen en 1660 y 1665 cuando Malpighi prueba la teoría de Harvey sobre la circulación sanguínea al observar al microscopio los capilares sanguíneos y Hooke publica su obra Micrographia.
A mediados del siglo XVII un comerciante holandés, Leenwenhoek, utilizando microscopios simples de fabricación propia describió por primera vez protozoos, bacterias, espermatozoides y glóbulos rojos.
Durante el siglo XVIII el microscopio sufrió diversos adelantos mecánicos que aumentaron su estabilidad y su facilidad de uso aunque no se desarrollaron mejoras ópticas. Las mejoras mas importantes de la óptica surgieron en 1877 cuando Abbe publica su teoría del microscopio y por encargo de Carl Zeiss mejora la microscopía de inmersión sustituyendo el agua por aceite de cedro lo que permite obtener aumentos de 2000A principios de los años 30 se habia alcanzado el limite teórico para los microscopios ópticos no consiguiendo estos, aumentos superiores a 500X o 1000X sin embargo existia un deseo científico de observar los detalles de estructuras celulares ( núcleo, mitochondria... etc.).
El microscopio electrónico de transmisión (T.E.M.) fué el primer tipo de microscopio electrónico desarrollado este utiliza un haz de electrones en lugar de luz para enfocar la muestra consiguiendo aumentos de 100.000 X. Fue desarrollada por Max Knoll y Ernst Ruska en Alemania en 1931. Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio electrónico de barrido (SEM).
La historia del microscopio (Primera parte)
Losprimeros grandes avances en la ciencia –y en particular en las ciencias biológicas–
se deben en parte a la invención del microscopio óptico, cuando a finales del siglo XVII Anton van Leeuwenhoek, tallando lentes, pudo apreciar el mundo que por su tamaño tan pequeño no era posible ver a simple vista: el mundo microscópico.
Sin embargo, los intentos de amplificar imágenes se remontan a los griegos y romanos, quienes emplearon esferas de vidrio llenas de agua, las que solo eran útiles para observar heridas y tejidos, mas no ese mundo diminuto.
Afortunadamente, años más tarde, gracias a la invención del microscopio óptico, el hombre pudo tener evidencia del gran mundo que existía más allá de las lentes y descubrir así un universo inorgánico, como los cristales de la sal de mesa o las sales de oxalato que se encuentran en la orina y cuya acumulación es la causa de los cálculos renales. Asimismo, pudo observar los lentos desplazamientos de un parásito intestinal, la ameba, lo que también ayudó a que se quitara la venda del oscurantismo y dar así los primeros pasos en la ciencia moderna. Un hecho más, de entre tantos destacables, fue que gracias al microscopio óptico algunos químicos y médicos, como Louis Pasteur y Robert Koch, pudieran estudiar las enfermedades que asediaban a la humanidad.
El microscopio óptico consta de tres sistemas: mecánico, de iluminación y óptico. El sistema mecánico se encarga de dar estabilidad y fuerza a este aparato, así como facilitar su manejo. Su función más importante consiste en sostener el sistema óptico y variar la distancia entre las lentes y lo que deseamos observar. La iluminación se encarga, como su nombre lo indica, de iluminar lo que se quiere ver. Finalmente, el sistema óptico aumenta (ópticamente) el tamaño de las imágenes y está integrado por lentes de cristal que desvían la luz al pasar a través de ellas, concentrándola o dispersándola.
Griegos, romanos y la invención
Los griegos y romanos, con todos sus ejemplos morales o filosóficos, no tuvieron la menor idea de la existencia del mundo microscópico. Esopo y Fredo no pudieron
imaginar que existieran animales más pequeños que la pulga. Los emperadores romanos y el mismo rey Salomón, pese a su gran poder, ignoraban la existencia de un mundo completamente inaccesible a su vista, y enemigos que Alejandro Magno ni Aquiles hubieran podido vencer.
Las primeras aplicaciones de lentes fueron hechas por Euclides y Ptolomeo. Euclides fue un célebre matemático alejandrino que publicó Elementos, uno de los textos matemáticos más importantes. Claudio Ptolomeo, a su vez, astrónomo y geógrafo griego, fue el inventor del astrolabio, instrumento usado en las observaciones astronómicas. Séneca, quien fuera el tutor de Nerón y su consejero cuando este fue emperador, relata, al igual que Plinio, cómo el emperador contemplaba las batallas de gladiadores a través de esmeraldas talladas, posiblemente para corregir así su miopía.
