السبت، 12 يناير، 2013

أنطونيو فان ليفينهوك Microscope

 أنطوني فان ليفينهوك  (من  1632 الى 1723 )  باحث هولندي اخترع أوّل مجهر ضوئي بسيط شاهد بمساعدته كائنات حيّة دقيقة في قطرات  الماء وهو من أوائل العلماء الذين استخدموا العدسات .
ولد في مدينة دفت في هولندا، أسرته متوسّطة وأمضى حياته كلّها موظفاً صغيراً في الحكومة . تزوّج ليفنهوك مرّتين وأنجب ستّة أولاد ولم يكن له أحفاد ، وكانت صحّته جيّدة وظلّ يعمل بهمّة ونشاط حتى قبل وفاته بساعات . وتوفّي في المدينة التي ولد فيها في التسعينات من عمره.
أمّا اكتشافه للميكروب فيرجع إلى شغفه بالنظر في  المجهر ولم يكن من السّهل في هذا الوقت  أن يشتريه من المحالّ العامة ، لذلك  ركّب مجهرا لاستعماله الخاصّ .
ولم يتعلّم صناعة العدسات ولا فنّ جلاء الزّجاج تمهيداً لصناعة العدسة المناسبة . لكنه استطاع عن طريق تركيب العدسات بعضها فوق بعض الحصول على كفاءة للإبصار ليست متاحة  لأيّ مجهر مستخدم في ذلك الوقت .
ومن بين العدسات التي صنعها عدسة كانت قادرة على تكبير الأشياء 270 مرّة . وهناك ما يدلّ على أنّه صنع عدسات ذات قدرة على تكبير الأشياء أكثر من ذلك.
microscope_pill.jpgmicroscope_pill.jpgmicroscope_pill.jpgmicroscope_pill.jpg



كان ليفنهوك رجلاً صبورا ومثابرا وقويّ الملاحظة ، واستطاع بعدساته هذه أن ينظر إلى كثير من الموادّ ابتداء من شعر الإنسان إلى قطرات الدّم وقطرات الماء والحشرات والأنسجة الجلديّة والعضلية ، وسجّل ملاحظاته كلّها وبمنتهى العناية ، كما أنّه رسم كلّ ما شاهده تحت المجهر.
ظلّ ليفنهوك يراسل الجمعيّة الملكيّة البريطانية منذ سنة  1673 وهي الجمعية العلمية الرائدة في العالم كله ، ورَغم أنّه لا يتحدّث إلاّ اللغة الهولنديّة ، فقد انتخبوه عضواً في الجمعية عام 1680 ، كما أنّه أصبح عضواً مراسلاً لأكاديمية العلوم في باريس .
و الجدير بالذكر أنه أوّل من وصف كريّات الدّم الحمراء ، وقد عارض نظريّة التّوالد التّلقائي لأشكال الحياة الدّنيا . وقدّم أدلّة كثيرة تؤيّد وجهة نظره ، وقد أثبت أنّ البراغيث تتكاثر تماما كالحشرات ذات الأجنحة .
ولكن أهمّ اكتشاف له كان سنة 1674 عندما سجّل أوّل ملاحظاته عن  الميكروبات . ففي قطرة واحدة للماء اكتشف عالماً قائما بذاته ، عالماً جديداً لا شكّ فيه ، ورغم أنّه لم يعرف ما الذي اكتشفه بالضبط ، فإنّه أوّل من أشار إليه ، ومع ذلك فما اكتشفه كانت له أهميّة بالغة  في تاريخ البشريّة ،
 وقد تمكّن من العثور على الميكروبات في أماكنَ كثيرة : في المستنقعات وفي ماء المطر وفي فم الإنسان و أمعائه، واستطاع أن يضيف أنواعاً مختلفة من البكتريا وحسب أحجامها جميعاً.
 ولم تظهر أهميّة اكتشاف ليفنيك هذا إلاّ عندما ظهر العالم الفرنسي الكبير باستور. أيْ بعد ذلك بمائتيْ عام وقد ظلّ علم الميكروبات خامداً حتّى جاء القرن التّاسع عشر عندما تطوّرت أحجام العدسات وتطوّرت صناعة المجهر .




