En el siglo XVI Leonardo da Vinci y Francisco Maurolyco insisten
en las ventajas de aplicación de estas lentes para el estudio de los
pequeños objetos. Se destacan también durante esta época en los estudios de
óptica Leonardo y Thomas Digges, Juan Bautista De La Porta y Thomas Moufet que
se dedican especialmente a la observación de pequeños insectos. En el libro
"Magia Naturalis" de Juan Bautista Della Porta, publicado en 1588 se
establecen los principios de las lentes de cristal.7
El sistema de lentes del microscopio es fundamental para lograr
una eficaz resolución de este, pues del lente o lentes deriva en gran medida la
calidad de la imagen percibida por el ojo humano.
En 1590 dos constructores holandeses de gafas, Hans Janssen y su
hijo Zacharias ( finales del siglo XVI y principios del XVII), construyeron un
aparato con lentes de aumento que permitía ver los objetos más pequeños.
Combinaron dos lentes convexos en un tubo opaco y obtuvieron de esta manera una
mayor perfección en la observación de pequeños objetos con lo cual se fundan
los principios del microscopio compuesto y el telescopio.7,8
El microscopio de Zacharias es utilizado y perfeccionado por
varios experimentadores y conocido en todos los países, se empleó su sistema
óptico en astronomía por Galileo Galilei quien publicó sus observaciones al
igual que Kepler. En 1609 Galileo Galilei construyó el primer microscopio
simple. De 1617 a 1619, apareció ya un microscopio de dos lentes con un solo
objetivo convexo y un ocular, cuyo autor, según se supone, fue el físico
Cornelius Drebbel. En 1637 René Descartes en su libro "Dioptrique",
describe un microscopio compuesto, constituido por dos lentes, un ocular
plano-cóncavo y un objetivo biconvexo.7,8
Resulta peculiar el aspecto de los microscopios de aquellas épocas
los cuales tenían un carácter artístico, reflejo del sentido del arte, de la
decoración en esos períodos; en el siglo XVII los tubos se presentaban en
formas de cilindros de cartón ricamente ornamentados; las superficies de las monturas
tanto del objeto como del ocular presentaban sectores rica y profusamente
trabajados con motivos finos realizados manualmente, torneados y cuidados con
dedicación; los trípodes usados como soportes del tubo eran poco prácticos con
formas de estilo barroco, muchos microscopios tenían como pie o base una caja
de madera gustosamente labrada.
Athanasius Kircher (1602-1680), sacerdote jesuita alemán, en 1659,
con ayuda de un adecuado microscopio compuesto, habría visto bacterias, que
también son células, describiéndolas en la sangre de enfermos de peste como
unas culebrillas o pequeñísimos gusanillos. Kircher fue hijo del filósofo
Johannes Kircher, doctor en teología de la Universidad de Maguncia, adquirió en
el seminario de Paderborn una sólida cultura, que incluía el dominio del griego
y del hebreo, así como conocimientos en humanidades, matemáticas y ciencias
naturales y poseía estudios de filosofía y de teología. Su microscopio
consistía en un tubo con un lente en cada extremo con el tubo dispuesto horizontalmente.4,7,8,
Pese a los progresos, aún en estas épocas, la imperfección de los
microscopios unido a la concepción metafísica del mundo no permitió dar pasos
esenciales con respecto al conocimiento de las regularidades de la estructura
microscópica de los animales y las plantas.