A finales del siglo XVI Leonardo da Vinci ya insistía en las ventajas de emplear lentes en el estudio de los objetos pequeños. Durante este tiempo, se destaca el estudio de insectos minúsculos, tanto que en el libro Magia naturalis de Juan Bautista de la Porta se describen los principios y usos de aquellas.
Aún se debate si la invención del microscopio compuesto de dos lentes fue obra del holandés Zacharias Jansen (1590) o del italiano Galileo Galilei (1609). Ambos diseños eran versiones inversas del telescopio desarrollado por el alemán Hans Lippershey y podían amplificar una imagen hasta diez veces.
La primera ocasión que se empleó la palabra microscopio en una publicación científica fue hecha en 1625 por Federico Cesi y Francesco Stelluti en una publicación de la Accademia dei Lincei, la más antigua de las sociedades científicas de Europa, en un trabajo titulado Apiarium, en el cual reportaban observaciones microscópicas de una abeja. Otra publicación de gran importancia fue Micrographia, de Robert Hooke, quien presenta ahí sus observaciones del corcho hechas en 1663 y establece el nombre de célula. Muestra en su obra detallados dibujos de insectos, semillas y cabellos; objetos de uso común, como alfileres y grabados de diferentes tipos de textiles, al igual que algunos esquemas del microscopio. Pero su trabajo solo muestra con gran detalle objetos que es posible observar a simple vista. De igual manera, la primera publicación verdaderamente crucial en que se reporta el empleo del microscopio fue una investigación de la circulación de los glóbulos rojos (o eritrocitos, las células que transportan el oxígeno de la sangre y que están contenidas en esta) en las orejas del conejo. Este trabajo fue realizado por Macello Malpighi en 1665.
El gran innovador y primer microscopista
Para continuar con su desarrollo y amplificar mejor el tamaño de los objetos, la microscopía debía dar un paso atrás para impulsarse. Así, a mediados del siglo XVII, a casi cinco décadas de la controversial invención del microscopio compuesto, Anton Van Leeuwenhoek, un holandés nacido en Delft en 1632, modificó y mejoró su diseño, para lo cual debió reformar el microscopio simple. Leeuwenhoek visitó ópticas y talladurías de vidrio, donde aprendió las técnicas de soplado y tallado. Además, para mejorar las aleaciones con las que se construía la parte mecánica, consultó alquimistas y boticarios, de quienes aprendió los secretos de la extracción de metales.
Con estos conocimientos, él mismo construyó sus propios microscopios, y en 1674 fue el primero de los más de quinientos personajes que se dedicaban a ello. Hoy, los investigadores compran por unos cuantos pesos un microscopio nuevo y reluciente, dan vuelta al tornillo milimétrico y hacen observaciones, muchos de ellos sin saber ni preocuparse acerca de cómo está construido el aparato. El secreto de Leeuwenhoek para alcanzar esos aumentos fue que él mismo tallaba sus lentes, secreto que conservó celosamente y que prolongó el empleo del microscopio compuesto hasta el siglo XIX.
Aunque el microscopio de Leeuwenhouk es simple, logra aumentos de hasta 480 veces el tamaño de los objetos usando una sola lente, como las lupas, a pesar de su poca complejidad
Como lo describió Paul de Kruif en su libro Los cazadores de microbios, Leeuwenhoek fue el primer cazador de microbios y un verdadero microscopista. Fue conserje de la casa consultorial de su pueblo natal, comerciante de telas y el primero en asomarse a un mundo nuevo poblado de seres diferentes. La falta de preparación académica de Leeuwenhoek fue un factor importante en los trabajos que realizó, pues su supuesta ignorancia lo aislaba de la charlatanería de su tiempo, en el que las enfermedades se atribuían a los malos espíritus. Él no tuvo otras guías que sus ojos, sus reflexiones y su criterio, además de una meticulosidad verdaderamente científica en los procedimientos que seguía.
Vivió satisfecho de sí mismo y en paz con el mundo, sin tener otro deseo que poner bajo sus lentes todo lo que hallara en su camino. Observó la carne de ballenas, las escamas de la piel y el ojo del buey, quedando maravillado por la estructura del cristalino; pasó horas enteras contemplando la lana de la oveja, los pelos de castor y de liebre, los que iban de finos filamentos a gruesos troncos. Observó sus propios fluidos corporales y ensartó cabezas de moscas en alfileres para disectarlas.
Leeuwenhoek era un “cachorro” que olfateaba sin asco, sin tino y sin respeto todo lo que había a su alrededor.
Ya que sus lentes tenían la capacidad de aumentar cientos de veces el tamaño de los objetos, pudo observar un mundo jamás antes visto, lleno de criaturas que habían vivido, respirado y muerto ocultas y completamente desconocidas para el hombre desde el inicio de los tiempos.
