En kort historia om mikroskopet

Under den historiska perioden känd som renässansen, efter "mörker" Medeltiden, det inträffade uppfinningarna av utskrift, krut och sjömannen kompassföljt av upptäckten av Amerika. Lika anmärkningsvärt var uppfinningen av ljusmikroskopet: ett instrument som gör det mänskliga ögat med hjälp av en lins eller kombinationer av linser att kunna se förstorade bilder av små föremål. Det gjorde de fascinerande detaljerna om världar inom världar synliga.

Långt innan, i det disiga oregistrerade förflutna, plockade någon upp en bit genomskinlig kristall tjockare i mitten än vid kanterna, tittade igenom den och upptäckte att den fick saker att se större ut. Någon fann också att en sådan kristall skulle fokusera solens strålar och sätta eld på ett pergament eller tyg. Förstoringsglas och "brinnande glas" eller "förstoringsglas" nämns i skrifterna från Seneca och den äldre Plinius, romerska filosofer under det första århundradet A. D. men tydligen användes de inte så mycket förrän uppfinningen av

Det tidigaste enkla mikroskopet var bara ett rör med en platta för föremålet i ena änden och, i den andra, en lins som gav en förstoring mindre än tio diametrar - tio gånger den faktiska storleken. Dessa upphetsade allmänna undrar när de används för att se loppor eller små krypande saker och så kallades "loppglas."

Cirka 1590 upptäckte två holländska skådespelare, Zaccharias Janssen och hans son Hans, medan de experimenterade med flera linser i ett rör, att föremål i närheten verkade starkt förstorade. Det var föregångaren till det sammansatta mikroskopet och teleskop. 1609 Galileo, far till modern fysik och astronomi, hört talas om dessa tidiga experiment, utarbetade linsernas principer och gjorde ett mycket bättre instrument med en fokuseringsenhet.

Mikroskopins far, Anton van Leeuwenhoek av Holland, började som en lärling i en torrvaruhandel där förstoringsglas användes för att räkna trådarna i tyg. Han lärde sig nya metoder för slipning och polering av små linser med stor krökning som gav förstoringar upp till 270 diametrar, det finaste känt på den tiden. Dessa ledde till att hans mikroskop byggdes och de biologiska upptäckter som han är känd för. Han var den första som såg och beskrev bakterier, jästväxter, det livande livet i en droppe vatten och cirkulationen av blodkroppar i kapillärer. Under ett långt liv använde han sina linser för att göra pionjärstudier om en exceptionell mängd saker, både levande och icke-levande och rapporterade sina resultat i över hundra brev till Royal Society of England och French Academy.

Robert Hooke, den engelska mikroskopifadern, bekräftade Anton van Leeuwenhoeks upptäckter av förekomsten av små levande organismer i en droppe vatten. Hooke gjorde en kopia av Leeuwenhocks ljusmikroskop och förbättrade sedan sin design.

Senare gjordes några större förbättringar fram till mitten av 1800-talet. Sedan började flera europeiska länder att tillverka fin optisk utrustning men ingen finare än de underbara instrument som byggdes av amerikanen, Charles A. Spencer och branschen som han grundade. Aktuella instrument, ändrade men lite, ger förstoringar upp till 1250 diametrar med vanligt ljus och upp till 5000 med blått ljus.

Ett ljusmikroskop, till och med ett med perfekta linser och perfekt belysning, kan helt enkelt inte användas för att skilja objekt som är mindre än halva ljusets våglängd. Vitt ljus har en genomsnittlig våglängd på 0,55 mikrometer, varav hälften är 0,275 mikrometer. (En mikrometer är en tusendels millimeter och det finns cirka 25 000 mikrometer till en tum. Mikrometrar kallas också mikron.) Vilka två rader som är närmare varandra än 0,275 mikrometer kommer att ses som en enstaka linje och alla objekt med en diameter mindre än 0,275 mikrometer kommer att vara osynliga eller i bästa fall dyka upp som en fläck. För att se små partiklar under ett mikroskop måste forskare helt enkelt kringgå ljuset och använda en annan typ av "belysning", en med kortare våglängd.

Införandet av elektronmikroskopet på 1930-talet fyllde räkningen. Tillsammans av tyskarna Max Knoll och Ernst Ruska 1931 fick Ernst Ruska hälften av Nobelpriset för fysik 1986 för sin uppfinning. (Den andra hälften av Nobelpriset delades mellan Heinrich Rohrer och Gerd Binnig för STM.)

I den här typen av mikroskop påskyndas elektronerna i ett vakuum tills deras våglängd är extremt kort, bara en hundra tusendel av vitt ljus. Strålar av dessa snabbrörande elektroner är fokuserade på ett cellprov och absorberas eller sprids av cellens delar för att bilda en bild på en elektronkänslig fotografisk platta.

Om de pressas till gränsen kan elektronmikroskop göra det möjligt att se föremål som är lika små som en atoms diameter. De flesta elektronmikroskop som används för att studera biologiskt material kan "se" ner till cirka 10 ångström - en otrolig prestation, för även om detta inte gör atomer synliga, tillåter det forskare att särskilja enskilda biologiska molekyler betydelse. I själva verket kan den förstora objekt upp till 1 miljon gånger. Trots detta har alla elektronmikroskop en allvarlig nackdel. Eftersom inget levande prov kan överleva under deras höga vakuum, kan de inte visa de ständigt föränderliga rörelserna som kännetecknar en levande cell.

Med hjälp av ett instrument på sin handflata kunde Anton van Leeuwenhoek studera rörelserna hos encelliga organismer. Moderna ättlingar till van Leeuwenhocks ljusmikroskop kan vara över 6 meter höga, men de är fortsatt nödvändiga till cellbiologer eftersom ljusmikroskop, till skillnad från elektronmikroskop, gör det möjligt för användaren att se levande celler i verkan. Den främsta utmaningen för ljusmikroskopister sedan van Leeuwenhoek tid har varit att öka kontrasten mellan bleka celler och deras blekare omgivning så att cellstrukturer och rörelse kan ses mer lätt. För att göra detta har de tagit fram geniala strategier som involverar videokameror, polariserat ljus, digitalisering datorer och andra tekniker som ger stora förbättringar, till skillnad från att driva en renässans i ljuset mikroskopi.