Historia badań mikroskopowych

Do tej pory metoda mikroskopowa jest szeroko stosowana do oznaczania patogenów..

Mikroskop - To prawdopodobnie najczęstsze narzędzie biologiczne. Mikroskop wprowadził wiele nowych i specyficznych do biologii, z jego pomocą stworzono specjalną sekcję nauki o życiu - mikroskopijną anatomię zwierząt i roślin (cytologia i histologia). W ten sposób odkryto nowe pole widzenia. Mikroskop, jak często mówią naukowcy, „udostępnił nowy świat do obserwacji”. Obserwacje mikroskopowe, po odkryciu żywej komórki, wymusiły gwałtowną zmianę poglądów na naturę materii. Ale ponad dwa wieki zajęło stworzenie żywej komórki jako elementarnej struktury. Z tych powodów historia odkrycia i udoskonalenia mikroskopu jako urządzenia fizycznego jest szczególnie interesująca dla historii biologii, i to właśnie zostało podkreślone w pracy E.M. Vermel „Historia doktryny komórki”.

Równolegle z historią odkrycia i udoskonalenia mikroskopu E.M. Vermel wykorzystuje pewne fakty z historii powstawania takich ogólnych metod biologicznych, jak opis, obserwacja, porównanie i systematyzacja..

W czasach starożytnych soczewki optyczne nie były znane. W tym czasie optyka geometryczna nie istniała, więc naukowcy nie byli w stanie nawet wyjaśnić działania okularów. Soczewka optyczna została wynaleziona dopiero pod koniec XIII-początków XIV wieku. i był używany jako okulary, natychmiast zyskał szerokie praktyczne zastosowanie. Wszelkie próby ustalenia tożsamości wynalazcy okularów przez naukowców pozostają nierozstrzygnięte. Jedyne, co można powiedzieć wyraźnie - okulary zostały wynalezione we Włoszech, w Wenecji lub Padwie - ówczesnych ośrodkach przemysłu szklarskiego. Były to soczewki używane w nadwzroczności osoby. Wklęsłe szkło eliminujące krótkowzroczność pojawiło się dopiero w XVI wieku..

Pierwsze badania naukowe, w których zastosowano soczewki (lupy), należą do entomologów Thomas Moffet i Georg Gufnagel (1589-1590). Pierwszy z nich badał małe kleszcze (0,2-0,4 mm), w szczególności wyraźnie ustalił różnice między świerzbem a roztoczami serowymi. W tym samym okresie opisano tak złożony proces jak ruch hemolimfy wszy.

Lupa lub, jak się później nazwano, „proste mikroskopy”, były również wykorzystywane przez założyciela biologii mikroskopowej Anton van Levenguk (1632-1723). Przygotował soczewkę, która powiększyła 300 razy i pomogła badać żywe przedmioty i badać ich strukturę.

Warto zauważyć, że idea instrumentu optycznego umożliwiła wyraźne widzenie pojedynczych bardzo małych obiektów, została wyrażona już w XIII wieku. naukowiec i filozof Roger Bacon, a także w XV-XVI wieku. powtórzyli to nie raz inni wybitni naukowcy i myśliciele: Leonardo da Vinci (1452-1519), Jerome Fracastoro (1478-1553), Diggs i wielu innych. Jednocześnie idea istnienia stworzeń niewidocznych dla prostego oka - czynników wywołujących choroby zakaźne (Fracastoro i in.) Została wyrażona z pełną jasnością. Pomysł ten został wyrażony 125 lat przed dziełem Levenguka, ale był uzasadniony teoretycznie i był w swej istocie fantastyczny.

Już w XVI wieku. Wyrażono pomysł stworzenia urządzenia optycznego składającego się z dwóch, a nie jednego obiektywu. Wśród matematyków i fizyków był on dość rozpowszechniony, chociaż praktycznie nie został zrealizowany, prawdopodobnie z powodu trudności technicznych..

Dopiero na początku XVII wieku. G. Galileo najpierw zbudował teleskop, a następnie (w 1609 r.) Mikroskop. Do niedawna zaszczyt stworzenia pierwszego mikroskopu przypisywano Hansowi i Zaharowi Jansenowi w Middelburgu, wynalazek ten datowany jest na 1590 rok. Informacje te najwyraźniej należy uznać za błędne. Dokumenty potwierdzające to stwierdzenie, jak się okazało, nie są wiarygodne. Powszechnie wiadomo, że jako pierwszy zbudowano „teleskop naziemny”, zwany „holenderskim” lub „galilejskim”, a później teleskopem. Uważa się, że „fajka ziemna (luneta) została wynaleziona osobno przez Lipsgray i Metsius w Holandii (1608) i Galileo (1608-1609) we Włoszech.

Pierwszy mikroskop (powstał jako modyfikacja teleskopu, o czym świadczą wiarygodne dowody) został zbudowany w latach 1609–1610 przez samego Galileusza - soczewkę wypolerował dla niego mistrz Bazzi, który zrealizował wszystkie plany wynalazcy. Złożony mikroskop składał się z soczewki, która dawała naprawdę powiększony i odwrócony obraz małego obiektu i okularu.

