Una breve storia del microscopio

Durante quel periodo storico noto come Rinascimento, dopo il "buio" Medioevo, ci sono state le invenzioni di stampa, polvere da sparo e il marinaio bussola, seguito dalla scoperta dell'America. Altrettanto notevole fu l'invenzione del microscopio ottico: uno strumento che consente all'occhio umano, mediante una lente o combinazioni di lenti, di osservare immagini ingrandite di piccoli oggetti. Ha reso visibili gli affascinanti dettagli dei mondi all'interno dei mondi.

Molto prima, nel nebbioso passato non registrato, qualcuno raccolse un pezzo di cristallo trasparente più spesso nel mezzo che ai bordi, lo guardò attraverso e scoprì che rendeva le cose più grandi. Qualcuno ha anche scoperto che un cristallo simile avrebbe focalizzato i raggi del sole e dato fuoco a un pezzo di pergamena o stoffa. Lenti di ingrandimento e "lenti accese" o "lenti d'ingrandimento" sono menzionati negli scritti di Seneca e Plinio il Vecchio, filosofi romani durante il I secolo A. D., ma apparentemente non furono usati molto fino all'invenzione di

Il primo microscopio semplice era semplicemente un tubo con una piastra per l'oggetto a un'estremità e, dall'altra, una lente che dava un ingrandimento inferiore a dieci diametri, dieci volte la dimensione effettiva. Queste eccitanti meraviglie generali quando venivano usate per vedere pulci o piccole cose striscianti e così venivano soprannominate "bicchieri per pulci".

Intorno al 1590, due produttori di spettacoli olandesi, Zaccharias Janssen e suo figlio Hans, mentre sperimentavano diverse lenti in un tubo, scoprirono che gli oggetti vicini apparivano notevolmente ingranditi. Quello fu il precursore del microscopio composto e del telescopio. Nel 1609, Galileo, padre della fisica moderna e dell'astronomia, sentito parlare di questi primi esperimenti, elaborato i principi delle lenti e realizzato uno strumento molto migliore con un dispositivo di messa a fuoco.

Il padre della microscopia, Anton van Leeuwenhoek dell'Olanda, iniziò come apprendista in un negozio di articoli per la pulizia a secco dove venivano usate lenti di ingrandimento per contare i fili in stoffa. Insegnò a se stesso nuovi metodi per levigare e lucidare minuscole lenti di grande curvatura che davano ingrandimenti fino a 270 diametri, i più raffinati conosciuti a quel tempo. Ciò ha portato alla costruzione dei suoi microscopi e alle scoperte biologiche per le quali è famoso. Fu il primo a vedere e descrivere batteri, piante di lievito, la vita brulicante in una goccia d'acqua e la circolazione dei corpuscoli di sangue nei capillari. Durante una lunga vita, ha usato le sue lenti per fare studi pionieristici su una straordinaria varietà di cose, sia viventi che non vivente e riferì le sue scoperte in oltre cento lettere alla Royal Society of England e all'Accademia di Francia.

Robert Hooke, il padre inglese della microscopia, ha riconfermato le scoperte di Anton van Leeuwenhoek sull'esistenza di piccoli organismi viventi in una goccia d'acqua. Hooke fece una copia del microscopio ottico di Leeuwenhoek e poi migliorò il suo design.

Successivamente, furono apportati alcuni importanti miglioramenti fino alla metà del XIX secolo. Quindi diversi paesi europei iniziarono a produrre apparecchiature ottiche di qualità, ma nessuna più fine dei meravigliosi strumenti costruiti dall'americano Charles A. Spencer e l'industria da lui fondata. Gli strumenti attuali, cambiati ma poco, danno ingrandimenti fino a 1250 diametri con luce normale e fino a 5000 con luce blu.

Un microscopio ottico, anche quello con lenti perfette e illuminazione perfetta, semplicemente non può essere usato per distinguere oggetti più piccoli della metà della lunghezza d'onda della luce. La luce bianca ha una lunghezza d'onda media di 0,55 micrometri, la metà dei quali è 0,275 micrometri. (Un micrometro è un millesimo di millimetro e ci sono circa 25.000 micrometri per pollice. I micrometri sono anche chiamati micron.) Qualsiasi due linee più vicine tra loro di 0,275 micrometri verrà vista come a linea singola e qualsiasi oggetto con un diametro inferiore a 0,275 micrometri sarà invisibile o, nella migliore delle ipotesi, mostrato come sfocatura. Per vedere minuscole particelle al microscopio, gli scienziati devono bypassare del tutto la luce e utilizzare un diverso tipo di "illuminazione", una con una lunghezza d'onda più breve.

L'introduzione del microscopio elettronico negli anni '30 riempì il conto. Co-inventato dai tedeschi, Max Knoll ed Ernst Ruska nel 1931, Ernst Ruska ricevette la metà del premio Nobel per la fisica nel 1986 per la sua invenzione. (L'altra metà del premio Nobel è stato diviso tra Heinrich Rohrer e Gerd Binnig per il STM.)

In questo tipo di microscopio, gli elettroni vengono accelerati nel vuoto fino a quando la loro lunghezza d'onda è estremamente corta, solo centomilionesima di quella della luce bianca. I raggi di questi elettroni in rapido movimento sono focalizzati su un campione di cella e vengono assorbiti o dispersi dalle parti della cellula in modo da formare un'immagine su una lastra fotografica sensibile agli elettroni.

Se spinti al limite, i microscopi elettronici possono rendere possibile la visualizzazione di oggetti piccoli come il diametro di un atomo. La maggior parte dei microscopi elettronici usati per studiare materiale biologico possono "vedere" fino a circa 10 angstrom - un'impresa incredibile, per sebbene ciò non renda visibili gli atomi, consente ai ricercatori di distinguere singole molecole di biologico importanza. In effetti, può ingrandire oggetti fino a 1 milione di volte. Tuttavia, tutti i microscopi elettronici presentano un grave inconveniente. Poiché nessun esemplare vivente può sopravvivere sotto il loro alto vuoto, non possono mostrare i movimenti in continua evoluzione che caratterizzano una cellula vivente.

Usando uno strumento delle dimensioni del suo palmo, Anton van Leeuwenhoek è stato in grado di studiare i movimenti di organismi monocellulari. I moderni discendenti del microscopio ottico di van Leeuwenhoek possono essere alti più di 6 piedi, ma continuano ad essere indispensabili ai biologi cellulari perché, a differenza dei microscopi elettronici, i microscopi luminosi consentono all'utente di vedere le cellule viventi azione. La sfida principale per i microscopisti della luce dai tempi di van Leeuwenhoek è stata quella di migliorare il contrasto tra le cellule pallide e il loro ambiente più pallido in modo che le strutture cellulari e il movimento possano essere visti di più facilmente. Per fare ciò hanno escogitato strategie ingegnose che coinvolgono videocamere, luce polarizzata, digitalizzazione computer e altre tecniche che stanno apportando enormi miglioramenti, al contrario, alimentando un rinascimento nella luce microscopia.