|
|
||||||||
|
Die een of ander tyd in
die gryse, onbekende verlede moet iemand ’n
stuk kristal opgetel het wat in die middel dikker as aan die kante
was... en opgemerk het dat voorwerpe groter lyk wanneer hy deur die
kristal daarna loer. Maar eers
eeue der eeue daarna het die verstommende "vlooiglase" gevolg
wat vlooie en ander goggatjies byna tien keer groter laat lyk het. En
toe, op ’n dag, kyk ’n vernuftige lensslyper na die wemelende
lewensvorms in ’n enkele druppel water. Wat ’n ontdekking!
BO: ’n Moderne samegestelde ligmikroskoop en sy dele. |
||||||||
TEL jou voor daar’s ’n knobbeltjie
aan jou toon wat jou hinder. Maar jy het
nog nooit gedink om oor só ’n kleinheidjie dokter toe te
hardloop nie. Gelukkig kry jy ’n mikroskoop present vir jou
verjaardag—en op ’n dag besluit jy dit kan geen skade doen om te kyk
wat daar onder by jou voet aangaan nie. Versigtig skuif jy die gewraakte
knoppie onder die lense in en dan kyk jy. Jy staan omtrent dubbel gevou
en sal beslis vir ’n iemand wat jou nou hier betrap soos ’n
kontorsionis of ’n komieklike liggaamsverwinger uit die een of ander
sirkus lyk.
Stuitige vertellinkie ofte nie, die
voorafgaande passasie illustreer die onbetwiste waarde van die
mikroskoop in ons lewens so goed as enige ander, want is daar nie
duisende dinge in die wêreld rondom ons is wat gedurig aan
mikroskopiese ondersoeke onderwerp word nie? Monsters van die ingemaakte kosse wat
ons eet, word gereeld onder mikroskope bekyk om te sien of hulle nie
skadelike organismes bevat nie. Bloed, spierweefsels, uitwerpsels,
ensovoorts word dag en nag deur medici mikroskopies beloer. Selfs
metaalallooie beland onder mikroskope indien daar byvoorbeeld twyfel oor
hul breekkrag bestaan. En op baie ander terreine in die uitgebreide
fabriekswese is mikroskope ewe onontbeerlik. Maar wanneer het die mensdom dan deur
mikroskope begin kyk, kan jy dalk wonder. Om die waarheid te sê dit was
maar eers ’n klompie eeue gelede. En toe het ’n
hele wêreld binne-in ’n wêreld vir die mens begin oopgaan... IN
die tydperk in die wêreldgeskiedenis wat as die Renaissance
bekend staan en wat op die "donker" Middeleeue gevolg het, het
allerhande nuwe uitvindsels soos die drukkuns en buskruit die lig
gesien. Nog ’n belangrike uitvindsel was die skeepskompas. Welbeskou
was dit dié einste eenvoudige toestelletjie wat meegebring het dat daar
vandag soveel mense van Europese herkoms in Suid-Afrika is! ’n
Ewe merkwaardige apparaat wat danksy die "herlewing van
geleerdheid" in Europa ontwikkel het, is die reeds genoemde
mikroskoop. Soos almal weet, is die mikroskoop ’n instrument wat die
menslike oog in staat stel om vergrote beelde van piepklein voorwerpe
waar te neem. Dit word deur middel van ’n lens of ’n kombinasie van
lense gedoen. Lank
voordat hierdie instrument egter nog uitgevind is—in die newelrige,
onopgetekende verlede—moet iemand reeds ’n stuk kristal opgetel het
wat in die middel dikker as aan die kante was. Hy moet deur die kristal
gekyk en tot sy verbasing gevind het dat voorwerpe daardeur groter lyk.
Hy, of iemand anders, sou stellig ook agtergekom het dat só ’n
kristal die son se strale op ’n brandpunt saamtrek en dinge soos gras,
’n stuk perkament of ’n stuk kleremateriaal kon laat vlam vat. Vergroters
en "brandglase" of
"vergrootglase" word wel vermeld in die geskrifte van Seneca
en Plinius die Ouere, twee Romeinse filosowe van die eerste eeu nC, maar
is blykbaar nie veel gebruik totdat brilglase teen die einde van die
dertiende eeu uitgevind is nie. En
die brilglase is toe lense genoem—glo omdat hulle soos die saad van
die lensie gevorm is. (Die lensie, vir die weiniges wat dit straks nie
weet nie, is daardie bekende eetbare peulplant van die ertjiefamilie
waarvan Ma so ’n lekker sop maak.) Die
eerste eenvoudige mikroskoop was maar net ’n buis met ’n plaat vir
die voorwerp aan die een punt en ’n lens aan die ander punt wat die
voorwerp minder as tien keer vergroot het. Mense het stom-verwonderd na
vergrote vlooie en ander goggatjies gekyk en die instrumente
"vlooiglase" genoem. Omstreeks
1590 het twee Nederlandse brilmakers, Zaccharias Janssen en sy seun
Hans, met verskeie lense in ’n buis geëksperimenteer en ontdek dat
dit nabygeleë voorwerpe in werklikheid baie vergroot. Hul lensbuis was
die voorloper van die samegestelde mikroskoop, asook van die teleskoop.