Pierwszy mikroskop Galileusza był długą rurką i był bardzo niewygodny w użyciu. Nikt nie używał tego mikroskopu do prac naukowych, został zgubiony, ale zyskał sławę. Wkrótce podobne mikroskopy powstały w Holandii. Następnie Holender, fizyk i astronom na dworze angielskiego króla Jakuba I, został zaprojektowany przez Corneliusa Drebbela (1617-1619) pod mikroskopem. Trudno powiedzieć, czy wykonano go na modelu holenderskiego mikroskopu, czy Drebbel zbudował własne urządzenie zgodnie z danymi uzyskanymi z mikroskopu Galileo. Ten ostatni jest uważany za jeszcze bardziej prawdopodobny. Mikroskop Drebbel różni się od mikroskopu Galileo tym, że został zbudowany zgodnie z typem tubusu Keplerowskiego, to znaczy miał wypukłe soczewki zarówno obiektywu, jak i okularu. Ten pierwszy mikroskop Drebbel również nie był używany w pracach naukowych i zaginął, ale to mikroskopy tego typu wkrótce stały się dość rozpowszechnione.

Złożony mikroskop powstał jako modyfikacja teleskopu (spyglass) i został zaprojektowany kilka lat po jego pojawieniu się, ale ich dalsze losy nie są takie same. Znaczenie teleskopu było jasne dla środowisk rządzących Holandii, Belgii i Włoch, próbowali nawet sklasyfikować wygląd tego narzędzia. Oczywiste zastosowanie teleskopu w sprawach wojskowych, nawigacji, astronomii zwróciło na niego wielką uwagę, a produkcja teleskopów i teleskopów natychmiast stała się powszechna. Jednak przez długi czas patrzyli na mikroskop jako zabawną zabawkę. Sam Drebbel wraz ze swoim zięciem Kufflerem uruchomili produkcję takich „złożonych mikroskopów”, były one szeroko reklamowane i szybko rozprzestrzeniły się w całej Europie.

W 1624 r. Galileusz znacząco poprawił swój mikroskop, który mógł już być stosowany w praktyce. Był znacznie mniejszy niż pierwszy model i oczywiście dał maksymalny wzrost 35-40 razy. W 1624 r. Galileusz zaprezentował swój mikroskop Akademii Wnikliwych w Rzymie, której był członkiem. Już w 1625 roku członek Akademii Stelluti opublikował swoje spostrzeżenia na temat budowy narządów pszczół wykonanych pod mikroskopem. W szczególności po raz pierwszy zobaczył i opisał fasetowaną strukturę oka owadów. F. Cesi (1628) użył mikroskopu Galileo, badając sporangie paproci i opisał za pomocą zarodników, biorąc pod uwagę ich nasiona.

Termin „mikroskop” został po raz pierwszy użyty przez Johanna Fabera w 1625 r. W liście do księcia F. Cesi, proponującym tak zwany instrument Galileusza, przeznaczony (w przeciwieństwie do teleskopu) do badania małych obiektów. Termin ten nadal istnieje i jest mocno używany. Jednak liczba badaczy używających mikroskopu w XVII wieku była bardzo niewielka i od czasu do czasu uciekali się do niego..

W Niemczech mikroskopy były produkowane w dużych ilościach przez warsztaty zabawkarskie (rzemieślnicy z Norymbergi), a ponieważ były wykonane z tektury i drewna, były tanie.

W Anglii na początku XVIII wieku. były one nieco bardziej skomplikowane, w szczególności miały śrubę makroskopową i były wykonane z brązu, jednak mikroskopy te były bardzo drogie - do 40 funtów. Optyka tych mikroskopów pozostała dość prymitywna: soczewki dawały znaczną aberrację chromatyczną i sferyczną, więc przy znacznych powiększeniach obraz był nieekspresyjny. Gotowe kolekcje preparatów, które składały się z suszonych małych owadów (wszy, pcheł, główek much itp.), A także różne dodatkowe urządzenia: mikroakwaria, zaciski do trzymania narybku, dzięki czemu można zobaczyć ruch krwi w naczyniach itp., Były zwykle dodawane do wszystkich mikroskopów. .p..

„Mikroskopijny amatorstwo” miało miejsce w XVIII wieku. dość powszechne. Wiele rycin arystokratycznych salonów tego czasu pokazuje, jak osoba siedząca przy stole bada coś pod mikroskopem..

Pod koniec XVIII wieku. Mikroskop został już stworzony wyłącznie przez profesjonalnych mistrzów, którzy znacznie go ulepszyli. Centrum przemysłu mikroskopowego stanowił Londyn (warsztat Johna Keffe), skąd mikroskopy były dystrybuowane na całym świecie. Obiektywna ocena mikroskopów z tamtych czasów wskazuje, że dały one już zadowalający obraz, a nawet bardzo małe struktury (do 5 mikronów) można zobaczyć z ich pomocą..

