Cuando en un curso de Microbiología se habla de la invención del microscopio, se recuerda a Anton Van Leeuwenhoek, un holandés nacido 1632. No obstante, es importante resaltar que fue Zacharias Janssen (1580-1638) su inventor y Galileo Galilei (1554-1642) el primero en utilizarlo con fines científicos. Ellos, después de moldear unos lentes, los unieron y adaptaron a platos de aluminio sobre los cuales colocaban lo que querían observar. Así lograron amplificar la punta de una aguja. Por su parte, a Van Leeuwenhoek le gustaba pulir lentes y usarlos para amplificar imágenes, este hecho fue fundamental para mejorar las condiciones técnicas de los microscopios que otros estaban construyendo.

A Van Leeuwenhoek se le atribuye la descripción de la estructura de las bacterias y algunas levaduras hecha por medio de estos precarios microscopios. Para lograrlo, tomó muestras de agua de lluvia y “materia blanca” que retiraba de sus dientes. Al colocar las muestras en el microscopio, observaba en el agua de lluvia “animalitos móviles”, mientras que en la materia recolectada de sus dientes veía claramente las formas que más adelante fueron descritas como cocos, bacilos, espirilos y vibrios (formas bacterianas). Sus observaciones fueron divulgadas en el primer gran tratado de microscopia en 1665 y en la revista Lectures and collections, ambas publicaciones hechas por Robert Hooke (1635-1703), secretario de la Royal Society en 1678.

Siempre ha sido objeto de curiosidad humana el tratar de observar objetos de tamaño pequeño, que escapan del sentido de la vista, para lo cual se ha recurrido a diferentes medios de amplificación del tamaño de objetos, como los anteojos que algunos usamos cotidianamente, además de lupas, telescopios o microscopios, que nos permiten descubrir la naturaleza y las formas externas o internas de objetos que los ojos no son capaces de distinguir. Aunque el microscopio óptico, inventado en el siglo xvii, permitió explorar un nuevo mundo microscópico, existe un límite físico observable, según la longitud de la luz usada. Un microscopista alemán en 1873 llamado Ernst Abbe dedujo cuál era este límite teórico en 0.2 micrómetros. Es decir, aunque el microscopio permite observar células, e incluso ciertos organelos dentro de ellas, no puede distinguir cosas mucho más pequeñas, pero importantísimas para entender los procesos de la vida, como las proteínas. Es como ver los edificios de una ciudad sin poder apreciar a los ciudadanos que la habitan.

La biología sin el microscopio sería completamente diferente. Un caso especial es la microscopia de súper resolución. Con ella se puede observar la interacción entre moléculas individuales dentro de una célula, lo cual tiene aplicaciones biomédicas, debido a que hace posible ver objetos y seres vivos sumamente pequeños, imperceptibles a simple vista; tal es el caso de las bacterias, las levaduras y las algas unicelulares.

Gracias a las técnicas galardonadas con el Premio Nobel de Química 2014 por la microscopia de fluorescencia de súper-resolución desarrollada por Eric Betzig, Stefan W. Hell y William E. Moerner, se da el salto de la microbiología a la nanobiología. Ellos comenzaron a investigar formas de superar el límite del microscopio óptico. Stefan Hell lo logró utilizando las moléculas fluorescentes que se unen al adn o a ciertas proteínas y que brillan al ser iluminadas con cierto tipo de luz, pudiendo ser localizadas de esa forma. Para aumentar la resolución, el mecanismo que él invento se basa en iluminar con luz láser una diminuta área seleccionada dentro del campo de visión del microscopio, de modo que brille mientras un segundo haz de otro tipo de luz láser “apaga” y hace resaltar la fluorescencia de todas las moléculas circundantes; durante el proceso, el microscopio se mueve de modo que escaneé todo el campo.

Hoy el método inventado por Stefan Hell se conoce como sted (siglas en inglés de “amortiguación de emisión estimulada”). Mientras que Eric Betzig y William Moerner utilizaron un método distinto, conocido como “microscopia de moléculas individuales”, el cual también emplea marcadores fluorescentes y toma una serie de microfotografías iluminando la muestra de tal modo que solo algunas de las moléculas, distintas en cada foto, brillen. Luego se procesan y combinan por computadora las distintas imágenes, hasta lograr distinguir con claridad todas las moléculas.

La importancia del microscopio reside en que nos permite ver a las células y ciertas estructuras intracelulares. En nuestro grupo de trabajo de la Universidad de Marburg, actualmente utilizamos tecnologías avanzadas para el análisis de la división celular en bacterias, como la microscopia de moléculas individuales, sted, que nos permite analizar los componentes individuales de las células en momentos tan precisos como la formación de un septo durante la división celular. La idea es combinar múltiples imágenes puntuales de moléculas fluorescentes en la bacteria para obtener una nítida de gran resolución espacial.

Nuestro organismo modelo es Bacillus subtilis, una bacteria con forma de bastón que requiere oxígeno para crecer y se encuentra normalmente en el suelo. Es un modelo de estudio para el proceso de división celular bacteriana y el organismo modelo de elección para el proceso de diferenciación de la esporulación. Nuestra línea investigativa está encaminada a entender la biología de esta bacteria y seguir la dinámica de las proteínas involucradas en varias etapas de su desarrollo, utilizando el marcaje con etiquetas fluorescentes y el uso de la microscopia de súper resolución. Esta tecnología nos permite hoy observar el movimiento de las moléculas, el nanomundo in vivo. La llamada nanobiología permite un estudio de muchos procesos biológicos con lujo de detalles, que hace algunas décadas parecía imposible.

Dr. Rogelio Hernández Tamayo / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
LOEWE-Centro de Microbiología sintética.
Philipps-Universität Marburg, Alemania.