In 1609 het die Italiaanse fisikus en sterrekundige Galileo Galilei van
hierdie vroeë eksperimente te hore gekom en die beginsels van lense
uitgewerk. Hy het toe ’n veel beter instrument gemaak wat boonop ’n
fokusseertoestel gehad het. DIE
vader van mikroskopie, of die leer van mikroskope, was die Nederlander
Antoni van Leeuwenhoek (1632—1723). Hy het begin as ’n vakleerling
in ’n winkel vir droë ware waar vergrootglase gebruik is om die drade
in kleremateriaal te tel. Hy het homself nuwe metodes geleer om besonder
klein lense met groot krommings te slyp en te poleer en daarmee
vergrotings van tot 270 keer die ware grootte verkry. Só iets was in sy
tyd ongekend.
Trouens,
in sy lang lewe het Van Leeuwenhoek sy lense gebruik om baanbrekerswerk
met verstommend baie dinge, lewend en nie-lewend, te doen. In meer as
honderd briewe het hy hieroor aan die Royal Society in Engeland en die
Franse Akademie verslag gedoen. Robert
Hooke (1635-1703), ’n Engelse wetenskaplike wat veral bekend is vir sy
navorsing oor elastisiteit, het hom ook in die mikroskopie onderskei en
Van Leeuwenhoek se ontdekkings oor piepklein organismes in ’n druppel
water bevestig. Hooke het Van Leeuwenhoek se mikroskoop nagemaak en toe
daarop verbeter. Hierna was daar weinig verbeterings aan mikroskope tot die middel van die 1800’s. Toe het verskeie Europese lande gesofistikeerde optiese toerusting begin vervaardig, maar geen hiervan was voortrefliker as die wonderbaarlike instrumente van die Amerikaner Charles A. Spencer, wat ’n hele bedryf daarmee gevestig het nie. Vandag se optiese mikroskope kan tot 1250 keer onder gewone lig vergroot. Maar
die optiese mikroskoop het sy fisiese beperkinge. Selfs een met
volmaakte lense kan met perfekte beligting eenvoudig nie gebruik word om
tussen voorwerpe te onderskei wat kleiner as die helfte van die
golflengte van lig is nie. Wit lig het ’n gemiddelde golflengte van
0,55 mikrometer en die helfte daarvan is 0,275 mikrometer. (Een
mikrometer is ’n duisendste van ’n millimeter. ’n Mikrometer word
ook ’n mikron genoem.) Enige
twee lyne wat nader as 0,275 mikrometer van mekaar is, sal as ’n
enkele lyn gesien word en enige voorwerp met ’n deursnee minder as
0,275 mikrometer sal onsigbaar wees of ten beste soos ’n onduidelike
vlekkie lyk. Om dus die piepkleinste deeltjies onder ’n mikroskoop te
bekyk, sou wetenskaplikes heeltemal van lig moes vergeet en ’n ander
soort "beligting" gebruik, een met ’n korter golflengte. DIE
koms van die elektronmikroskoop in die 1930’s het hierdie behoefte
bevredig. Die Duitsers Max Knott en Ernst Ruska het dit in 1931
gesamentlik uitgevind. In hierdie soort mikroskoop word elektrone in
’n lugleegte versnel totdat die golflengte uiters kort is—slegs een
honderdduisendste van dié van wit lig. Strale van hierdie vinnig
bewegende elektrone word op ’n selmonster gekonsentreer en word deur
die sel se dele geabsorbeer of versprei om sodoende ’n beeld op ’n
elektron-sensitiewe fotografiese plaat of TV-skerm te vorm. (Elektrone is ontsettend klein
atoomdeeltjies—negatief gelaaide massadeeltjies wat uiters lig is en,
sê maar, soos planeetjies om ’n son om die kern van die atoom
beweeg.) As
dit ’n bietjie ingewikkel klink, hier is ’n ander verduideliking: Die
elektronmikroskoop konsentreer ’n straal van onsigbare deeltjies
genaamd elektrone op die oppervlak van die voorwerp wat bestudeer word.