Después de muchas horas corroborando los objetos que tenía durante días bajo el microscopio, realizaba sus observaciones y comentarios, los recopilaba y enviaba a sus conocidos en los Países Bajos, mientras era la burla de la mayoría de los habitantes de Delft. Por fortuna no de todos, pues entre estos últimos se hallaba Regnier de Graaf, un médico y fisiólogo holandés, quien asombrado por los descubrimientos de Leeuwenhoek lo presentó ante la Royal Society (Real Sociedad) de Londres, la más antigua de las sociedades científicas del Reino Unido, de la cual él era miembro.
Los miembros de la Sociedad se impresionaron por el trabajo de Leeuwenhoek y lo animaron a que siguiera escribiéndoles. Desde ese momento y a lo largo de cincuenta
años enviaría cientos de cartas al secretario de la Real Sociedad, poniendo al descubierto las imposturas de los charlatanes y disipando supersticiones.
Las cartas enviadas por Leeuwenhoek estaban escritas en holandés, la única lengua que hablaba, por lo que causaron problemas en la literatura científica, pues entre los siglos XVII y XIX casi todas las publicaciones se escribían en latín; sin embargo, siempre fue- ron recibidas con beneplácito por los caballeros de la Real Sociedad, de la que lo hicieron miembro en 1680; desde 1674 hasta el día de su muerte llevó a cabo numerosos descubrimientos, entre los que destacan la primera descripción precisa de un glóbulo rojo y de protozoos a los que llamó “animálculos”; describió tres tipos de bacterias e hizo la primera descripción de un espermatozoide humano. Fue tan famoso que reyes y reinas retrasaban sus viajes para pasar por Delft y poder mirar así a través de las lentes de este celoso holandés.
Describe De Kruif que a los 91 años, ya en su lecho de muerte, Leeuwenhoek hizo llamar a su amigo Hoolvliet, a quien le dijo: “Sé bueno y toma esas dos cartas sobre la mesa, tradúcelas al latín y envíalas a Londres, a la Real Sociedad”. Hoolvliet obedeció y anexó la siguiente nota: “Les envío, apreciables señores, el postrer regalo de mi amigo muerto, esperando que sus últimas palabras sean del agrado de ustedes”.
Dos tipos de microscopios son usados comúnmente en el curso introductorio de fitopatología. Estos microscopios son el microscopio compuesto (Figura #1) y el microscopio de disección (Figura #2). Este último es usado frecuentemente para la observación de objetos más grandes y generalmente presentan magnificaciones menores a los 100X. La fuente de luz se ubica en la parte superior o puede ser transmitida a través de la platina (traslúcida). Los microscopios compuestos son utilizados para la observación de especimenes más pequeños, los cuales son colocados sobre portaobjetos y cubiertos con un cubreobjetos. Los especimenes a observar deben dejar pasar la luz a través de ellos, en cierta medida, para que la luz llegue a los lentes del microscopio. La magnificación comúnmente encontrada en los microscopios compuestos está entre los 10X a 1000X.
Nadie sabe a ciencia cierta cuando fueron inventadas las lentes. Ya en el año 721 a.C., existen registros sobre un cristal de roca recortado con propiedades de ampliación. El objeto de cristal de roca conocido como lente de Lanyard, fechado en el 721 a.C., puede haber sido la primera lente creada por el hombre. Sin embargo, las lentes fueron realmente conocidas y utilizadas en el año 1280, en Italia, con la invención de las gafas. Con su rápida popularización, luego comenzaron las primeras experiencias de combinación de lentes para su aplicación en instrumentos de ampliación de imagenes, resultando en la creación del primer microscopio compuesto, de dos o más lentes. El advenimiento del microscopio El crédito por la invención del microscopio se da al holandés Zacarías Jansen, en el año 1595. Como él era muy joven en ese momento, es probable que el primer microscopio con dos lentes fuera desarrollado junto a su padre, Hans Jansen. Sin embargo, era Zacarías, quien montaba microscopios distribuidos para la realeza europea. Al principio, el instrumento fue considerado como un juguete que permitía la observación de pequeños objetos. La ciencia y el microscopio El siglo XVII fue un período de gran interés en los microscopios. La palabra microscopio fue hecho oficial en su momento por los miembros de la Accademia Nazionale dei Lincei, (literalmente la «Academia Nacional de los Linces»), una sociedad científica importante. Sin embargo, todavía existían dudas acerca de la importancia del instrumento para la ciencia. La magnificación de los objetos obtenida, en torno a nueve veces sobre la escala real, no permitía observar elementos realmente relevantes. Todavía no se sospechaba que una estructura presente en todos los tejidos vivos luego estaría al alcance de nuestros ojos gracias a los microscópios: la célula. La generación siguiente En el siglo XVII, los microscopios sufrieron un cambio en su diseño básico. Probablemente debido a la inestabilidad del sistema de soporte lateral, un soporte trípode se empezó a utilizar. El primer esquema con el microscopio trípode fue lanzado en Alemania en 1631. Fue sólo en 1683 cuando el microscopista británico John Yarwell construyó el primer modelo del que se tiene noticia. Microscopios de una lente Aún en el siglo XVII, el científico alemán Antoni Van Leeuwenhoek hizo importantes descubrimientos con microscopio simple con una sola lente. Utilizando técnicas revolucionarias en la época para la construcción de lentes, Leeuwenhoek produjo instrumentos con magnificación entre 50 y 200 veces. Con el gran éxito, los microscopios simples conquistaron un lugar al lado de los modelos compuestos de varias lentes. En realidad, hasta el inicio del siglo XIX,
algunos de los mejores microscopios podían ser usados como simples o compuestos.
