Microscopio: breve historia

El microscopio fue inventado en el año 1610 por Zacharias Janssen aunque también hay quien afirma que fue Galileo Galilei el verdadero autor.

Este primer instrumento era un microscopio óptico en el que gracias a la refracción podía obtener un gran aumento gracias a dos lentes.

A mediados del siglo XVI, Anton van Leeuwenhoek será quien describa protozoos, glóbulos rojos, bacterias y espermatozoides gracias a microscopios que él mismo construía tallando pequeñas esferas de cristal que no superaban el milímetro de diámetro.

Gracias a este invento Robert Hooke logró observar en el año 1665 un pequeño trozo de corcho y observó que este era poroso y que cada cavidad formaba una especie de pequeñas celdas. Esta fue la primera vez que se observaron células muertas. Tiempo más tarde Marcello Malpighi será quien estudie por primera vez tejidos vivos en microscopio.

Ya en el siglo XIX, comienzan a fabricarse microscopios acromáticos que mejorarán notablemente las imágenes obtenidas.

En el año 1931, Max Knoll y Ernst Ruska desarrollaron el primer microscopio electrónico de transmisión con el que se consigue aumentos de 100.000X. Recién en el año 1942 se crea el microscopio electrónico de barrido.

• Historia del microscopio detallada
• Las lentes de aumento
• Microscopio compuesto
• El microscopio de Zacharias Janssen
• Las primeras observaciones microscópicas Robert Hooke
• El microscopio de Antonie van Leeuwenhoek
• Aberraciones ópticas de los primeros microscopios
• Siglo XX – La Nueva Microscopía
• Cronología de la historia del microscopio

Microscopio del año 1751

Historia del microscopio detallada

La historia del microscopio comienza a finales del siglo XVI, con el diseño de Zacharias Janssen. Desde este punto de vista se tiene en cuenta como punto inicial del microscopio el desarrollo del microscopio compuesto. Es decir, de aquel que combina más de una lente para lograr los aumentos.

Los microscopios simples, se utilizan desde el siglo XIII, pero solo utilizan una sola lente para lograr los aumentos y más comúnmente se los conoce como lupas.

Las lentes de aumento

La fabricación de lentes no es algo nuevo sino que data de mucho tiempo atrás cuando las primeras civilizaciones poblaron el mundo.

La lente más antigua que aún se conserva es conocida como lente de Nimrud y fue fabricada por los asirios (Mesopotamia) cerca del 750 a.C.

En general, en la antigüedad las lentes eran utilizadas para encender fuego mediante la concentración de los rayos de luz, para decoración y por supuesto, para observar objetos de forma aumentada.

Además de lograr aumentos con lentes, se conseguía también con otros medios menos sofisticados como por ejemplo, rellenar esferas de vidrio para poder observar a través de ellos. Esa técnica fue desarrollada en Roma mientras que en china se utilizaba rellenar tubos con agua.

Sea como sea, los primeros intentos de aumentar las imágenes brindaban muy pocos aumentos y recién a finales del siglo XIII se aprecian avances significativos al fabricar las primeras lentes para usar en gafas. Ya a partir de ese momento, la evolución en la fabricación de lentes va a dar lugar a la invención del telescopio y el microscopio.

Microscopio compuesto

No se sabe con certeza quién fue el primero que fabricó un microscopio compuesto pero la mayoría de las fuentes atribuyen este invento a Zacharias Janssen en el año 1590. Sin embargo, no hay que olvidar que no son pocos los que afirman que fue Hans Lippershey el inventor de este. Unos años más tarde, y sin saber acerca de los aparatos inventados por Janssen o Lippershey, Galileo Galilei desarrolló un microscopio óptico, el Ochiollino, en el año 1609. Este aparato conseguía unos 30x de aumento al combinar una lente cóncava con una convexa.

Diez años más tarde, Cornelius Drebbel crea un microscopio que lleva dos lentes convexas. Como se puede ver en un corto período de tiempo comienzan a desarrollarse diversos tipos de microscopio que si bien eran rudimentarios eran un verdadero prodigio para la época en que fueron creados.

Lo único que está claro es que el microscopio compuesto se inventó entre los años 1590 y 1620. Fue en el año 1625 cuando se utilizó la palabra microscopio para este nuevo invento y fue bautizado así por Giovanni Faber.