El físico inglés Robert Hooke se interesó por todas las ciencias:
astronomía, microscopía, mecánica, óptica, geología, fisiología. Inventó
multitud de aparatos para observar, medir y registrar fenómenos de la
naturaleza. Hooke se esforzó en aumentar el alcance de los sentidos, para
observar, medir, registrar, analizar y entender lo percibido. Micrographia
(Pequeños dibujos) es de 1665, cuando Hooke tenía treinta años. La escribió en
inglés y la dedicó a Carlos II. Fue un éxito e influyó sobre interesados en la
ciencia y legos. Hooke registra e ilustra con su propia mano cincuenta y siete
observaciones microscópicas de minerales, vegetales (entre ellas la observación
de la estructura del corcho) y animales. Micrographia se trata en realidad de
un tratado sobre los descubrimientos físicos y biológicos que hizo, con la
aplicación de un microscopio que él mismo había construido.9,10
Se valora de primordial el trabajo realizado por Hooke en esta
época quien perfeccionó aún más el microscopio, permitiéndole realizar la
primera descripción de la célula, observar la estructura fina de los tejidos;
su obra "Micrografía de algunas descripciones fisiológicas de cuerpos
diminutos realizado por lentes de ampliación" fue editada por la Real Sociedad
de Londres y logró gran repercusión en su tiempo.
El microscopio compuesto diseñado y construido por el inglés
Robert Hooke en el año 1665, se basó en el principio funcional del telescopio
astronómico, inventado a principios de ese siglo por el físico-matemático,
italiano, Galileo Galilei.11
Se coincide al caracterizar los finales del siglo XVIII y
principios del XIX como productivos puesto que, debido al concurso de muchos
científicos y maestros que crearon los microscopios acromáticos, se lograron observaciones
microscópicas más auténticas y fue posible pasar al estudio sistemático de los
tejidos animales y vegetales más diversos.
El médico y fisiólogo italiano Marcello Malpighi sería de los
primeros en ver tejidos vivos bajo el lente. A Malpighi se le considera el
fundador de la Anatomía Microscópica y uno de los más importantes biólogos de
todos los tiempos. Nacido en
Crevalcore, provincia de Bolonia, Italia, cursó sus estudios en la Universidad
de Bolonia donde consiguió el doctorado en Medicina y Filosofía (1653). En
Bolonia laboró en la cátedra de Medicina Teórica y realizó sus primeros
trabajos microscópicos, luego en Messina extendió sus estudios anatómicos,
limitados a la especie humana, a todos los seres vivos.4,12,13
Es justo reconocer el papel abnegado de los investigadores de
aquellas épocas los cuales, a pesar de que los instrumentos ópticos no eran lo
suficientemente poderosos como para reconocer la naturaleza íntima de la
célula, lograban llegar con muchas dificultades a deducciones, a conclusiones
atinadas, tal es el caso de Malpighi cuya categorización de los tejidos en
parénquima y prosénquima, dada en sus principales tratados, corresponde a la
que en la actualidad se admite; además no separó los problemas anatómicos de
los fisiológicos pues a su criterio las investigaciones estructurales conducían
al conocimiento de las funciones fisiológicas.
Entre 1623 y 1723 vivió el hombre considerado padre del
microscopio, el holandés Anton van Leeuwenhoek. Fue el primero que vio y
describió las bacterias, la levadura, la vida existente dentro de una gota de
agua y la circulación de corpúsculos sanguíneos en los vasos capilares pues
inventó el microscopio en las Provincias Unidas.6,14,15
Leeuwenhoek llevó a cabo improvisadamente sus investigaciones, por
afición, pasión hacia los descubrimientos; estas investigaciones fueron
dispersas y diversas según su insaciable curiosidad pues no tenía objetivos
definidos al carecer de formación académica, de dominio de las lenguas
extranjeras, de trato con otros entendidos y su profesión era el comercio.
En 1668 Anton van Leeuwenhoek tomando como referencia el invento
de Hooke, fabricó un microscopio al cual dotó de poderosos lentes de aumentos y
empleando técnicas más efectivas, logró observar todo lo visto por Hooke. Así
con la aparición del microscopio óptico, observó microbios, sangre, plumas,
pólvora, pelos, insectos, minerales, fibras musculares, peces, espermios,
semillas, árboles y plantas. Observó también la placa dental compuesta por
depósitos blandos con microbios y restos de comida.4,11,16
Se conoce que el holandés fue auxiliado por un médico anatomista
Regnier de Graaf, en conjunto escribían cartas a la Sociedad Royal en las que
incluían dibujos de sus observaciones con certeras anotaciones.
