Изобретение микроскопа

Прогресс бактериологии тесно связан с развитием инструментальной базы, и первое место среди специального оборудования принадлежит оптическим приборам — микроскопам.

Считается, что двухлинзовый микроскоп изобрели не позднее 1590 г. в Голландии братья Иоганнес и Захариас Янсены (J. et Z. Janssen). По другим источникам, это произошло в 20-е годы XVII в., и приоритет принадлежит голландцу Корнелису Дреббелю (С. Drebbel) или итальянцу Галилео Галилею (G. Galilei).

Во второй половине XVII в. голландский физик Христиан Гюйгенс (С. Huygens) создал оптическую теорию стеклянных линз. Однако сконструированные им микроскопы давали увеличение в лучшем случае в 100 раз. Вдобавок они обладали низкой разрешающей силой из-за хроматической и сферической аберрации, поскольку свет с разной длиной волны фокусировался в разных плоскостях, а на краю поля зрения изображение было расплывчатым. С помощью таких оптических приборов невозможно было не только изучать строение, физиологические свойства и поведение бактерий, но и просто их увидеть.

Бактерии открыл в 1676 г. натуралист-самоучка, голландец Антониус ван Левенгук (A. van Leeuwenhoek). Парадокс в том, что оптический прибор, который он использовал, был шагом назад, а не вперед в развитии инструментальной базы микробиологии. Это была элементарная лупа, уникальность которой заключалась в том, что она имела крошечное апертурное отверстие и очень короткое фокусное расстояние.

В результате по линейному увеличению при разрешающей силе (1,5 мкм) она в несколько раз превосходила имевшиеся тогда микроскопы, которые состояли из трубки (тубуса), объектива и окуляра. Это позволило Левенгуку не только увидеть бактерий, но и в общих чертах описать их морфологию, причем он был настолько точен и объективен, что мы догадываемся, о каких бактериях идет речь. Левенгука можно по праву считать и основоположником цитологии прокариотов, и их физиологии (в числе прочего, он выяснил, что бактерии обездвиживаются при нагревании или после обработки уксусом).

К сожалению, лупа Левенгука не стала инструментом для серийного производства и широкого использования. До сих пор непонятно, как изготавливалась ее главная деталь, линза — путем обтачивания и шлифовки или путем отливки стеклянного шарика. Кроме того, короткофокусная лупа крайне неудобна для наблюдателя с нормальным зрением (сам Левенгук был близоруким), поскольку ее приходилось подносить вплотную к глазу.

Конструктивные ограничения первых микроскопов удалось преодолеть только в конце XIX в., когда немецкий оптик Аббе (Е. Abbe) разработал теорию получения световых изображений. На ее основе немецкий механик Цейсс (С. Zeiss) и его соотечественник фабрикант стекла Шотт (F. Schott) изобрели составные объективы, иммерсионную масляную систему и конденсорный осветитель. Микроскопы нового поколения обладали максимальной разрешающей силой 0,2 мкм, и в конце 1870-х годов Фердинанд Кон и Роберт Кох ввели их в повседневную практику микробиологических исследований.

После того, как Кох предложил методику фиксации мазков на предметных стеклах, заменил природные краски (индиго, гематоксилин и др.) синтетическими анилиновыми красителями (генцианвиолетом, метилротом и др.), а также применил в исследовательских целях микрофотографирование, бактерий стало легко наблюдать, и полученные данные надежно документировать.