Dan versamel dit die elektrone wat terugkaats. Die mikroskoop skakel
hierdie elektrone in 'n swart-wit beeld op ’n TV-skerm om.
Wetenskaplikes kan daarna ’n foto daarvan neem en kleur byvoeg om dit
meer realisties te laat lyk. Die eerste soort elektronmikroskoop wat ontwikkel is, is die transmissie-elektronmikroskoop (TEM) genoem. Die eerste skandeer-elektronmikroskoop (SEM) het in 1942 sy verskyning gemaak en die eerste kommersiële instrumente het in 1965 in gebruik gekom. Die ontwikkeling is vertraag vanweë die ingewikkelde elektronika wat nodig is om ’n voorwerp met die elektronstraal te ''skandeer''. ’n Elektronmikroskoop kan ’n
voorwerp so duidelik toon dat dit driedimensonaal lyk, en die heel beste
elektronmikroskope maak dit vir ons moontlik om voorwerpe so klein as
die deursnee van ’n atoom te sien. Die meeste elektronmikroskope wat
in biologiese ondersoeke gebruik word, kan egter nie atome sigbaar maak
nie, hoewel hulle tog kan onderskei tussen individuele molekules wat van biologiese waarde is. Hulle kan in der waarheid voorwerpe
’n ontsaglike een miljoen keer vergroot. Dis terloops interessant dat selfs
doodgewone korreltjies
stuifmeel
die allervreemdste vorms onder die elektronmikroskoop
aanneem—en vir elke plant is daar ’n ander patroon. Party
stuifmeelkorrels is so vol stekels dat dit nie vreemd lyk dat hulle die
neuse van die arme hooikoorslyers so verskriklik kasty nie. Nogtans
het alle elektronmikroskope een ernstige nadeel. Omdat geen lewende ding
kan bly lewe in die geweldige lugleegte waarin hulle fisies opereer nie, kan
hulle ons nie die gedurig veranderende bewegings in ’n lewende sel
toon nie.
DEUR
’n instrument te gebruik wat so groot soos die palm van sy hand was,
kon Antoni van Leeuwenhoek destyds die bewegings van eensellige
organismes bestudeer. Moderne nakomelinge van Van Leeuwenhoek se optiese
mikroskoop kan so lank soos ’n langerige man wees, maar hulle bly
onontbeerlik vir selbioloë. Anders as elektronmikroskope stel optiese
mikroskope immers die gebruiker in staat om wel lewende selle in aksie
te sien. Die
grootste uitdaging sover dit optiese mikroskope aangaan, was sedert Van
Leeuwenhoek se tyd om die kontras tussen bleek selle en hul nog bleker
omgewings te vergroot sodat selstrukture en beweging makliker gesien kan
word. Om dit te kan doen is vindingryke strategieë bedink waarin daar
van videokameras, gepolariseerde lig, rekenaars en ander tegnieke
gebruik gemaak word. Dit het reeds tot ontsaglike verbeterings in
kontras gelei, wat besig is om ’n renaissance in optiese mikroskopie
teweeg te bring. Ja-nee, die fassinerende mikro-wêreld
is hoeka ’n makro-studierigting.
BO: In drie dimensies: ’n elektronmikroskopiese beeld van ’n myt. Om die beeld in 3D te sien: kyk skeel, ontspan jou visie totdat jy drie beelde sien, stel dan jou fokus in op die middelste van die drie beelde. Krediet: ARS / USDA (verkleuring deur MSKARG) |
||||||||
Mikroskope
"Dis
’n stukkie metaal!" besef jy verbaas ná ’n kortstondige
observasie, " ’n klein stukkie metaal sit sowaar in my toon vas
en 'n piepklein puntjie daarvan beur duidelik na buite deur my vel!" Dan eers onthou jy die keer toe ’n skoot bokhael jou
rakelings gemis het. Jy was saam met jou pa op ’n jagtog, en jy kon
destyds dalk tóg deur ’n verdwaalde stukkie lood getref gewees het...
Van
Leeuwenhoek is vandag beroemd vir die mikroskope wat hy daarna gebou en
die biologiese ontdekkings wat hy gedoen het. Hy was die eerste mens wat
wonderbaarlike dinge soos bakterieë, gisplantjies en die wemelende
lewensvorms in ’n enkele druppel water gesien het. Hy het ook
waargeneem hoe die rooi bloedliggaampies deur die haarbuise van ’n
konyn se oor en die web van ’n paddapoot sirkuleer.