Van Leeuwenhoek era un óptico, un tallador de lentes. Su habilidad
radicaba en el pulido de sus pequeños lentes, que montaba en estructuras
metálicas, de bronce, plata y de oro. Eran microscopios simples, pues sólo
disponían de un lente, permitiendo un campo de visión muy estrecho, el sistema
de iluminación nunca lo comunicó. El microscopio de mayor aumento conocido es
el conservado en el Museo de la Universidad de Utrecht, capaz de aumentar la
imagen 275 veces, con un poder de resolución de 1,4 um. Sus microscopios que
sumaban en total 247 aparatos con 419 lentes se caracterizaban generalmente por
tener objetivos de pequeño diámetro y corta distancia confocal.4,7
Leeuwenhoek describió con gran detalle un mundo impensable hasta
entonces y logró ser un hombre reconocido en su momento por el resto de la
sociedad. Su mejor conclusión fue la negación de la generación espontánea,
derivada del descubrimiento de los espermatozoides, que constituirían la
semilla humana, y de otras observaciones sobre la reproducción en insectos,
como la presencia de huevos en la hembra del piojo.4,17
Quedaría para períodos posteriores la relación de la presencia de
los microorganismos en los tejidos y líquidos humanos con la génesis y
transmisión de las enfermedades, la explicación de la fermentación, la
putrefacción y otros procesos biológicos.
Cuando se habla de los padres de la microbiología vienen a la
mente los nombres de Koch y de Pasteur.18 Se descubrieron muchos gérmenes
responsables de enfermedades infecciosas gracias a los trabajos de ambos y al
impulso que le dieron a la Microbiología entre finales del siglo XIX y
principios del siglo XX, donde se destacan el aislamiento de los agentes
causales de gonorrea (Neisser, 1879), difteria (Klebs, 1883 y Loeffler,1884),
tétanos (Nicolaier, 1885 y Kitasato, 1889), neumonía (Fraenkel, 1886),
meningitis (Weichelbaun, 1887), peste bubónica (Yersin, 1894), leishmaniasis
(Leishman y Donovan, 1903), sífilis (Schaudinn y Hoffman, 1905), y la fiebre de
las montañas rocosas (Ricketts, 1909) lo cual hubiera sido imposible sin la
existencia del útil microscopio.
En esta época se lograron progresos en la óptica del microscopio
que siguen siendo el fundamento de la microscopía moderna, en cambio el estilo
de su construcción y estructura mecánica son casi los mismos. Amici en 1812,
perfecciona las lentes e implanta la observación con inmersión al agua,
Brewster, en el mismo año usa la inmersión con otros líquidos con índice de
refracción más elevado. En 1820 Chevalier introduce los objetivos compuestos y
son perfeccionados por Joseph Jackson Lister, en 1830, el inventor de las
lentes apocromáticas. En 1866 Carlos Abbe establece el uso de objetivos
apocromáticos mejor perfeccionados junto a la técnica de la inmersión homogénea
con aceite de cedro, descubierta antes por Stephen y expone los fundamentos
matemáticos que condicionan la formación de la imagen en el microscopio
compuesto; en 1873 crea la subplatina y en 1899 los distintos tipos de
condensadores.7
En las postrimerías del siglo XIX y en los inicios del XX el
microscopio ya se presenta en la forma con la cual lo relacionamos con los
maestros de la microbiología.Este instrumento va a tener el ya conocido pie en
forma de herradura que servirá de soporte para la platina, el condensador y el
espejo. En el pie o también en la platina se encontraba montada la columna
vertical con el piñón para el enfoque de precisión. En su pieza de guía
prismática de tres ángulos se encontraba una pieza de unión con el tubo, el
portatubos, que se desplazaba en sentido vertical mediante un tornillo
denominado micrométrico que podía girarse en torno al eje vertical.