المِجْهَر أو الميكروسكوب جهاز يكبر الأجسام الصغيرة لتسهل دراستها ومن المجاهر ما هو بسيط وما هو مركب. أما البسيط فهو عبارة عن عدسة مكبرة وبفضلها نحصل على صورة مكبرة للجسم. أما المركبة فتتكون من عدد كبير من العدسات وهي عبارة عن مجموعتين الأولى الموجهة للجسم وتبين صورة حقيقية للجسم ومجموعة علوية تكبر صورة الجسم الحقيقية التي بينتها المجموعة الأولى وفي هذا النوع من الميكروسكوبات نحصل على صورة مكبرة جداً. يحتاج علماء الأحياء إلى ملاحظة الخلايا وأجزائها خلال دراسة الكائنات الحية. إنّ تطوير أدوات وتقنيات جديدة يمكّن علماء الأحياء من كشف أعمق أسرار الحياة.
في العام 1665، استطاع العالم الأنجليزيّ، روبرت هوك، اختراع الميكروسكوب البدائيّ الذي يشبه الميكروسكوب المستعمل في المعامل اليوم.


التقنيات الحديثة وتوسيع دائرة الإبصار



وقد ساهمت الاكتشافات والتقنيات الحديثة المعتمدة على الموجات الكهرومغناطيسية في توسيع دائرة الإبصار فأبصرنا ما لم نكن نبصره، فكم من الكائنات الدقيقة كانت مغيبة عنا حتى وقت قريب حينما تم اكتشافالمجهر الضوئي في القرن السابع عشر من الميلاد وأبصر الإنسان ما لم يكن يبصره من عجائب خلق الله من خلايا البكتريا والطحالب والفطريات وأصبح يرى كيف تتغذى وتتكاثر وكيف تغزو الميكروبات أجسامنا وكيف تتصدى لها كريات الدم البيضاء والتي تمثل عنصرا رئيسيا في جهاز المناعة وأثبت الإنسان بالميكروسكوب أن النطفة والبويضة ضروريان كلاهما للحمل وهذا بعد قرون عديدة مما ذكر في القرآن الكريم ورأى الإنسان في الأعضاء من أنسجة وكيف تتكون الأنسجة من خلايا وجاء المجهر الإلكتروني فإذا به يأخذ البصر إلى أفاق جديدة تماماً ويرى العلماء مكونات الخلية والحمض النووي (دنا) والجينات الوراثية والذي أعطى عمقاً في فهم علم الوراثة وتطبيقاته في علم الهندسة الوراثية. ومن العجب أن المجهر الإلكتروني يستخدم أدق ما لا نبصر وهو الإلكترون ليرينا أدق مالا نبصر من مكونات الخلايا ووظائفها. ولا ننسى في هذا المقام التطور الهائل في التلسكوبات الفضائية والتي مكنت الإنسان من أن يبصر الأجرام السماوية البعيدة ويرى تفاصيل النجوم والكواكب. بل ووطئت قدم الإنسان سطح القمر فرآه رأي العين وتفحص أرضه وأمسك بتربته وسيرت المركبات الفضائية تستكشف غرائب الكون وعجائبه وتنقل لنا صوراً تراها أعيننا لم تبصرها أعين السابقين، وكذلك أذن الله للإنسان أن يبصر عظيم آياته التي كانت من قبل غيباً لا تدركه أبصارنا أو كانت من ما لا يبصرون. أما عن المناظير الضوئية الطبية (المنظار الداخلي) فقد تمكن الإنسان من أن يطوع الضوء ليسير في مسارات متعرجة باستخدام الألياف الضوئية بداخل هذه المناظير. وأمكن له بذلك رؤية أدق تفاصيل أجهزة الجسم المتعددة وأحدث ثورة في التشخيص المبكر للأمراض والأورام وإجراء أدق الجراحات اللازمة بدون مضاعفات، وأمكن إدخال مناظير دقيقة داخل الرحم لتصوير مراحل التطور للجنين منذ نشأته وساعد على فهم أشياء وحقائق في علم الأجنة ما كنا نراها من قبل. 
ومما لم نكن نبصر أيضاً أموراً كانت تحدث في أزمنة شديدة الصغر كاتحاد جزيئات المواد فبالرغم من أمكانية رؤية الجزيئات الصغيرة مثل جزيئات المواد باستخدام الميكروسكوب فإن تفاعل الجزيئات لتكوين جزيئات جديدة كان مما لا نبصر لفرط سرعته ويأتي الوقت الذي يأذن فيه الله أن يبصر الإنسان هذا الحدث الفريد أيضاً وذلك باستخدام ما يشبه (الكاميرا) تعمل بأشعة الليزر في زمان متناه في الصغر يبلغ 10-15 من الثانية وهو ما يسمى (الفمتو) ثانية وهو الاكتشاف العلمي للعالم أحمد زويل الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء سنة 1999م، وهو فتح جديد نبصر به ما لم نبصر من قبل من ملايين التفاعلات التي تحدث بين جزيئات المواد المختلفة.
والمجهر أحد الأجهزة الأوسع استخداماً في علم الأحياء، يعطي صورة مكبّرة للشيء الذي يُنظَر إليه به (تكبير (بصريات)) وتكشف تفاصيله (دقة تفاصيل صورة) في آن واحد. يستخدمه علماء الأحياء لدراسة الكائنات الحية والخلايا وأجزائها الصغيرة التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