El microscopio de Zacharias Janssen

En 1590 Zacharias Janssen trabajaba con su padre en la fabricación de lentes y un día tuvo la idea de utilizar un tubo y colocar dos lentes en él. Cuando realizó observaciones notó que podía incrementar el tamaño de la muestra de una manera significativa

entre 3x y 9x según la distancia de las lentes.

Este simple tipo de microscopio funciona de una manera muy similar, por no decir idéntica, a los actuales microscopios compuestos. Una lente tiene la función de ser objetivo y una segunda, trabaja como ocular. Con este aparato se demostró que una imagen aumentada con una lente puede ser aumentada nuevamente con una segunda lente.

Las primeras observaciones microscópicas Robert Hooke

A pesar de la calidad del invento es muy probable que Zacharias Janssen no se haya percato de lo útil que sería ese aparato para las investigaciones científicas. De hecho, debieron pasar varias décadas para se publique una obra destinada a ilustrar y detallar observaciones hechas con microscopios sobre plantas y animales. Ese libro lleva el nombre de Micrographia su autor es Robert Hooke y fue publicado en el año 1665.

En este libro Micrographia se detalla por primera vez como son vistos a escala, plantas, insectos, etc. Uno de los aportes más importantes de este libro es la idea de Robert Hooke de denominar células a las estructuras que observó en una lámina de corcho.

Algunas de las ilustraciones que están en el libro llegan a unos 50x de aumento. Hooke también realizó un aporte al microscopio y fue la idea de usar iluminación sobre las muestras. Para ello, se ayudó con una vela pero fue el predecesor al actual sistema de foco y condensador de luz.

El microscopio de Antonie van Leeuwenhoek

Un gran avance en las técnicas microscópicas logró Antonie van Leeuwenhoek cuando logró fabricar lentes con los cuales se podían obtener unos 200x de aumento.

Antonie van Leeuwenhoek era un comerciante de telas pero su necesidad de examinar los tejidos con los que trabajaba lo llevó a la idea de fabricar lentes de gran aumento para poder inspeccionar las telas y verificar la calidad de las mismas.

Si bien, Leeuwnhoek creó microscopios simples (solo usaban una lente) estos tenían un poder de aumento muy superior a los microscopios compuestos de la época. Además, tenía la ventaja de que no presentaba problemas de aberración cromática.

Celoso de su invento, Antonie van Leeuwenhoek no reveló su técnica de fabricación de lentes pero sí, divulgó sus descubrimientos. Entre sus aportes más importantes tenemos, los glóbulos rojos de la sangre, las fibras musculares y bacterias. Dada la importancia de sus contribuciones se lo conoce como el padre de la microbiología.

Aberraciones ópticas de los primeros microscopios

Durante dos siglos, los microscopios compuestos no se vieron libres de aberraciones ópticas que disminuía notablemente la calidad de las imágenes. Esto los hacía en instrumentos no muy bien vistos por los científicos.

Las dos principales aberraciones ópticas que presentaban eran:

• Aberraciones cromáticas: los rayos de luz de distinta longitud de onda convergían en puntos distintos.
• Aberraciones esféricas: los rayos incidentes convergen en puntos distintos a consecuencia de la curvatura de la lente.

En el año 1730, Chester Moore Hall logró corregir de manera significativa la aberración cromática al combinar lentes. Chester Moore Hall tenía interés en reducir la aberración cromática en telescopios pero pronto vio cómo su invento se utilizó también en binoculares y microscopios.

Para corregir la aberración esférica debieron pasar unos 100 años más. Fue Joseph Jackson Lister quien perfeccionando la idea de Moore Hall logra corregir la aberración esférica.

Es recién a partir de esa época cuando comienzan a fabricarse lentes acromáticas de calidad. Este progreso hizo que los microscopios comiencen a brindar imágenes de calidad para las investigaciones científicas y así se convirtió en un aliado de los científicos.

Ya a partir de aquí, comienza a acelerarse la evolución de los microscopios y a medida que se hicieron más populares comenzaron a crearse muchas empresas dedicadas a la fabricación de los mismos. Los fabricantes más importantes de microscopios se ubicaban en Inglaterra y Alemania.