El movimiento ascendente o descendente del tubo se efectuaba
mediante un piñón para el enfoque aproximado que se llama tornillo
macrométrico. La tubuladura del ocular es extensible, 2 a 3 objetivos podían
cambiarse fácil y rápidamente mediante un revólver, y el condensador estaba
equipado con un diafragma de apertura de acuerdo con la forma indicada por
Abbe.7
Estos aditamentos surgieron, se perfeccionaron en este tiempo por
aspectos puramente prácticos, para facilitar su uso, pero también fue surgiendo
la necesitad de un instrumento que si bien no presentaba formas superfluas
tampoco se mostrara con el aspecto de una improvisación tomada de un trípode de
laboratorio.
Kohler en 1904 emplea las radiaciones ultravioletas, con un
sistema de lentes de cuarzo, sustancia permeable a las radiaciones de corta
longitud de onda; marca con ello una nueva etapa en el estudio de
microorganismos cuyo tamaño los hacía invisibles a la observación con
microscopio corriente. Posteriormente en 1930 se crean los estativos de
diferentes gamas. El portatubos cambió, al presentar una estructura
completamente nueva derivada de la forma parabólica. En lugar de la visual
vertical incómoda, se modificó y se adaptó un eje montado entre el pie y el
portatubos, mediante un ángulo visual fisiológico de 45 grados con relación a
la superficie de la platina, que permitía una gran mejora en la observación. La
disposición más baja de los tornillos del piñón ofreció la posibilidad de
mantener brazos y manos en una posición más cómoda y más distendida.7
El progreso en sí estuvo dado por la creación de equipos más
funcionales, por la simplificación del manejo, en el sentido de adaptación cada
vez mayor a las condiciones anatómicas y fisiológicas del usuario; el
microscopio pasó a ser un equipo tipo norma cuyas posibilidades de adaptación a
los deseos del usuario abarcaban toda una gama de posibilidades de aplicación,
desde los más sencillos análisis de rutina hasta los más complicados trabajos
científicos.
Se sumaron la incorporación de la fuente de luz al pie, la
disposición coaxial del mecanismo para el enfoque aproximado (macro) y el de
precisión (micro), así como los botones para el movimiento en dos coordenadas de
la platina cuadrada de movimiento en cruz, que permitió desplazamientos de dos
lados, de la platina deslizante y el revólver giratorio intercambiable. El
desarrollo contiguo creó otros tipos de microscopios que utilizaban la fuente
de luz visible como el microscopio de polarización, de contraste de fases, de
interferencia y campo oscuro o los que usaban fuente de luz invisible como el
de luz ultravioleta y gracias a los trabajos de Max Knoll y Ernst Ruska el
moderno microscopio electrónico.7
Se estima que este último tipo de microscopio, el electrónico, ha
hecho posible resolver el detalle celular a nivel molecular y ha permitido a
los científicos poder observar las estructuras detalladas de organismos
procariotas y eucariotas; en el campo de la virología es valiosísimo pues ha
posibilitado la observación e identificación de los virus.
En la década de 1930 los alemanes Max Knoll y Ernst Ruska lo
coinventaron. En este microscopio se produce una aceleración de los electrones
al vacío hasta que su longitud de onda es muy corta, una cienmilésima parte de
la longitud de la luz blanca. Los rayos de estos electrones a alta velocidad
son enfocados en una muestra de célula y absorbidos o dispersados por las
partes de la célula para formar una imagen en una placa fotográfica sensible.
Si se lleva este procedimiento al límite es posible ver objetos tan pequeños
como el diámetro de un átomo. De hecho, puede aumentar los objetos hasta un
millón de veces. El primer microscopio diseñado por Ruska, fue lanzado al
mercado por Siemens en 1939. Ello sirvió para que otros países se abocaran a
esto y así aparecieron prototipos en los Estados Unidos de América, Inglaterra,
Francia, Canadá y Japón.6,19
Se coincide al atribuirle un peso fundamental al hecho de que este
microscopio use una corriente de electrones en lugar de rayos luminosos para
producir la imagen ampliada de un objeto pues es esto lo que le confiere su
gran resolución al tener los electrones una longitud de onda mucho más corta
que los fotones de luz blanca. En la microscopía la mejor resolución
microscópica se obtiene usando la menor longitud de onda y un lente objetivo de
la mayor apertura numérica posible.