المجاهر الضوئية


لرؤية الكائنات الحية الصغيرة والخلايا يستعمل علماء الأحياء عادة مجهراً ضوئياً مركباً (م.ض) (بالإنجليزية: Compound light microscope) كما يظهر في الصورة. ولكي ترى بواسطة المجهر الضوئي المركب، تضع العينة على شريحة زجاجية، لكن يجب أن تكون العيّنة رقيقة بما يكفي لتصبح شفافة، أو أن تكون صغيرة جداً. توضع الشريحة التي تحمل العينة فوق فتحة في منضدة المجهر. 
ومن مصدر ضوء، كمرآة أو مصباح مثبت في القاعدة، يوجَّه الضوء إلى الأعلى. يمر الضوء عبر العينة وعبر العدسة الشيئية (بالإنجليزية: Objective lens) الموضوعة مباشرة فوق العينة، فتكبر العدسة الشيئية تلك العينة. بعد ذلك يتم إسقاط الصورة المكبرة عبر القصبة (بالإنجليزية: Body tube) نحو العدسة العينية (بالإنجليزية: Ocular lens) المثبتة في قطعة العين (بالإنجليزية: Eyepiece) حيث تكبر أكثر. تحتوي معظم المجاهر الضوئية على مجموعة عدسات شيئية ذات درجات تكبير مختلفة. يمكن اختيار عدسة وتركيزها في حقل الرؤية عبر إدارة القطعة الأنفية Nosepiece. تقوم العدسة الشيئية الكبرى في مجهر ضوئي مركب ونموذجي بتكبير صورة لتبلغ 40 ضعفاً للحجم الأصلي للعينة. يسمى عامل التكبير هذا قدرةالتكبير للعدسة الشيئية، والتي يرمز إليها في هذه الحالة بـ 40× (× تعني عدد مرات التكبير) ومن ناحية أخرى تكبر العدسة العينية العينة 10 مرات (10×). ولاحتساب قدرة تكبير المجهر، يجب ضرب قدرة تكبير العدسة الشيئية الكبرى (40× في هذه الحالة) في قدرة تكبير العدسة العينية (10×). يكون الحاصل قدرة تكبير إجمالية تساوي 400×.