Aberracja w żadnym wypadku nie jest uderzająca, co osiągnięto dzięki wprowadzeniu pierścieniowych membran, które odcinają promienie krawędzi.

Powiększenie mikroskopów w XVIII wieku. były bardzo różnorodne. Wyprodukowano systemy ze wzrostem zakresu od 10 do 150 razy, ale znaleziono również znacznie więcej. Jednak ich rozdzielczość nie była duża, więc duże wzrosty były w rzeczywistości iluzoryczne. Interesujące jest to, że teoretyczne obliczenia soczewek i okularów były już dobrze opracowane (Biker, Kepler, Euler, Huygens i wiele innych), jednak zaobserwowano znaczące trudności, w szczególności trudne było centrowanie soczewki.

Mikroskopy - miłośnicy dokonali wielu interesujących i ważnych odkryć. Należy do nich słynny Anton Van Levenguk - kupiec produkcyjny. Obserwacje Antona Van Levenguka były tak systematyczne i wieloaspektowe, że dziś powinny stać się badaniami naukowymi, które zapoczątkowały naukę o organizmach mikroskopijnych. Levenguk przechowywał swoje obserwacje przez 50 lat i przekazywał je korespondencji do Royal Society w Londynie. Następnie listy zostały wydrukowane przez Levenguka w osobnej książce „Secrets of Nature” (1696), a sam autor już w 1680 roku został wybrany członkiem Royal Society.

Prace Levenguka przyciągnęły poważną uwagę współczesnych, ponieważ stanowią cenny wkład w naukę, dając silny bodziec do dalszych badań. Levenguk użył dwuwypukłych soczewek, które sam wypolerował i włożył do płytek. Te szkła powiększające („prosty mikroskop” lub łupież) ledwie osiągnęły rozmiar główki szpilki, ich użycie wymagało znacznej sztuki i doskonałego widzenia.

Levenguk osiągnął tak duże wzrosty, że mógł nawet zobaczyć czerwone krwinki (ich średnica u ludzi wynosi 7-8 mikronów, czyli 0,007 milimetra). Najbardziej znanym było odkrycie mikroskopijnych stworzeń, które nazwał orzęskami (od słowa Infusum, co po łacinie oznacza „napar”).

Odkrycie Levenguka przyciągnęło uwagę nie tylko ówczesnych naukowców, ale także całego społeczeństwa kulturowego. Wielu amatorów było tak poważnie zaangażowanych w obserwacje mikroskopowe, że sami dokonali szeregu ważnych odkryć, które trafiły do ​​nauki. Szczególnie popularne były ilustrowane książki prawnika Martina Ledermüllera (1719–1769). Jedna z książek ma charakterystyczny tytuł: „Mikroskopijna zabawa dla oka i duszy” (1762). Tacy amatorzy-badacze, nie ustalając konkretnego celu, opisali szeroką gamę obiektów. Przyniosły ogromne korzyści, wzbogacając naukę o informacje o niższej formie żywych istot. Zainteresowania te sprzyjały badaniom mikroskopowym.

Wraz z A. Levengukiem należy wymienić takie nazwiska, jak M. Malpigi (1671-1675), Swammerdam (1737), K.F. Wilk (1749-1769). Położyli podwaliny pod mikroskopię naukową i wzbudzili zainteresowanie tą dziedziną wiedzy, dlatego zasługują na wielki szacunek. Już w XVIII wieku. wielu wybitnych naukowców zrozumiało, że dziedzina badań mikroskopowych jest złożona właśnie ze względu na oryginalność i specyfikę swoich obrazów. Ciekawe przemyślenia na ten temat przedstawiają jeden z włoskich przyrodników z XVIII wieku. - Felix Fontana (1723-1805). Zauważył, że każdy może patrzeć przez mikroskop, ale jednostki mogą opisywać to, co widzą (1781). Te głębokie słowa pozostają aktualne. F. Fontan wyraźnie wskazuje, że wszystkie nasze myśli na temat różnych obiektów opierają się na porównaniach i porównaniach, ale ponieważ mikroświat jest absolutnie różnorodny, korzystanie z pomysłów uzyskanych z obserwacji makrokosmosu jest dość niebezpieczne, tym bardziej, że „obraz otwarty przez mikroskop może być odpowiedni jednocześnie na różne tematy ”. Stwierdzenia te umieszczono w specjalnej części książki F. Fontana, zatytułowanej „O błędach mikroskopowych, które występują podczas obserwacji mikroskopowych”. W procesie mikroskopowego badania organizmów ustalono fakty wielu błędów. Nawet w podstawowym pytaniu o naturę i strukturę komórki napotykamy wiele sprzeczności. Powstaje pytanie: nie zależy to od niedoskonałości technologii mikroskopowej i jej niewystarczająco szybkiego postępu. Nie jest to jednak do końca prawda. Okazuje się, że mikroskop - główne narzędzie badawcze - prawie nie ograniczył obserwacji biologicznych.

W zdecydowanej większości przypadków urządzenia optyczne zapewniały duże możliwości zastosowania..