Desde los albores de la humanidad han sido fundamentales los
descubrimientos y la evolución de la tecnología junto a ellos, los
cuales han influido en las diferentes perspectivas que se han
utilizado para analizar la vida.
June Almeida, la científica que descubrió los coronavirus
La posibilidad de observar el mundo bajo un microscopio ha abierto
grandes puertas al mundo de la ciencia. Durante años, estos equipos
eran imprecisos y difíciles de fabricar, hasta que a finales del
siglo XIX, en 1877, Ernst Abbe, que publicó por encargo de Carl
Zeiss su teoría del microscopio, que daba la primera base
matemática y óptica a la producción de equipos.
Importancia e historia de la microscopía
La microscopía es una herramienta esencial en la investigación
científica, que nos permite observar y analizar muestras a un nivel
microscópico que es invisible a simple vista. A lo largo de los
años, la microscopía ha experimentado avances significativos en
tecnología y técnicas, lo que resulta en una amplia gama de
aplicaciones en diversos campos científicos.
La microscopía juega un papel crucial en diversas disciplinas
científicas, como la biología, la medicina, la ciencia de los
materiales y la ingeniería. En biología, se utiliza para observar
estructuras celulares y moleculares, interacciones entre células y
el estudio de procesos biológicos. En medicina, la microscopía se
utiliza para diagnosticar enfermedades y desarrollar tratamientos. La
ciencia de los materiales se basa en la microscopía para investigar
las propiedades y características de los materiales, mientras que la
ingeniería la utiliza para el control de calidad, las pruebas y la
inspección de componentes y productos.
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.
La historia de la microscopía óptica se remonta al siglo 17
cuando el científico holandés Antonie van Leeuwenhoek desarrolló
el primer microscopio práctico. Leeuwenhoek utilizó un microscopio
simple que consistía en una sola lente para observar organismos
microscópicos, incluyendo bacterias y protozoos. Su trabajo allanó
el camino para el desarrollo de microscopios ópticos más avanzados,
incluidos los microscopios compuestos, que utilizan múltiples lentes
para magnificar objetos.
Ernst Karl Abbe
En el siglo 19, los avances en la fabricación de lentes y el
desarrollo de la teoría de difracción de Abbe por Ernst Abbe
permitieron la creación de microscopios de alta resolución. Estos
microscopios utilizaron lentes de inmersión en aceite y sistemas de
iluminación mejorados para lograr un mayor aumento y resolución.
En el siglo 20, la introducción de la microscopía electrónica y
otras técnicas de imagen amenazaron con hacer obsoleta la
microscopía óptica. Sin embargo, los avances en tintes
fluorescentes y técnicas como la microscopía confocal (que emplea
una técnica óptica de imagen para incrementar el contraste y/o
reconstruir imágenes tridimensionales) y la microscopía de súper
resolución (que permiten obtener imágenes con mayor resolución que
la resolución máxima ) han renovado el interés en la microscopía
óptica y han ampliado sus capacidades.
Con la ayuda de la microscopía, los investigadores pueden
visualizar y analizar muestras con alta resolución y precisión, lo
que les permite hacer nuevos descubrimientos y avances en sus
respectivos campos.
7 grandes descubrimientos científicos gracias a
los microscopios
1. LA NEURONA, ESTRUCTURA BÁSICA DEL SISTEMA NERVIOSO
Las neuronas
En 1906 Santiago Ramón y Cajal recibió el Premio Nobel de
Fisiología y Medicina por su Doctrina de la neurona, según la cual
el cerebro está compuesto por estas células independientes y
funcionales, y no una red de transmisión de impulsos nerviosos, como se creía hasta ese momento.
Para visualizar las neuronas, Ramón y Cajal utilizó una técnicas
de tintado en una célula de cada cien lo que le permitió aislar las
neuronas y demostrar a través del microscopio que estaban separadas.
