Tecnología Increíble: Cómo Explorar El Mundo Microscópico

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Los microscopios modernos permiten a los científicos ver la estructura detallada y los procesos dinámicos dentro de las células vivas.

Nota del editor: En esta serie semanal, WordsSideKick.com explora cómo la tecnología impulsa la exploración y el descubrimiento científicos.

Desde que Robert Hooke hizo sus hermosos bocetos de insectos magnificados, los científicos han estado observando el mundo a través de microscopios.

El mundo microscópico generalmente se refiere a cosas que los humanos no pueden ver a simple vista. Pero gracias a los microscopios, los científicos tienen las herramientas para visualizar las estructuras detalladas y los procesos dinámicos dentro de las células vivas. Los microscopios actuales pueden revelar todo, desde la secreción de insulina en las células pancreáticas hasta el fuego cruzado químico en rodajas de tejido cerebral vivo.

El fabricante de gafas holandés Hans Jansen y su hijo Zacharias inventaron el primer microscopio compuesto en 1595, según cartas del enviado holandés a la corte de Francia. El microscopio consistía en un tubo con una lente en cada extremo, en el cual el cambio de la distancia entre las lentes cambiaba la ampliación.

Hooke usó un microscopio compuesto para crear los famosos bocetos en su tomo "Micrographia", publicado en 1665. El fabricante holandés de cortinas y microscopios Antonie van Leeuwenhoek también fue instrumental, siendo el primero en describir células espermáticas y bacterias en gotas de agua. [Naturaleza bajo vidrio: Galería de diapositivas de microscopio victoriano]

Microscopios de hoy

Pero los microscopios modernos han recorrido un largo camino desde los días de Hooke y van Leeuwenhoek. "Ya nadie mira con sus ojos, todo es digital", dijo el biofísico David Piston de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee.

Una imagen de mEGFP-mitocondria / mOrange-histona-H2B de una célula beta-TC-3.

Una imagen de mEGFP-mitocondria / mOrange-histona-H2B de una célula beta-TC-3.

Crédito: Gert-Jans Kremers / Universidad Vanderbilt

El principal avance en microscopía ha sido en las cámaras, dijo Piston a WordsSideKick.com. Los sensores de luz electrónicos en las cámaras, CCD, son mucho más sensibles que el ojo humano. El mercado de las cámaras de consumo ha reducido el precio de una buena cámara microscópica de unos $ 100 mil a $ 30 mil, dijo Piston.

Los microscopios modernos vienen en tres sabores: microscopios ópticos, microscopios electrónicos y microscopios de sonda de barrido.

Dentro de los microscopios ópticos, hay microscopios de campo amplio y microscopios confocales. Los ámbitos de campo amplio incluyen su microscopio de luz básico, que tiene una lente o lentes para ampliar la luz visible transmitida o reflejada por una muestra. Son buenos para observar capas individuales de células o tejidos delgados, dijo Piston.

La principal ventaja de los microscopios ópticos es su capacidad para obtener imágenes de células vivas. Pero están limitados a una resolución de unos 200 nanómetros, donde un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro; Para comparación, una hoja de papel tiene un grosor de 100.000 nanómetros.

Para ver detalles más precisos, los científicos emplean microscopios electrónicos, que producen imágenes utilizando un haz de electrones en lugar de luz. Estos tienen una resolución mucho mejor que los microscopios ópticos, porque la longitud de onda de los electrones es aproximadamente 100,000 veces más corta que la luz visible. Sin embargo, este tipo de microscopio no puede revelar células vivas, ya que los pasos de preparación o los haces de electrones de alta energía los matan.

Aquí, un gusano hidrotermal, fotografiado con un microscopio electrónico.

Aquí, un gusano hidrotermal, fotografiado con un microscopio electrónico.

Los microscopios de sonda de escaneo usan una sonda física para escanear una muestra y producir una imagen. Estos ámbitos permiten a los científicos ver cosas en el nivel atómico o más pequeño.

Oh las cosas que veras

Los usos de los microscopios abarcan desde lo mundano hasta lo arcano. Un uso típico de la microscopía de campo amplio podría ser observar cómo una proteína llamada factor de transcripción se une a parte del ADN de una célula para activar un gen específico. La unión incorrecta de los factores de transcripción desempeña un papel en muchos cánceres, por ejemplo.

Una infección lentiviral de insulina-GFP de un islote murino de Langerhans.

Una infección lentiviral de insulina-GFP de un islote murino de Langerhans.

Crédito: Mark Rizzo / Universidad de Vanderbilt

Los neurocientíficos a menudo utilizan la microscopía confocal para visualizar las actividades en las sinapsis entre las neuronas. Incluso pueden ver rebanadas vivas del cerebro de un animal, dijo Piston.

Los microscopios electrónicos proporcionan un nivel de detalle sorprendente que revela estructuras finas. Los científicos han utilizado estos microscopios para crear imágenes icónicas de primeros planos de glóbulos rojos o cabellos humanos.

Pero en última instancia, la importancia de la microscopía radica en la dinámica de las células vivas, dijo Piston. "La capacidad de ver cómo se mueven las cosas realmente revolucionará nuestra forma de pensar acerca de las células".

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Suplemento De Vídeo: Microscopio Digital Casero (Como Se Hace).




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