Wie Heeft De Microscoop Uitgevonden?

Ontwikkeling van optische microscopen

aan het eind van de 17e eeuw maakte antoine van leeuwenhoek een eenvoudige microscoop met één lens. die nieuwe uitvinding leek qua structuur op een moderne loep, maar het verschil was dat die microscoop meer dan 200 maal kon vergroten. met deze nieuwe microscoop kon leeuwenhoek micro-organismen en spermatozoïden ontdekken.

rond diezelfde tijd maakte de engelsman robert hooke een samengestelde microscoop met twee lenzen, een objectief en een oculair. hooke bekeek met die microscoop kurkweefsel en noemde dat cellen omdat het leek op de kleine cellen van een honingraat. zo bedacht hij de biologische term cel.

• in die tijd had het combineren van twee lenzen een negatief effect op de nauwkeurigheid, mede door de aberratie van de lenzen, waardoor de resolutie lager was dan bij een eenvoudige microscoop.
• in de 19e eeuw werd de resolutie van de microscoop drastisch verbeterd door verschillende aanpassingen.
• aberratiecorrectie werd toegepast door het gebruik van betere lenzen of combinaties van lenzen en werd ondersteund door duitse bedrijven als zeiss en leitz, die de grootste bijdrage leverden.
• de duitser ernst abbe zorgde voor theoretische en technische innovaties op het gebied van de microscoop en kan worden gezien als de grondlegger van de moderne optische microscoop.

Antoni van Leeuwenhoek

antoni van leeuwenhoek wordt in 1632 geboren in delft. hoewel hij gedoopt wordt als thonis philipszoon, noemt hij zichzelf later van leeuwenhoek. hoewel van leeuwenhoek geen wetenschappelijke opleidingen volgde, studeerde hij wel.

in zijn jeugd wordt hij gedurende ongeveer vijf jaar opgeleid tot kassier en boekhouder bij de schotse lakenhandelaar willian davidson. van leeuwenhoek werkte onder meer als lakenkoopman, landmeter en wijnroeier (iemand die met behulp van een soortpeilstok meet hoeveel wijn er in een vat zit).

uitvinder van de microscoop

dat de naam van antoni van leeuwenhoek zo onlosmakelijk met de microscoop is verbonden, heeft vooral te maken met de kwaliteit van de door hem ontwikkelde microscopen en het baanbrekende onderzoek dat hij er vervolgens mee verrichtte waarmee hij de basis legde voor de moderne microbiologie.

marcello malpighi

italiaanse arts marcello malpighi (1628-1694) nog genoemd worden. hij bestudeerde de bloedsomloop door haarvaten met een microscoop te bestuderen en wordt beschouwd als de grondlegger van de microscopische anatomie.

bewaarde microscopen

bekend is dat van leeuwenhoek honderden microscopen maakte. voor zover bekend zijn er echter slechts elf bewaard gebleven. vijf daarvan bevinden zich in de collectie van rijksmuseum boerhaave in leiden.

De enkelvoudige microscoop

antoni van leeuwenhoek raakte als lakenhandelaar bekend met het gebruik van vergrootglazen die hij gebruikte om de kwaliteit van de stof en de dichtheid van het weefsel te controleren. op den duur begon hij zijn eigen lenzen te slijpen en polijsten. rond 1670 ontwikkelde hij de enkelvoudige microscoop, die vele malen sterker kon vergroten dan de samengestelde microscopen uit die tijd.

het ontwerp van van leeuwenhoeks microscopen is relatief eenvoudig: een klein glazen lensje dat tussen twee metalen plaatjes is geklonken. het preparaat zat op een pinnetje dat met schroefjes op en neer en dichterbij of verder van de lens kon bewegen. zo stelde je scherp.

1. maar waar microscopen van tijdgenoten een vergroting van rond de dertig maal bereikten, maakte van leeuwenhoek microscopen die veel krachtiger waren.
2. de meeste van van leeuwenhoeks microscopen vergrootten zo’n tachtig maal, maar er waren ook uitschieters bij met een vergrotingsfactor van 250, wat fenomenaal was voor die tijd.
3. hoe hij dat voor elkaar kreeg, was lange tijd een raadsel.
4. klopte zijn bewering dat hij een geavanceerde glasblaasmethode uitvond, zoals hij in 1711 in een zeldzaam openhartig moment losliet tegenover een groepje duitse edelen?
5. of was de kwaliteit van de lens te danken aan secuur slijpwerk?

Lenzen en vergroting

onderzoek door het reactor instituut van de technische universiteit delft wees een aantal jaren geleden uit dat er geen twijfel over bestaat: in een van leeuwenhoek microscoop zit niet een geblazen maar een geslepen lens. er was dus geen exotische productiemethode, maar van leeuwenhoek was simpelweg bijzonder bedreven in het slijpen van zijn minuscule lenzen.

dit raadsel is opgelost met behulp van neutronentomografie waarmee het mogelijk is om een beeld op te bouwen van het binnenste van de microscoop zonder dat deze daarvoor opengebroken hoeft te worden.

