Mikroskoobi lühiajalugu

Sellel renessansiajal tuntud ajaloolisel perioodil pärast "pimedat" Keskaeg, leidsid aset trükkimine, püssirohi ja meremeeste oma kompass, millele järgneb Ameerika avastamine. Sama tähelepanuväärne oli valgusmikroskoobi leiutis: instrument, mis võimaldab inimese silmal läätse või läätsede kombinatsiooni abil jälgida pisikeste objektide suurendatud pilte. See tegi nähtavaks maailmade põnevad detailid.

Juba ammu, uduses registreerimata minevikus, korjas keegi keskelt kui servadest paksema läbipaistva kristalli, vaatas selle läbi ja avastas, et see paneb asjad suuremaks paistma. Keegi leidis ka, et selline kristall fokusseerib päikesekiiri ja süütab pärgamenditüki või riidetüki. Luubid ja "põlevad klaasid" või "luubid" on mainitud esimese sajandi A Rooma filosoofide Seneca ja Plinius Vanema kirjutistes. D., kuid ilmselt ei kasutatud neid palju enne prillid, 13. sajandi lõpupoole. Neid nimetati läätsedeks, kuna need on läätse seemnete kujuga.

Varaseim lihtne mikroskoop oli lihtsalt toru, mille ühes otsas oli plaat eseme jaoks ja teises lääts, mille suurendus oli väiksem kui kümme diameetrit - kümme korda suurem kui tegelik suurus. Need erutasid üldist imestust, kui neid kasutati kirbude või pisikeste roomavate asjade vaatamiseks ja seetõttu nimetati neid "kirbuklaasideks".

Umbes 1590. aastal avastasid kaks Hollandi prillitootjat, Zaccharias Janssen ja tema poeg Hans, katseldes torus mitme läätsega, et läheduses olevad objektid näisid olevat suuresti laienenud. See oli ühendmikroskoobi ja teleskoop. 1609. aastal Galileo, tänapäevase füüsika ja astronoomia isa, kuulis neist varasetest katsetest, töötas välja läätsede põhimõtted ja tegi teravustamisseadmega palju parema instrumendi.

Mikroskoopia isa Anton van Leeuwenhoek Hollandis asutatud õpipoisina kuivkaupade kaupluses, kus luubi niitide lugemiseks kasutati luupi. Ta õpetas endale uusi meetodeid väikeste suure kumerusega läätsede lihvimiseks ja poleerimiseks, mis andsid suurendusi kuni 270 läbimõõduni, mis oli sel ajal kõige tuntum. Need viisid tema mikroskoopide ehitamiseni ja bioloogiliste avastusteni, mille kohta ta on kuulus. Ta oli esimene, kes nägi ja kirjeldas baktereid, pärmitaimi, elukestvat tilka vett ja vereringe vereringet kapillaarides. Pika elu jooksul kasutas ta oma läätsi, et teha pioneeriuuringuid erakordselt erinevate asjade, nii elavate kui ka elutu ja teatas oma leidudest üle saja kirjaga Inglismaa kuninglikule seltsile ja Prantsuse akadeemiale.

Robert Hooke, ingliskeelne mikroskoopia isa, kinnitas taas Anton van Leeuwenhoeki avastusi pisikeste elusorganismide olemasolust tilgakese vees. Hooke tegi Leeuwenhoeki valgusmikroskoobi koopia ja parandas seejärel oma disaini.

Hiljem tehti 19. sajandi keskpaigani vähe suuremaid parandusi. Siis hakkasid mitmed Euroopa riigid tootma peeneid optilisi seadmeid, kuid mitte ükski peenem kui ameeriklase Charles A ehitatud imelised instrumendid. Spencer ja tema asutatud tööstus. Tänapäevased instrumendid, muudetud, kuid vähe, annavad suurenduse tavalise valgusega kuni 1250 läbimõõduga ja sinise tulega kuni 5000 läbimõõduga.

Isegi täiuslike läätsede ja täiusliku valgustusega mikroskoopi ei saa lihtsalt kasutada objektide eristamiseks, mis on väiksemad kui pool valguse lainepikkust. Valge valguse keskmine lainepikkus on 0,55 mikromeetrit, millest pool on 0,275 mikromeetrit. (Üks mikromeeter on tuhandik millimeetrit ja tolli kohta on umbes 25 000 mikromeetrit. Mikromeetreid nimetatakse ka mikroniteks.) Kõiki kahte joont, mis asuvad teineteisele lähemal kui 0,275 mikromeetrit, peetakse üherealine ja iga objekt, mille läbimõõt on väiksem kui 0,275 mikromeetrit, on nähtamatu või parimal juhul kuvatakse hägusus. Pisikeste osakeste nägemiseks mikroskoobi all peavad teadlased valgust täielikult mööda minema ja kasutama teistsugust "valgustust", lühema lainepikkusega.

Elektronmikroskoobi kasutuselevõtt 1930. aastatel täitis arve. Sakslaste Max Knolli ja Ernst Ruska poolt 1931. aastal koos leiutatud Ernst Ruska pälvis oma leiutise eest 1986. aastal poole Nobeli füüsikaauhinnast. (Teine pool Nobeli preemia jagati Heinrich Rohreri ja Gerd Binnigi vahel STM.)

Sellises mikroskoobis kiirendatakse elektrone vaakumis, kuni nende lainepikkus on äärmiselt lühike, ainult valgetuhande tuhat tuhat. Nende kiirelt liikuvate elektronide kiired on fokuseeritud rakuproovile ja raku osad neelduvad või hajutavad need, moodustades pildi elektronitundlikule fotoplaadile.

Kui see lükatakse piirini, saavad elektronmikroskoobid võimaldada vaadata nii väikeseid objekte kui aatomi läbimõõt. Enamik bioloogilise materjali uurimiseks kasutatavaid elektronmikroskoope suudab "näha" umbes 10 angstromi - see on uskumatu jõud, sest kuigi see ei muuda aatomeid nähtavaks, võimaldab see teadlastel eristada bioloogiliste üksikute molekule tähtsus. Tegelikult võib see objekte suurendada kuni miljon korda. Sellegipoolest on kõigil elektronmikroskoopidel tõsine puudus. Kuna ükski elus isend ei suuda kõrge vaakumi tingimustes ellu jääda, ei saa nad näidata pidevalt muutuvaid liigutusi, mis iseloomustavad elavat rakku.

Peopesa suurust instrumenti kasutades sai Anton van Leeuwenhoek uurida üherakuliste organismide liikumist. Van Leeuwenhoeki valgusmikroskoobi kaasaegsed järeltulijad võivad olla üle 6 jala pikad, kuid nad on endiselt hädavajalikud rakubioloogidele, sest erinevalt elektronmikroskoopidest võimaldavad valgusmikroskoobid kasutajal näha elusaid rakke tegevus. Valgusmikroskoopide peamine väljakutse alates van Leeuwenhoeki ajast on olnud kontrasti suurendamine kahvatu rakkude ja nende kahvatu ümbruse vahel, et raku struktuure ja liikumist oleks rohkem näha lihtsalt. Selleks on nad välja töötanud geniaalse strateegia, mis hõlmaks videokaameraid, polariseeritud valgust ja digiteerimist arvutid ja muud tehnikad, mis annavad tohutult parandusi, vastupidiselt toites renessansi valguses mikroskoopia.