Las mejoras del siglo XVIII El siglo XVIII fue un período de mejoras en las lentes y microscopios: una mayor estabilidad, precisión de enfoque y facilidad de uso. Los instrumentos hasta pasaron a ser anunciados en diversas publicaciones por el mundo entero, y varios microscopistas lanzaron sus modelos. Alrededor del año 1742, los microscopios que proyectaban imagenes tuvieron un gran éxito. Una de las diversiones de la época era visitar los espectáculos de proyección microscópica. Los microscopios en el siglo XIX En el siglo XIX, los fabricantes de microscopios desarrollaron nuevas técnicas para la fabricación de lentes. Los microscopios empezaron, también, a utilizar espejos curvos para mejorar la capacidad de foco de esos instrumentos. En 1840, los Estados Unidos emprendieron en la producción de microscopios, una actividad hasta entonces limitada a Inglaterra. Finalmente, alrededor 1880, los llamados microscopios ópticos alcanzaron una resolución de 0,2 micrómetros, límite que permanece hasta nuestros días. Los microscopios modernos En la actualidad, los microscopios y técnicas de observación se encuentran muy avanzados. Los modelos de óptica confocal realizaron ajustes muy precisos en el enfoque y la capacidad de ampliación. Nuevos microscopios electrónicos están llevando a la observación a un límite que los científicos del siglo XVI nunca antes imaginaron: el nivel atómico. En el siglo XX, el microscopio conquistó su espacio en campos tan diversos como la medicina y la ingeniería. El microscopio electrónico fue inventado en los años 1930, por el alemán Ernst Ruska. Esos aparatos utilizan haces de electrones y lentes electromagnéticas, en lugar de la luz y de las lentes de vidrio, permitiendo ampliaciones de hasta un millón de veces. Hay tres tipos básicos de microscopio electrónico: de transmisión (para observaciones de cortes ultrafinos), de exploración (para observación de superficies), y de efecto túnel (para observación de átomos).
Los microscopios compuestos son aparatos equipados con varias lentes capaces de aumentar una imagen hasta 1.000 veces su tamaño. Son herramientas comunes utilizadas en el campo de la Biología, tanto en ámbitos académicos como en laboratorios profesionales de investigación. Esta herramienta ha sido usada desde hace cientos de años y continúa brindando a los biólogos una forma fácil de visualizar formas biológicas, que a simple vista resultarían invisibles.
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Los microscopios compuestos operan usando varias lentes secuenciadas. Esta es la misma combinación de lentes que usan los telescopios con el fin de lograr un mayor aumento. Estos microscopios se valen de la luz para poder observar el objeto magnificado. La luz puede ser la luz ambiental del sol, como en el caso de los biólogos que trabajan a campo, pero lo más común es utilizar la iluminación artificial de una bombilla que se encuentra incluida dentro del microscopio. Si bien los microscopios compuestos son capaces de lograr un buen aumento, la resolución de la imagen es relativamente baja.
Historia
Algunos de los hallazgos más importantes posibilitados por el uso del microscopio compuesto datan del siglo XVII. En esa época, los microscopios compuestos no eran usados profesionalmente, principalmente debido a que todavía se estaban
desarrollando. En 1660, Marcello Malpighi usó un microscopio compuesto para visualizar los capilares sanguíneos en la cola de un pez vivo, lo que abrió una investigación sobre el flujo de la sangre. Cinco años después, Robert Hooke usando un microscopio compuesto observó las pequeñas cámaras que formaban el tejido del corcho. Las llamó "células", un nombre que después fue atribuido a las células biológicas.