• wat was het geheim van van leeuwenhoek? zijn microscopen waren superieur!
• minuscule glazen lensjes geklemd tussen twee metalen plaatjes.
• hij maakte er meer dan 500 en zag met zijn scherpe ogen wat anderen niet of nauwelijks konden zien.
• ‘uyt drift van weetgierigheyt’ onderzocht hij alles wat los en vast zat.
• van de 12 microscopen die bewaard zijn vergoot de zwakste 68x en de sterkste 266x.
• mogelijk had van leeuwenhoek nog sterkere lenzen.
• hij drukte de grootte van wat hij met zijn microscopen zag uit in zandkorrels, gierst en haarbreedte.
• hij rekent uit dat 110 miljoen animalcules (bacteriën) bij elkaar even groot zijn als één zandkorrel.

Micro-organismen en zaadcellen

van leeuwenhoek kon door zijn bijzondere slijpwijze dus velen malen meer zien dan zijn tijdgenoten. door zijn lenzen zag hij voor het eerst zaadcellen, bloedlichaampjes en ‘kleine dierkens’, ofwel bacteriën.

wat van leeuwenhoek zag onder zijn apparaat was zo opzienbarend dat hij via een bevriende anatoom contact zocht met de wetenschappelijke wereld om zijn bevindingen te publiceren. het overgrote deel van zijn waarnemingen heeft van leeuwenhoek vastgelegd in brieven aan de royal society, de britse academie voor wetenschap in londen.

correspondentie

van leeuwenhoek correspondeerde tussen 1670 en 1720 met wetenschappers van de royal society en stuurde als bewijs diverse preparaten mee samen met tekeningen van kunstenaars en een omschrijving om de wetenschappers van de royal society te leiden bij het observeren van het preparaat in londen.

preparaten

deze preparaten zijn de oudst bewaard gebleven voorwerpen die ooit door een microscoop zijn gezien.

publicaties

dankzij de publicatie van de meeste van zijn ontdekkingen in het toptijdschrift philosophical transactions werd hij wereldberoemd. zijn systematische en uitgebreide onderzoek maken hem tot de grondlegger van de microbiologie.

Waarnemingen van bacteriën

antoni van leeuwenhoek is de ontdekker van de bacterie en de zaadcel en ontrafelde op haarvaatjes-niveau de bloedsomloop. hij beschreef in vele publicaties voor het eerst talloze micro-organismen, waardoor hij terecht de vader van de microbiologie genoemd mag worden.

toch was daar in de eerste helft van zijn leven nog geen enkel teken van dat hij zich daar mee bezig ging houden. hij was een laatbloeier die zich pas vanaf zijn veertigste stortte op het microscopische leven.

1. wanneer zag van leeuwenhoek voor het eerst bacteriën? in 1674 bekeek van leeuwenhoek een druppel water uit de berkelse meren.
2. hier heeft hij naar alle waarschijnlijkheid cyanobacteriën (blauwwieren) gezien: dolichospermum, die er als gekronkelde draadalgen uitzien.
3. in 1676 bekeek hij peperwater, waar hij, naast enkele protozoa-soorten de zeer kleine diertjes zag die met een miljoen nog geen grof zandkorreltje zouden vullen: bacteriën!
4. zijn meest bekende tekeningen van tandplak bacteriën werden gepubliceerd in de philosophical transactions van september 1683: van leeuwenhoek’s roem als grondlegger der microbiologie was vereeuwigd.
5. van leeuwenhoek heeft in een tijdbestek van 46 jaar onderzoek gedaan aan ‘zaaddiertkens’, sperma cellen van een groot aantal soorten dieren, waaronder de vlo, en die van de mens.

Elektronenmicroscopen

röntgenstralen en het elektron werden achtereenvolgens aan het eind van de 19e eeuw ontdekt en de theorie van de elektronenlens werd eind jaren twintig geïntroduceerd. de ontwikkeling van microscopen met een hogere resolutie in het begin van de 20e eeuw is een gevolg van het gebruik van deze kortegolflengtebundels als lichtbron.

• de transmissie-elektronenmicroscoop (tem) werd begin jaren dertig uitgevonden door ernst ruska uit duitsland, en de eerste commerciële tem werd in 1939 ontwikkeld door siemens.
• de ontwikkeling van de rasterelektronenmicroscoop (sem) begon rond dezelfde tijd als die van de tem.
• vervolgens werd aan het eind van de jaren 1930 de scanning transmissie-elektronenmicroscoop (stem) ontwikkeld door manfred ardenne, gevolgd door de ontwikkeling van het prototype van de moderne sem door vladimir zworykin begin jaren 40 van de vorige eeuw.
• de sem van zworykin had echter een lage resolutie, zodat de ontwikkeling van de sem in de jaren 1950 werd voortgezet via projecten in het laboratorium van charles oatley aan de universiteit van cambridge, wat leidde tot de eerste commerciële sem die in 1965 door cambridge instruments werd geproduceerd.
• elektronenmicroscopen overtroffen de beperkingen van optische microscopen en verbeterden de resolutie daardoor drastisch, zodat objecten zo klein als een atoom konden worden waargenomen.