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Implicaciones del descubrimiento del mundo microscópico y de lo célula como unidad de

los seres vivosAl estudiar la historia de la ciencia casi siempre nos limitamos a ubicar

a los personajes y descubrimientos más significativos para el desarrollo de cierta disciplina. Por desgracia, esto nos impide ver cómo se produce realmente el conocimiento y comprender que cada personaje debió recorrer un largo camino de pequeños descubrimientos realizados por muchas personas de las cuales no conocemos ni el nombre.

Desde el origen de la vida misma, los microorganismos han estado presentes en nuestro planeta. Sin embargo, su presencia no fue advertida sino hasta la invención del microscopio, instrumento que tuvo un enorme impacto en la vida de los seres humanos.

Al tratar de satisfacer su necesidad de mejorar la vista de quienes no veían bien, el hombre obtuvo las lentes con las cuales podía observar, amplificados, los objetos que eran pequeños a la vista, pero el ansia de explorar y conocer más llevó al hombre a obtener uno de los aportes más importantes que la relación entre la ciencia y la tecnología han hecho al hombre: el microscopio. Muchos de los beneficios que algunas ramas de la ciencia como la microbiología, bacteriología, micología y parasitología han logrado para el hombre, han sido posibles gracias a este invaluable aparato, el cual también es una valiosa herramienta en otras áreas de la ciencia como la medicina y la biología molecular.

Todo comenzó con el desarrollo de los anteojos para ayudar a la vista cansada, lo cual sucedió en el 500 a. n. e. en China. Luego, los anteojos fueron reinventados en 1285 en Italia. Al continuar el desarrollo de las lentes, se mejoraron las lupas y se construyó el microscopio simple, el cual se utilizó con una clara intención de explorar y estudiar lo relativamente pequeño, estos artefactos podían hacer que las cosas se vieran 40 veces más grandes. La lupa es un solo lente, y el microscopio simple consta de dos o tres lentes superpuestas para aumentar el poder de amplificación.

Estos dispositivos eran usados por los naturalistas en sus estudios

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Se fueron implementando mejoras a este artefacto hasta que se llegó al microscopio compuesto en 1590, el cual podía proporcionar hasta 2 000 aumentos

Este microscopio está constituido por tres sistemas: un primer sistema de lentes para aumentar las imágenes, un segundo mecánico para colocar y mover la muestra, seleccionar y cambiar las lentes de aumento y ajustar la imagen, un tercero de iluminación que permite regular la cantidad de luz que llega a la muestra que se está observando.

El conocimiento del mundo vivo se ha venido transformando con los avances científicos y tecnológicos. Uno de esos inventos transformadores es el microscopio. Desde su invención, este instrumento permitió una transformación del conocimiento biológico y ha tenido gran influencia en el mejoramiento de la salud y el manejo de las enfermedades del planeta.

Su nombre proviene del griego mikro, que significa "pequeño", y scopeó, "mirar": "para mirar cosas pequeñas

El primer paso en el largo camino relacionado con el desarrollo de este aparato lo dio el inglés Robert Bacon (1214-1294), quien se percató de la necesidad de crear lentes para observar con mayor detalle objetos muy pequeños o tan lejanos como las estrellas.

La invención y el mejoramiento del microscopio, así como el descubrimiento de los microorganismos, representa un excelente ejemplo de cómo se relacionan la Ciencia y la tecnología. En el año 1600, los hermanos holandeses Hans y Zacharias Janssen, fabricantes de anteojos, construyeron los primeros microscopios simples, llamados así porque tienen una sola lente, los cuales fueron mejorados años más tarde por un sacerdote alemán llamado Atanasio Kircher (1601-1680), quien logró ampliar varias veces la imagen y fue tal vez el primero en ver un objeto por medio de un microscopio.

Microscopio de Jansen, el primer aparato considerado microscopio.

A pesar de estos antecedentes, el descubrimiento del microscopio se le atribuye al holandés Antón van Leeuwenhoek (1632-1723), quien

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construyó aparatos compuestos de varias lentes y mecanismos para enfocar, que en realidad eran microscopios simples.

Réplica del microscopio que inventó Leeuwenhoek

El microscopio es un instrumento fundamental para el estudio tanto de las células como de los organismos microscópicos (bacterias, algunos hongos como las levaduras, y parásitos como las amebas) y los virus.