El microscopio, herramienta fundamental del microbiólogo, llegará
a Cuba, de manos de quien años después será honrado con el título de Benefactor
de la Humanidad, el insigne médico cubano Carlos Juan Finlay, quien a su
regreso de Estados Unidos en 1855, después de graduarse de médico, trajo el
instrumento y con él comenzó sus estudios sobre fiebre amarilla. El doctor
Carlos Juan Finlay fue quien lo puso al servicio de la microbiología en general
en el país. Igualmente, el doctor Francisco Rodríguez Rodríguez traerá un
microscopio desde París en 1877 para fundar ese mismo año en La Habana el
primer laboratorio clínico. Otros médicos notables de la época pronto se
familiarizan con la microscopía, como los doctores Joaquín García Lebredo y
Lladó y Enrique Núñez Rossié.8,20,21
La llegada del microscopio a Cuba fue vital para la realización de
investigaciones sobre la fiebre amarilla, filariosis y paludismo principalmente
pues sirvió a hombres de ciencia en el país.
En 1900 se creó en Cuba, en la Facultad de Medicina y Farmacia de
la Universidad de La Habana, la cátedra de Bacteriología y Patología
experimental, su primer catedrático fue el doctor Arístides Agramonte Simoni.
También en 1900 se estableció la cátedra de Microscopía Clínica y cinco años
más tarde el doctor Emilio Martínez publicaba su notable obra "Manual de
Microscopía y Química Clínica". En 1902 aparece el interesante artículo
"Las investigaciones microbianas en Cuba" del doctor Luis Adams.
Científicos como el doctor Alberto Recio Forns, profesor titular de Microscopía
y Química Clínicas de la Facultad de Medicina de la Universidad de La Habana, lograron
verdadero prestigio. Actualmente, en el Museo de medicina tropical Carlos Juan
Finlay se pueden apreciar cuatro microscopios antiguos mono-oculares,
enchapados en bronce, usados en la Cátedra 20 de Parasitología y Medicina
Tropical de la Universidad de La Habana, entre 1924 y 1940.22,23
Pese a que en el período de la república burguesa la práctica de
la medicina fue una práctica privada, concentrada casi exclusivamente en la
capital del país, los verdaderos científicos cubanos continuaron realizando
esfuerzos ingentes apoyados en la microscopía para luchar contra las
enfermedades, actuación que se mantendrá en tiempos posteriores y se potenciará
luego del triunfo revolucionario en 1959 donde se lleva la práctica
bacteriológica y por consiguiente la microscopía a todo el país.
Existen diferentes tipos de microscopio, los luminosos son los que
utilizan luz visible con el fin de hacer observable un espécimen. Entre estos
se encuentran el microscopio luminoso simple, compuesto por una sola lente de
aumento, de gran campo, que produce una imagen vertical, estas lentes son
útiles para la disección, para las mediciones y para el examen de reacciones de
aglutinación, en microbiología se usan en los contadores de colonias, y el
luminoso compuesto que consta de dos sistemas de lentes, el objetivo que forma
una diminuta imagen real invertida en el plano focal de otra lente y la lente
ocular la cual magnifica la imagen para que el observador pueda resolverla,
pueden tener una o dos lentes oculares y se denomina microscopio monocular o
binocular respectivamente.24
Se conoce que la microscopía en campo iluminado o claro es la más
usada para la observación de frotis coloreados, para examinar características
morfológicas y la movilidad de los organismos en preparaciones denominadas
"gotas colgantes" o "en fresco"; otro tipo de microscopio
compuesto, el estereoscópico es muy útil para examinar las características de
las colonias de bacterias, hongos, cultivos de tejidos y organismos parásitos.