المجاهر الإلكترونية



تحدد خصائص الفيزيائية قوة التمييز لدى المجاهر الضوئية. فإذا تجاوزت قدرة التكبير 2000× تصبح صورة العينة غير واضحة أو ضبابية. لفحص عينات أصغر من الخلايا، كصبغيات الخلايا أو الفيروسات ، قد يختار العلماء واحداً من بضعة أنواع من المجاهر الإلكترونية. في المجهر الإلكتروني تقوم حزمة من الإلكترونات بالتصوير بدلا من شعاع الضوء، وإعطاء صورة مكبرة للعينة. المجاهر الإلكترونية أقوى بكثير من المجاهر الضوئية ، لأنها تستخدم الخاصية الموجية للإلكترونات ، ويمكنها بذلك عن طريق التحكم في طول موجتها الحصول صور على لأدق مكونات الاشياء المجهرية .
يلزم للحصول على صورة مكبرة واضحة أن تكون طول موجة الأشعة المسلطة على الشيئ أصغر من قياساته ، لهذا يحدد طول موجة الضوء (طول موجة الضوء المرئي بين 380 نانو متر و 750 نانومتر ) أما طول موجة شعاع الإلكترونات فيمكن التحكم فيه وتصغيرها إلى 3 نانومتر مثلا . بذلك نحصل بواسطه على صور أدق وتكبيره يصل مليون مرة . ويمكن لبعض المجاهر الإلكترونية أن تظهر حتى محيط ذرّات منفصلة في إحدى العينات .
يقوم المجهر الإلكتروني النافذ (بالإنجليزية: Transmission electron microscope) (م.أ.ن) بإرسال حزمة من الإلكترونات عبر شريحة العينة رقيقة جداً ، في الوقت الذي تقوم فيه عدسات مغناطيسية بتجميع الأشعة النافذ خلال العينة وتكبير الصورة وضبطها برؤيتها على شاشة فيديو أو لوح فوتوغرافي ، تنتج من هذه العملية صورة كتلك التي تراها في الصورة أ. يكبر المجهر الإلكتروني النافذ الأشياء حتى 200.000 مرة، لكن من سلبياته أنه لا يمكن استخدامه لمشاهدة العينات وهي حية.
أما المجهر الإلكتروني الماسح (بالإنجليزية: Scanning electron microscope) (م.أ.م) فيزودنا بصور مجسمة مدهشة كالتي تراها في الصورة ب . لا ضرورة لتقطيع العينة إلى شرائح من أجل رؤيتها من الداخل ، إنما يكفي رشها بطلاء معدني رقيق. ترسل حزمة من الإلكترونات فوق سطح العينة، مما يدفع بالطلاء المعدني إلى إطلاق وابل من الإلكترونات نحو شاشة فلورية أو لوحة تصوير فوتوغرافي، فتعطي صورة لسطح الشيء. تستطيع المجاهر الإلكترونية الماسحة تكبير الأشياء حتى مليون مرة، إنما لا يمكن استخدامها لمشاهدة العينات وهي حية، كما هي الحال بالنسبة للمجهر الإلكتروني النافذ ن وذلك بسبب طاقة الإلكترونات العالية (كلما زادت طاقة الإلكترونات كلما قصرت طول موجة أشعتها).

أجزاء المجهر


  • عدسة عينية وهي مثبتة في الطرف العلوي للأسطوانة المعدنية الموجودة في أعلى جزء من المجهر ومن خلال هذه العدسة تنظر العين إلى الداخل لرؤية العينة المراد فحصها. (1)
  • عدسات شيئية وهي مثبتة على قرص متحرك بالطرف السفلي للأسطوانة المعدنية وتكون قريبة من الشيء المراد تكبيره، لذلك سميت بالعدسات الشيئية ويتراوح عدد هذه العدسات بين (2 - 4) عدسات وتتدرج في قوة تكبيرها. (3)
  • ضابطان أحدهما للضبط التقريبي والآخر للضبط الدقيق يمكن تدويرهما لرفع أو خفض العدسات عن العينة المدروسة لتوضيحها بعد اختيار قوة التكبير المطلوبة بأي من العدسات الأربع. (4)
  • منضدة (مسرح)(منصة) مسطح مستو ويمكن رفعه أو خفضه أو يكون ثابتا وفي وسطه توجد فتحة وماسكان معدنيان لتثبيت الشريحة الزجاجية التي توضع عليها العينة المطلوب تكبيرها. (6)
  • مرآة وتوجد في أسفل المنضدة ووظيفتها توجيه الضوء لينفذ من فتحة المنضدة ويسلط على العينة المثبتة على الشريحة، وهناك بعض المجاهر تكون مزودة بمصباح كهربائيبدلا من مرآة. (7)