En el siglo XX, gracias al avance tecnológico, se desarrollaron microscopios ópticos más complejos y potentes como el microscopio de contraste de fases y el microscopio de interferencia, que tienen un poder de resolución mucho mayor. También a mediados del siglo XX se inventó el microscopio electrónico, que amplifica la imagen más de 250 000 veces y tiene un poder de resolución 10 000 veces mayor que el ojo humano

El microscopio que se utiliza ampliamente en los laboratorios escolares es el llamado microscopio de luz o compuesto, que puede amplificar la imagen de un objeto de 50 a 2000 veces, lo que permite observar microorganismos y tejidos celulares de plantas y animales.

El microscopio y el conocimiento de las células

Desde que apareció el microscopio simple, los biólogos y médicos identificaron microorganismos causantes de enfermedades, incluso llegaron a reconocer sus ciclos de vida y a proponer tratamientos médicos como las

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vacunas. Pero existían enfermedades como la rabia y la viruela, cuyos agentes causantes era imposible ver aun con los microscopios más potentes. ¿Qué entidad misteriosa estaba detrás de estos padecimientos?

La respuesta la obtendría en 1897 el biólogo holandés Martinus Willem Beijerinck al sugerir que existían cuerpos tan pequeños que era imposible verlos a través de los microscopios simples. Se trataba de los virus. Éstos se lograron ver cuando se inventó el microscopio electrónico.

El estudio de las células se remonta a inicios del siglo XVII con el científico inglés Robert Hooke (1635-1703), un apasionado estudioso de las Matemáticas y la Física que mejoró el sistema mecánico del microscopio compuesto. En 1665, al observar cortes muy delgados de corcho (que es la corteza de un árbol llamado alcornoque) descubrió pequeñas cavidades parecidas a un panal de abejas, a las que llamó células.

Las "celdillas" que forman la estructura del corcho es a lo que Hooke llamó células.

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En la imagen aparece el microscopio con el que el físico Robert Hooke observó y dibujó, en 1655, las células de la corteza del corcho de los árboles.

Después, otros investigadores aportaron nuevos conocimientos acerca de las células; entre ellos destaca el médico italiano Marcello Malpighi (1628-1694), quien confirmó en 1675 la existencia de células en tejidos vegetales. Rene Dutrochet (1776-1847), un botánico francés, observó en 1824 células en tejidos animales y vegetales. Al mejorar las tecnologías para construir microscopios cada vez más potentes, los científicos pudieron diferenciar los organelos. Así, en 1831 el botánico escocés Robert Brown (1773-1858) descubrió el núcleo de las células.

Los primeros microscopios permitieron diferenciar células por su tamaño, forma y el ambiente donde se encontraban; incluso se podía saber si eran causa de enfermedades. Sin embargo, no era posible ver casi nada de su interior y, por supuesto, era una incógnita cómo realizaban sus funciones vitales. Por ejemplo, se veía que las células se reproducían, pero no cómo efectuaban este proceso.

Pero hay objetos tan pequeños que la luz "pasa de largo", sin hacer contacto con ellos. ¿Cómo se pueden ver a través del microscopio? Para lograrlo surgió el microscopio electrónico, el cual funciona con rayos mucho más delgados que los de la luz, capaces de hacer contacto con cuerpos mucho más pequeños. El primer microscopio electrónico era capaz de aumentar 7 mil veces la imagen de un cuerpo. Hoy se pueden lograr aumentos de hasta 2 millones de veces. Es como si pudieras ver la cabeza de un alfiler del tamaño de 20 estadios de fútbol

Las funciones vitales de la célula se realizan en los diferentes organelos, estructuras que se ubican en el citoplasma. Algunos de ellos son:1. Mitocondria. Provee de energía a la célula.2. Retículo endoplasmático o Aparato de Golgi, A través del cual viajan sustancias como las proteínas y las grasas, además de ser el lugar donde se producen y almacenan sustancias.3. Lisosoma. Se encarga de digerir las sustancias externas.4. Ribosoma. Produce las proteínas necesarias.5. Núcleo. Contiene la información genética, es decir, las instrucciones para que la célula funcione de manera coordinada.