El microscopio de contraste de fases matiza los tonos del gris
claro al muy oscuro. Se fundamenta en el hecho de que las ondas luminosas que
pasan a través de objetos transparentes, como las células, emergen en fases
diferentes, depende de las propiedades de los materiales que atraviesan. En 1934,
Zernike desarrolló métodos ópticos para separar ondas luminosas incidentes y
difractadas, se amplifica así la diferencia de fase entre ellas. Un sistema
óptico especial convierte esta diferencia de fase en una diferencia de
intensidad, de este modo, unas estructuras aparecen más oscuras que otras, se
utiliza para diferenciar las estructuras internas de células vivas.24,25
Este microscopio tiene la ventaja de visualizar detalles en
organismos vivos pues con el microscopio ordinario lo usual es la observación
de preparaciones de materiales muertos y teñidos.
En la microscopía en campo oscuro se utiliza el mismo microscopio
luminoso, empleando un condensador cuya apertura numérica es mayor que la del
objetivo así bloquea los rayos de luz directos al igual que desvía la luz de un
espejo al lado del condensador en un ángulo oblicuo. De esta manera se crea un
campo oscuro que contrasta contra los bordes destacados de los microorganismos.
Como los objetos luminosos contra fondo oscuro son percibidos por el ojo más
fácilmente, este tipo de iluminación para observación microscópica es útil para
visualizar flagelos bacterianos y bacterias espirilares mal definidas con la
microscopía de campo claro y de contraste de fase.24 Este instrumento es utilísimo
para el diagnóstico microbiológico de la bacteria Treponema pallidum agente
causal de la sífilis y de Leptospira interrogans causante de la leptospirosis.
El microscopio de fluorescencia se basa en el principio de
remoción de la iluminación incidente por absorción selectiva, transmisión de la
luz absorbida por la muestra y reemitida con diferente longitud de onda. Los
compuestos capaces de absorber luz de una determinada longitud de onda y de
emitir luz de mayor longitud de onda, se denominan fluorocromos. Diferentes fluorocromos
son utilizados: la auramina, la naranja de acridina, de uso en la tinción
directa de microorganismos, se utilizan en la detección de microorganismos en
hemocultivos y para la observación de bacilos acidorresistentes en frotis y
otros como el isotiocianato de fluoresceína pueden ser conjugados a anticuerpos
y se emplean en técnicas conocidas como inmunofluorescencia las que pueden ser
directa e indirecta.24
Respecto al electrónico están el de transmisión, el cual posee un
cañón de electrones y produce una corriente de electrones monocromáticos que
mediante un sistema de lentes y condensadores, choca con la muestra, al ser
transmitidos parte de ellos y una lente objetivo la convierte en imagen, que es
proyectada sobre una pantalla de fósforo, para que el usuario pueda verla y
también el electrónico de barrido, en este, un cañón emite un rayo de
electrones de alta energía que viaja hacia abajo, iluminando la muestra, a
través de una serie de lentes magnéticas, condensadores y antenas, diseñadas
para dirigir los electrones a un punto, golpeando la muestra, los electrones
secundarios quedan sueltos, en la superficie de la muestra, un detector cuenta
los electrones y envía las señales al amplificador, la imagen final se forma
con el número de electrones emitidos desde cada punto de la muestra, en blanco
y negro y con carácter tridimensional.25 El primero en crearse de este tipo fue
el de transmisión el cual tiene muchas características en común con el
microscopio luminoso, de campo claro.
PRIMER MICROSCOPIO
MICROSCOPIO UTILIZADO POR MALPIGHI
MICROSCOPIO UTILIZADO POR ROBERT HOOKE
MICROSCOPIO UTILIZADO POR ANTON VAN LEEUWENHOEK
MODELOS DE MICROSCOPIOS A LO LARGO DE LA HISTORIA
No hay comentarios:
Publicar un comentario