Microscopio

Un microscopio usa una o varias lentes para mostrar lo que es demasiado pequeño para el ojo. Los instrumentos compuestos, con dos lentes en un tubo, aparecieron en los Países Bajos hacia 1600, y en la década de 1670 las diminutas lentes simples de Antoni van Leeuwenhoek mostraron por primera vez bacterias y seres unicelulares.

Qué es

Un microscopio muestra detalles demasiado pequeños para el ojo desnudo, desde una décima de milímetro hasta unas pocas milésimas. El más sencillo, el microscopio simple, es solo una lente muy potente sostenida junto al ojo. El microscopio compuesto usa dos lentes o grupos de lentes dentro de un tubo: la primera forma una imagen ampliada y la segunda vuelve a ampliar esa imagen.

El instrumento de la lámina es un microscopio compuesto del tipo que el fabricante londinense Edward Culpeper creó hacia 1725-1730. Tres patas curvas de latón sobre una base de madera sostienen la platina; otras tres sostienen el manguito por el que el tubo sube y baja para enfocar. Bajo la platina, un espejo cóncavo recoge la luz del día o de una vela y la envía hacia arriba a través de la muestra.

Cómo funciona

La muestra, a menudo un corte fino o una gota de líquido sobre un portaobjetos de vidrio, descansa sobre un agujero de la platina. El espejo la ilumina desde abajo. Justo encima del portaobjetos, el objetivo, pequeño y muy curvado, forma dentro del tubo una imagen real, ampliada e invertida. El ocular, arriba, actúa como una lupa sobre esa imagen. En la lámina, una lente de campo situada bajo la lente del ojo amplía la zona que se ve de una vez.

Los dos aumentos se multiplican. Un objetivo de diez aumentos y un ocular de diez aumentos dan cien en total. Subiendo o bajando el tubo se enfoca la muestra; con mucho aumento, la profundidad nítida es de apenas unas milésimas de milímetro.

El instrumento de Leeuwenhoek visto de lado: el tornillo largo sube y baja la punta portamuestras; el corto la acerca o la aleja de la lente.

Aumentar más no siempre permite ver más. Las primeras lentes desviaban cada color de forma algo distinta y rodeaban la imagen de franjas de color. Joseph Jackson Lister resolvió gran parte del problema hacia 1830 con objetivos que combinaban dos tipos de vidrio. Más tarde, en el mismo siglo, Ernst Abbe, que trabajaba con la casa Zeiss en Jena, demostró que la naturaleza ondulatoria de la luz impone un límite: un microscopio óptico convencional no separa dos puntos mucho más próximos que unos 0,2 µm, aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la luz visible; la cifra exacta depende del color de la luz y de la apertura del objetivo. Para lo más pequeño hacen falta microscopios electrónicos o métodos especiales de fluorescencia.

Cómo construirlo

Un microscopio de una sola lente al estilo de Leeuwenhoek está al alcance de un aficionado cuidadoso y puede dar cien aumentos o más.

Hacer la lente. Lo más fácil es una bola de vidrio o de zafiro de 2 a 3 mm, de las que se venden para óptica o para acopladores de fibra. Una bola de vidrio común de 2 mm tiene una distancia focal de unos 1,5 mm, medida desde su centro, y da unos 150 aumentos. La muestra debe quedar a solo medio milímetro de la superficie del vidrio. Leeuwenhoek también hacía lentes fundiendo vidrio; calentar la punta de una varilla fina de vidrio hasta que se forme una perla redonda funciona, pero exige una llama de gas y conviene dejarlo a quienes saben trabajar el vidrio al soplete.

Montarla. Taladrar en dos tiras finas de latón o aluminio de unos 5 × 2,5 cm un agujero de más o menos la mitad del diámetro de la bola, que hace de diafragma y tapa el borde borroso de la lente. Avellanar cada agujero por el lado interior para que la bola encaje, colocar la lente entre las tiras y remacharlas o atornillarlas cerca de los bordes. Quitar todas las rebabas y redondear las esquinas.

Añadir el portamuestras. Fijar detrás de la placa un pequeño bloque montado en un tornillo largo que atraviesa una escuadra, de modo que al girarlo el bloque suba o baje. Sujetar al bloque una punta, o un cubreobjetos de bordes pulidos, que sostenga la muestra justo detrás de la lente, y un segundo tornillo que atraviese el bloque y empuje la placa, para ajustar la distancia. Use roscas finas: la muestra debe acercarse a menos de medio milímetro de la lente y moverse por centésimas de milímetro.

Una gota de agua de charca vista a unos cien aumentos: paramecios, una colonia de Volvox, diatomeas y un alga verde.

Usarlo. Acercar la lente al ojo sin tocarlo, con la muestra al otro lado, y mirar hacia una luz intensa y difusa, como una pared blanca o un cielo nublado. Una gota de agua de charca sobre un cubreobjetos muestra protozoos y algas en movimiento.

Seguridad. No apunte nunca un microscopio ni su espejo hacia el Sol: la luz solar concentrada puede dañar el ojo de forma permanente en un instante. El vidrio caliente parece frío: deje enfriar perlas y varillas sobre una superficie resistente al calor y mantenga las llamas lejos de todo lo inflamable. Use gafas de protección al taladrar metal. El agua de charca no está limpia: lávese las manos después de manipularla.

Historia y evolución

Unos fabricantes de anteojos de los Países Bajos fueron los primeros en poner dos lentes en un tubo, entre 1590 y 1620 aproximadamente. Relatos posteriores atribuyeron el invento a Zacharias Janssen, de Middelburg, pero se basan sobre todo en declaraciones de su hijo hechas décadas más tarde; Cornelis Drebbel y otros construyeron instrumentos parecidos. En 1624 Galileo envió uno de sus «occhialini» a Federico Cesi, y al año siguiente Johannes Faber, miembro de la Accademia dei Lincei fundada por Cesi, propuso llamarlo microscopio.

El microscopio de Hooke, de la década de 1660: un globo lleno de agua concentra la luz de una lámpara de aceite sobre la muestra.

La Micrographia de Robert Hooke, publicada por la Royal Society en 1665, hizo famoso el microscopio compuesto. Sus treinta y ocho grabados mostraban una pulga, un piojo y una fina lámina de corcho, cuyos compartimentos vacíos Hooke llamó células. En Delft, el comerciante de paños Antoni van Leeuwenhoek vio detalles más finos con una sola lente. Construyó varios cientos de pequeños microscopios, algunos de más de 250 aumentos, y desde 1673 envió cartas a la Royal Society en las que describía glóbulos de la sangre, espermatozoides y multitudes de «animálculos». En una carta de 1676 sobre agua en la que había macerado pimienta describió organismos que hoy sabemos que eran bacterias, las primeras que nadie había visto, y en 1683 halló otros parecidos en el sarro de sus dientes.

El microscopio compuesto solo superó a la lente simple en el siglo XIX, cuando los objetivos acromáticos de Lister y la teoría de Abbe lo convirtieron en un instrumento de laboratorio preciso. Los microscopios electrónicos, construidos desde la década de 1930, ven muy por debajo del límite de la luz, y desde los años noventa algunos métodos de fluorescencia permiten a los microscopios ópticos superarlo.