En el año 1176, Jeremiah Sisson fabricó el primer microscopio que permitía cambiar de objetivo girando un disco (lo que se conoce como revólver). Esta modificación fue copiada por otros como Ernst Leitz (la actual empresa Leica).

En 1913, Leica fabricó el primer microscopio binocular con buena calidad de imagen.

Sin embargo, fue la empresa Carl Zeiss la que mayores innovaciones trajo al mundo de la fabricación de microscopios gracias a que contaba con el físico Erns Abbe. Este fue quien sentó las bases de la óptica moderna. Con un científico por detrás, estos microscopios se construyen bajo bases teóricas certeras y dejan de hacer en base a prueba y error.

Justo en esa época Otto Schott desarrolló técnicas para obtener distintos tipos de ópticas que permitieron hacer realidad algunos de las teorías desarrolladas por Ernst Abbe. Ya en 1884, Otto Schott y Carl Zeiss crean la empresa Schott AG que tenía por fin fabricar lentes de gran calidad para los microscopios de Carl Zeiss.

Ya antes de finalizar el siglo XIX, se logró alcanzar los límites de resolución máximos posibles para los microscopios ópticos. Ya en el siglo XX, la microscopía se centra en desarrollar nuevas técnicas que no utilicen luz visible.

Siglo XX – La Nueva Microscopía

Uno de los grandes descubrimientos de Ernst Abbe fue demostrar que la longitud de onda de la luz es proporcional a la resolución del microscopio óptico. Así llegó a demostrar que la mínima distancia que un microscopio óptico puede llegar a mostrar es de 0,25 micrómetros.

Esto implica que para lograr captar distancias inferiores a 0.25 micrómetros es necesario utilizar señas de baja longitud de onda como por ejemplo, rayos UV, rayos X o electrones.

Ya en el año 1904, Carl Zeiss pone a la venta los primeros microscopios de luz ultravioleta que eran capaces de multiplicar la resolución de los microscopios ópticos.

El microscopio de rayos X llegó en el año 1951 cuando los físicos Ellis Coslett y William Nixon lo construyeron.

Sin embargo, el avance más importante de la microscopía durante el siglo XX fue la invención del microscopio electrónico. En estos, la muestra no se ilumina con luz visible sino que se le emite un haz de electrones. En el año 1931, Ernst Ruska y Max Knoll fabrican el primer microscopio electrónico con el que se logra un aumento de 1.000.000x.

Durante el siglo XX, hubo avances sobre el microscopio óptico que estuvieron relacionados con la forma de iluminar las muestras. Así se crearon los microscopios de contraste de fases, el microscopio de fluorescencia y el microscopio de contraste de interferencia diferencial.

Cronología de la historia del microscopio

1590: Zacharías Janssen construye el primer microscopio compuesto. Es decir, utilizó varias lentes para lograr imágenes aumentadas.

1609: Galileo Galilei crea su propio microscopio compuesto, lo llamó occhiolino, combinando una lente cóncava y una lente convexa. Con este microscopio logro 30x.

1619: Cornelius Debbel crea un microscopio compuesto con dos lentes convexas.

1625: Giovanni Faber es el primero en llamar microscopio al nuevo aparato creado para aumentar las imágenes.

1665: Robert Hooke publica el primer libro donde aparecen imágenes microscópicas. Este libro se llamo Micrographia.

1676: Antoine van Leeuwenhoek crea un microscopio simple (lleva una sola lente) y logra aumentos de 200x un verdadero prodigio para su época.

1730: Chester Moore Hall corrige la aberración cromática combinando lentes.

1850: Jackson Lister corrige la aberración esférica.

1876: Jeremiah Sisson fabrica el primer microscopio que lleva un revólver (disco para cambiar de objetivo).

1904: Carl Zeiss pone en venta los primeros microscopios de rayos ultravioleta

1913: Leica fabrica el primer microscopio binocular que brinda una buena calidad de imagen

1931: Erns Ruska y Max Knoll construyen el primer microscopio de electrones

1951: Ellis Coslett y William Nixon construyen el primer microscopio de rayos X

2012: La Universidad Victoria de Canadá desarrolla el microscopio electrónico más avanzado del mundo. Este equipo logra un aumento de 20.000.000x.