En la historia de las Ciencias de la Naturaleza
supuso un gran avance el paso de la observación a simple vista
a la realizada con ayuda de lentes,
que dieron origen a instrumentos cada vez más perfeccionados.
No sabemos cómo, cuándo, ni quién recurrió a las lentes
para ampliar su capacidad visual.
Pudo ser un cristalero que mientras fabricaba piezas redondas
para hacer ventanas emplomadas,
mirara a través de ellas descubriendo para su deleite,
que veía mucho mejor.
En el inventario de un obispo florentino
de principios del siglo XIV,
aparecen registradas unas gafas con montura de plata dorada.
Parece que este tipo de lentes ya fue utilizado por Petrarca y Kepler.
Sin embargo, su uso práctico no se acompañó de avances teóricos,
pues durante toda la Edad Media en la Europa cristiana,
se mantuvo la idea, recogida por Aristóteles, del ojo activo.
Cuya experiencia visual dependía del alma interna.
Lo cual implicaba, que ni el ojo era considerado un instrumento óptico
ni la luz un fenómeno físico.
No obstante, el hombre se sirvió de lentes cada vez más perfeccionadas
para la observación tanto de las cosas muy pequeñas
como de las muy alejadas.
Los avances científicos que se sucedieron a partir del Renacimiento
permitieron el desarrollo de instrumentos
que alcanzaban cada vez un mayor poder de resolución.
Como resultado, la ciencia dispone hoy,
de una gama de aparatos que permiten adentrarse en el mundo microscópico.
Lupa de mano, lupa binocular,
microscopio petrográfico, óptico y electrónico.
La lupa de mano, por su fácil transporte,
está indicada sobre todo en las salidas de campo,
puesto que facilita la observación amplificada de seres vivos y rocas.
Aunque solo permite pocos aumentos,
es útil para ver detalles de seres vivos completos, de sus estructuras.
Particularidades de los troncos de diferentes árboles.
Los elementos que configuran las flores.
Arañas y detalles de su tela.
Transporte de objetos por hormigas.
Una mayor ampliación se consigue con la lupa binocular,
que permite observar pequeños animales completos, estructuras,
rocas o minerales con más precisión que con la lupa de mano.
Dispone de dos oculares móviles
adaptables a la distancia interpupilar del observador
y de un dispositivo para enfocar el objeto.
Con este instrumento es posible manipular la muestra
mientras se está observando.
El mayor poder de resolución de la lupa binocular frente a la manual,
compensa la desventaja de no ser un instrumento de campo.
Sin embargo, la verdadera revolución en el descubrimiento de lo invisible
comenzó con la aparición del microscopio,
puesto que este instrumento
nos proporciona aumentos superiores a los ya indicados,
y por lo tanto permite explorar un mundo desconocido.
Pero ¿cuál es su historia?
Se dice que el inventor del microscopio
fue un humilde fabricante de anteojos de Middelburg,
llamado Zacharias Janssen, nacido en 1588.
Hallazgo que probablemente se produjo de forma accidental.
Escritos de la época recogen referencias de este instrumento.
Galileo le decía a un colega:
"Con este tubo he visto moscas que parecían tan grandes como corderos
y he comprobado que están cubiertas de pelo
y tienen unas uñas muy afiladas mediante las cuales se sostienen
y andan sobre el cristal aunque estén patas arriba,
insertando la punta de las uñas en los poros del cristal".
El médico naturalista John Faber
en 1625 dio nombre al nuevo aparato, del que decía:
"Tomando como modelo el telescopio,
al tubo óptico que permite ver las cosas diminutas,
me he complacido en llamarle microscopio".
También hay que destacar en esta labor de investigación
a Robert Hooke y Anthony Van Leeuwenhoek,
exploradores de un mundo hasta entonces desconocido,
al que aportaron instrumentos fabricados por ellos mismos.
En este campo, los siglos posteriores vinieron marcados
por importantes avances tecnológicos que han hecho posible que hoy día
podamos disponer de microscopios ópticos,
que permiten realizar observaciones espectaculares.
Las lupas que hemos mostrado
posibilitan observar distintos ejemplares en su estado natural.
Sin embargo el fundamento físico que sustenta el microscopio óptico
exige una preparación específica de las muestras.
Para que éstas sean visibles es necesario que la luz las atraviese,
y por lo tanto hay que conseguir láminas muy finas
que colocaremos sobre un porta.
Para evitar la desecación de estas láminas
y facilitar el montaje de las preparaciones,
es preciso mantenerlas en pocillos con agua.
Una vez colocada la muestra en el porta, la protegemos con el cubre.
Debe evitarse la formación de burbujas de aire,
para lo que apoyamos primero un borde
y luego lo dejamos caer muy lentamente.
El resto del agua se elimina con papel de filtro.
Con este tratamiento perdemos la visión espacial
y nos queda reducida a una imagen plana.
Tengamos además muy presente
que el prensado al que la hemos sometido puede producir deformación,
aplastamiento, rotura de algunas estructuras, etc.
Situamos la preparación sobre la platina
y la sujetamos con las pinzas.
Por medio del espejo, el condensador y el diafragma
conseguiremos la iluminación adecuada para poder verla.
Una vez finalizada la preparación correcta de la muestra,
según hemos ido indicando,
tenemos que ajustar la parte óptica del microscopio
para que las imágenes sean lo más nítidas posible.
Los pasos a seguir son los siguientes:
Primero se sitúa el objetivo de menor aumento cerca de la preparación.
A continuación se mira por el ocular
y se va alejando lentamente girando el tornillo macrométrico hacia atrás.
Un enfoque más fino se consigue con el tornillo micrométrico.