2. IDENTIFICACIÓN DE LA ENFERMEDAD DEL ALZHEIMER
El mismo año que Ramón y Cajal recibió el Nobel, Alois
Alzheimer presentó en la XXXVII Conferencia de Psiquiatría del
Sudoeste Alemán en Tübingen, un estudio en el que se hacía
referencia por primera vez a una enfermedad de la corteza cerebral.
Esta enfermedad, que se conocería posteriormente como Alzheimer,
presentaba diversos síntomas como pérdida de memoria,
desorientación y demencia, causas directamente relacionadas con
cambios en la estructura de la corteza cerebral observados a través
del microscopio.
3. PRIMER ESTUDIO MICROSCÓPICO DE CÉLULAS VIVAS
Actualmente el microscopio de contraste de fases en una de las
herramientas más utilizadas para el estudio de estructuras celulares
ya que evita la tinción de los tejidos y, por lo tanto, mantiene las
células vivas. Esto permite realizar análisis más fiables y
exactos con buena resolución. Hasta 1932, este tipo de microscopio,
desarrollado por Frits Zernike, no existía y todos los estudios
debían realizarse con muestras de tejidos muertos. Zernike aceleró
con esta técnica muchos años de investigación científica
4. VIRUS DE PAPILOMA COMO CAUSA DEL CÁNCER DE CUELLO DE ÚTERO
Dos imágenes del virus del papiloma humano
En 1983 Harald Zur Hausen descubrió que el virus del papiloma
humano, una enfermedad de transmisión sexual, era un factor
necesario en el desarrollo de casi todos los cánceres cervicales.
Zur Hausen logró aislar bajo el microscopio
dos cepas del virus responsables del 70% de los cánceres en el
cuello del útero.
Gracias a su trabajo, hoy se dispone de vacunas que evitan un
número importante de infecciones relacionadas con el virus del
papiloma humano.
5. PRIMER ANÁLISIS DE PROTEÍNAS EN CÉLULAS VIVAS
Sesenta y dos años más tarde del descubrimiento de la técnica
de contraste de fases, en 1994 el mundo científico dio un importante
paso en el estudio de las células vivas gracias al descubrimiento de
la proteína verde fluorescente por
parte de Martin Chalfie, Osamu Shimomura y Roger Y. Tisen. Esta
proteína emite bioluminiscencia en procesos que antes era invisibles
para el ojo humano, como el desarrollo de las neuronas, la evolución
de las células cancerosas o la
proliferación del virus del SIDA, entre otros. Gracias a su
descubrimiento a través del microscopio se ha logrado un importante
avance en la biología y medicina modernas.
6. LAS APLICACIONES DEL GRAFENO EN LA ELECTRÓNICA
Konstantín Novosiólov y Andréy Gueim revolucionaron el mundo de
la electrónica en 2004 cuando ganaron el Premio Nobel de Física por
su descubrimiento a escala microscópica de las propiedades del
grafeno: transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico
y conductor de la electricidad mejor que ningún otro metal conocido.
Su uso todavía no está muy extendido, pero varios países trabajan
en las aplicaciones que puede tener el grafeno en los próximos años,
como el incremento de la velocidad de cables de fibra óptica, el
desarrollo de superbaterías o de pantallas táctiles flexibles más
resistentes.
7. LA LLEGADA DE LA SUPERRESOLUCIÓN
Durante años se pensó que la microscopía óptica tenía un
límite a partir del cual no se podía conseguir más resolución.
Eric Betzig, Stefan W. Hell y William E. Moerner rompieron con esta
idea gracias a su introducción de la microscopía de
super-resolución, que permite observar moléculas dentro de células
vivas a una escala nanométrica. Gracias a esta técnica, que les dio
en 2014 a sus inventores un Premio Nobel de Química, pueden
estudiarse al nivel más avanzado
Enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson. ZEISS ha aplicado
esta tecnología en el desarrollo del primer microscopio de
súper-resolución del mercado, el sistema ELYRA.
Más de 30 premios Nobel han utilizado los microscopios de ZEISS
para cambiar el mundo científico. Los años han demostrado que la
microscopía es una tecnología instrumental clave, tanto para la
industria de la alta tecnología como para la investigación en
ciencias de la vida.
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