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Por su parte, la célula animal se diferencia de la célula vegetal, porque esta última cuenta con dos elementos distintivos:1. Pared celular. Le da rigidez.2. Cloroplastos. Que le permiten captar la energía luminosa para la fotosíntesis.

Algunas células no tienen núcleo y otras sí. A las primeras se les llama células "procariotas" y a las que tienen núcleo se les llama "eucariotas".

Estos estudios han permitido establecer que las células vegetales y las animales muestran diferencias en sus partes y en la manera en que realizan sus funciones. Por ejemplo, la célula vegetal posee una pared celular y cloroplastos para realizar la fotosíntesis, lo que no se encuentra en las células animales.

Con este conocimiento ha sido posible saber cómo está constituida una célula y cómo funciona.

Modelo de la estructura •general de la célula animal.

Microtúbulos (componentes del citoesqueleto

Ribosomas(unidos al Retículo endoplásmico rugoso y libres en el citoplasma)

Núcleo

Mitocondria

Complejo de Golgi

7Modelo de la estructura general de una célula vegetal.

Dibujo de una bacteria; nota la ausencia de núcleo y organelos.

En 1838, tras un importante avance en el perfeccionamiento de los microscopios, el biólogo alemán Mathias Jacob Schleiden pudo afirmar que todos los vegetales están constituidos por células. Al año siguiente, con su compatriota Theodor Schwann, llegaba a la

Vacuola central

Núcleo

Cubierta nuclear

Membrana plasmática Pared celular

Microtúbulos (componentes del cicloesqueleto

Mitocondria

Cloroplastos

Flagelo

Citoplasma

Pared celular

Membrana celular

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misma conclusión en el caso de los tejidos de animales. Ambos postularon entonces la "Teoría celular", la cual quedó complementada con los trabajos de Rudolf Virchow, quien estableció que una célula siempre proviene de otra. Básicamente la teoría celular señala que:a. La célula es la unidad estructural de los seres vivos, esto significa

que aun los microorganismos considerados más sencillos están constituidos por al menos una célula (organismos unicelulares).

b. Cada célula proviene de otra célula. c. La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos, pues en ella

se llevan a cabo todos los procesos y funciones característicos de los seres vivos.

El microscopio y los avances en el cuidado de la salud

El invento y el perfeccionamiento de los microscopios ha favorecido enormemente el conocimiento de seres que el ojo humano no percibe. Aunque desde la Antigüedad el ser humano ha utilizado bacterias y levaduras para elaborar pan, quesos y bebidas alcohólicas como vino y cerveza, no conocía la existencia de estos microorganismos, sólo el efecto que causaban. Pasteur descubrió que la fermentación del vino era producida por microorganismos.

Antes de la invención del microscopio se ignoraba la existencia de microorganismos y que éstos causaban enfermedades que provocaban la muerte de miles de personas. Con los avances científicos y tecnológicos logrados a través del tiempo, se supo que los agentes causales de muchas enfermedades son microscópicos como: hongos, bacterias y virus.

Las bacterias causan enfermedades como la tuberculosis, la fiebre tifoidea, el cólera y la pulmonía, entre muchas más. Los hongos ocasionan enfermedades localizadas regularmente en piel y uñas. Los virus también nos causan graves enfermedades: influenza, gripe, poliomielitis, viruela,

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varicela, hepatitis, sarampión y el síndrome de inmunodeficiencia adquirida o sida.

Es muy común pensar que los virus son seres vivos, pero no lo son. Los virus son pequeñas partículas infecciosas que requieren de una célula viva para producir nuevas partículas virales (figura 1.60). Son muy pequeños, miden unos cuantos nanómetros, es decir la millonésima parte de un milímetro, y se han observado y estudiado usando el microscopio electrónico.

Para prevenir las enfermedades causadas por microorganismos y virus se aplican vacunas, pero aún no se ha producido una que sea efectiva contra el VIH.

A raíz de los descubrimientos de Pasteur, nos hemos dado cuenta de que coexistimos con gran número de seres microscópicos, algunos benéficos (como las levaduras de esta foto), y otros que causan

enfermedades

Distintas formas de virus. A diferencia de las bacterias, los virus no pueden ser combatidos con antibióticos