Beneficios
Los microscopios compuestos tienen solo unas pocas partes funcionales, lo que los hace fáciles de mantener. Los biólogos de campo los usan debido a que, cuando son utilizados a plena luz del sol, no requieren una fuente de energía para funcionar, a diferencia de otros microscopios. Pueden ver fácilmente las células individuales en objetos grandes, como muestras de tejidos y fragmentos de hueso. Incluso cuando se está enfocando con poco aumento, el microscopio compuesto es fácil de usar, ofrece una imagen aceptable y no se rompe fácilmente.
Los microscopios compuestos son usados frecuentemente por los biólogos EL MICROSCOPIO
El microscopio (de micro-, μικρο, pequeño, y scopio, σκοπεω, observar) es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. El tipo más común y el primero que se inventó es el microscopio óptico. Se trata de un instrumento óptico que contiene una o varias lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción.
Tipos de Microscopio
El Microscopio óptico simple
Constituido por una lente biconvexa única o lupa que hace converger los rayos luminosos que la atraviesan en un punto denominado foco y a una distancia focal muy corta.
El Microscopio óptico Compuesto
El microscopio se define como un instrumento óptico formado por un sistema de lentes: objetivos y oculares que amplían los objetos extremadamente pequeños para posibilitar su observación. La lente del objetivo proporciona una imagen intermedia ampliada del objeto, es decir, funciona como una lente simple, y la lente del ocular que recoge la imagen dad por el objetivo y la aumenta.
El Microscopio electrónico
Este microscopio en lugar de una fuente de luz, utiliza un haz de electrones que se desplazan en el vacío y en línea recta. Con el microscopio electrónico es posible observar objetos muy pequeños como los virus que no pueden ser resueltos con el microscopio óptico
4.8.-Tipos de microscopios
Existen diversas clases de microscopios, según la conformación, la naturaleza de los sistemas de luz y otros elementos utilizados para obtener las imágenes.
El microscopio óptico puede ser monocular, binocular, trinocular (para microfotografía).
En los microscopios binoculares la observación se hace con los dos ojos y esto permite una observación más cómoda y se percibe una mayor nitidez de los detalles en la imagen. Se fabrican en diferentes tamaños incluyendo microscopios pequeños portátiles o de viaje. Dentro de los tipos de microscopios se describen:
• Microscopio vertical: Es el microscopio convencional, perfeccionado a partir de los modelos antiguos, que posee la fuente de luz ubicada en la base, por debajo de la platina. Es el microscopio de uso más común.
• Microscopio invertido: La estructura del microscopio es invertida en comparación al microscopio convencional. La fuente de luz está ubicada por encima de la platina y el principio de funcionamiento y formación de la imagen es el mismo que el del microscopio tradicional. Utilizado principalmente para cultivos celulares (células vivas) sin una preparación previa y para monitorear actividades (crecimiento, comportamiento) (fig. 4-18).
Figura 4-18.-Microscopio invertido con el revólver y objetivos por debajo de la platina.
La fuente de luz se ubica en la parte superior. Tomado de Instrumental Pasteur.
Microscopio Olympus. (78).
• Microscopio estereoscópico: Este tipo de microscopio proporciona una imagen estereoscópica, en tres dimensiones (3D) del espécimen. Se fundamenta en la visión binocular convencional, en la que los dos ojos observan el espécimen con ángulos levemente distintos. El microscopio estereoscópico debe ser binocular. Se utiliza para observar especímenes de gran tamaño, sin corte o preparación previa puesto que emplea luz incidente y no funciona por trans-iluminación. Es ideal para realizar microdiseccion (fig. 4-19).
• Microscopio quirúrgico: Es un microscopio que se emplea en microcirugía.
Proporciona un campo muy bien iluminado y un aumento de las estructuras anatómicas, facilitándole al cirujano una mayor visibilidad de los tejidos sanos y patológicos que serán manipulados más cuidadosamente y con menores posibilidades de lesión. Algunos modelos más sofisticados tienen piezas automatizadas robóticas.
Se utiliza principalmente en intervenciones quirúrgicas en las que se amerite una minuciosa disección, como por ejemplo del cráneo y cerebro o del globo ocular (fig. 4- 20) (80, 81).
• Microscopios fotónicos especiales: Ciertos especímenes, principalmente las células vivas o muestras no coloreadas, al ser observados en el microscopio común de campo claro, muestran un muy pobre contraste de sus estructuras y no aportan datos relevantes, a pesar del poder de resolución de los objetivos empleados. Para ello se han creado microscopios con ciertas particularidades que permiten la observación de