Si queremos observar la muestra a mayor aumento
se pasa al siguiente objetivo
y se enfoca de nuevo girando el tornillo hacia atrás.
Hoy sabemos que lo que Hooke llamó células en el corcho,
son únicamente tabiques de separación de células muertas.
Ahora observamos células vivas de epithelius delirio y cebolla.
En una preparación de patata
encontramos fácilmente los granos de almidón.
Los cloroplastos podemos verlos en una muestra de lodea
situados en la periferia de la célula.
También en el alga espirulina
aparecen estos orgánulos con una forma licoidal.
Podemos observar los hongos
de cualquier material orgánico enmohecido.
Las estructuras filamentosas son las hifas,
mientras que los cuerpos globosos corresponden a los esporangios.
Algunos microorganismos que se desarrollan en el medio acuático,
como charcas, infusiones, etc.,
así como otros que forman parte del plancton,
pueden ser objeto de una interesante observación.
También podemos observar muestras de rocas con el microscopio óptico,
al que se le incorpora un prisma de Nicol,
quedando así transformado en el denominado microscopio petrográfico.
Las condiciones de observación de las muestras
se mejoraron apreciablemente a partir de la mitad del siglo pasado,
cuando se desarrollaron nuevas técnicas
de preparación de las mismas:
Tinción, fijación, inclusión y corte.
La tinción es una técnica que utilizó inicialmente colorantes naturales,
a los que se fueron añadiendo progresivamente los sintéticos,
y en particular los derivados de la anilina.
Un paso interesante fue el uso de colorantes vitales
empleados por primera vez por Pfeifer,
y que permiten la observación de organismos vivos.
Particularmente difícil resultó el estudio del tejido nervioso,
las neuronas se hicieron visibles con el método Goyi
que consistía en la impregnación de la muestra con cromato de plata.
Mediante esta técnica, nuestro nobel Ramón y Cajal
estableció en 1884 su teoría de la articulación por contigüidad.
Por último las técnicas de fijación, inclusión y corte de las muestras
mejoraron la duración y finura de las preparaciones.
Al inventarse los micrótomos,
los procedimientos antiguos como la maceración,
fueron sustituidos por el corte con estos instrumentos
y el uso de la parafina sirvió para incluir las muestras.
En los laboratorios de los centros escolares
la técnica más utilizada es la tinción,
que logra que algunas partes de la preparación
aparezcan más oscuras o de diferente color que otras,
con el fin de reconocerlas e identificarlas.
Estos son algunos de los colorantes más utilizados
en nuestros centros escolares.
Cuando queremos teñir una muestra,
basta ponerla en contacto con el colorante.
Muchas son las observaciones microscópicas
en que es recomendable e incluso imprescindible utilizar esta técnica.
Por ejemplo en la observación
de células epiteliales de la mucosa bucal.
Para ello rascamos con un palillo la cara interna de la mejilla
y el producto obtenido se deposita en un porta
sobre el que previamente se ha puesto una gota de agua.
Se extiende con el propio palillo,
se añaden unas gotas de azul de metileno,
y por último colocamos un cubre.
Igual de interesante resulta la observación de microorganismos
que viven en estanques o en infusiones preparadas al efecto.
En este caso utilizamos un colorante vital,
que impregnará la muestra por capilaridad.
Buenos resultados, por lo impactante de las imágenes,
se obtienen en la observación de mitosis
en células apicales de raíz de cebolla.
Para su preparación es necesario cortar
unos 3 milímetros del ápice de la raíz y teñir con orceína.
Este proceso de reproducción,
de difícil comprensión teórica para los alumnos,
se hace más accesible con la observación directa de sus fases.
Se coloca un cubre y sobre él unas tiras de papel de filtro.
Se presiona con el dedo pulgar de forma enérgica y cuidadosa.
Así podemos ver las células de la muestra
que hemos captado en diversos estados de su división mitótica.
En algunos casos es importante observar células vivas,
sin embargo las técnicas de tinción empleadas en microscopía
suelen ser letales a corto plazo.
Debido a que tanto las células vivas como sus estructuras
son casi por completo transparentes a la luz,
ya que el 70% de las mismas es agua,
ha sido necesario el desarrollo de un nuevo microscopio
que se conoce con el nombre de microscopio de contraste de fase.
Se fundamenta en la diferencia que existe
entre el índice de refracción de las estructuras biológicas
frente a las del medio que las rodea.
Esta característica hace innecesaria la tinción.
Otra variante de los instrumentos de observación
es el microscopio de fluorescencia,
que se emplea con muestras que tienen esta propiedad,
bien de forma natural
o inducida al haberles añadido colorantes fluorescentes.
Suele emplearse en inmunología,
por ejemplo para observar algunos anticuerpos fluorescentes.
Como respuesta a la necesidad de observar la ultraestructura celular,
se inventaron los microscopios electrónicos,
cuyo fundamento físico
es totalmente diferente al de los microscopios ópticos,
ya que en lugar de luz se utiliza un haz de electrones.
La obtención de imágenes se fundamenta
en que las áreas de la muestra
que permiten la transmisión de electrones aparecen claras
y las que no, oscuras.
En este aparato las lentes se sustituyen con electroimanes
y todo el sistema opera en el vacío.
Existen tres tipos del microscopio electrónico.
El de transmisión,
que necesita trabajar con cortes extremadamente finos.
El de barrido, que nos proporciona imágenes tridimensionales.
Y el de alta resolución, con el que es posible ver cortes más gruesos.
Los distintos instrumentos ópticos
nos han permitido conocer aspectos inéditos de una misma realidad.
Los avances tecnológicos
hacen posible la superación de los límites de los aparatos ópticos.
¿Hasta dónde podrá llegar la imaginación del ser humano
en la búsqueda de lo invisible?