Responsable del Microscopio Electrónico de Transmisión Red Biomimic, Unidad de Microscopía, Inecol, A.C.
Entre 1931-1933 el físico alemán Ernest Ruska y el ingeniero en electricidad también alemán Max Knoll desarrollaron el primer microscopio electrónico de transmisión (MET) para la observación de materiales. La academia sueca en 1986 galardonó a Ernest Ruska con el premio Nobel por la invención de este microscopio.
Han pasado más de 340 años desde que Antony Van Leeuwenhoek con la invención de su microscopio simple realizó el descubrimiento de las células espermatozoides en 1677, años en los que se ha ido perfeccionando el sistema de lentes del microscopio compuesto de luz (óptico o de fotones, hasta lograr microscopios tan sofisticados como el de contraste de fases o de fluorescencia; pero en 40 años o un poco más, los científicos lograron perfeccionar el MET. El mundo de las ciencias biológicas se amplió con la invención de la microscopía electrónica y la experiencia fue excitante al lograr ver imágenes del interior de una célula o de partículas de virus amplificadas miles de veces
Keith Porter y colaboradores en 1945 demostraron de manera contundente que el MET podía ser utilizado para observar los detalles del interior de las células con el descubrimiento de lo que años más tarde designaran como retículo endoplásmico (ER).
En la actualidad el microscopio electrónico se ha convertido en una herramienta fundamental en la investigación científica en diferentes áreas de la biología, medicina, materiales y nanopartículas.
¿Por qué utilizar electrones en vez de luz (fotones)?
El poder de resolución es la capacidad de observar con claridad dos objetos extremadamente cercanos, por ejemplo, dos puntos, con total nitidez. Para el ojo humano normal, el máximo poder de resolución sería distinguir claramente dos puntos que se encuentren separados entre sí por la décima parte de 1 mm [100 micrómetros o micras (µm)], el grosor de un cabello humano. El microscopio simple (de una sola lente) de Van Leeuwenhoek, producía una ampliación de hasta 275 veces (275x) con un poder de resolución de 1.4 µm, mayor al poder de resolución de los microscopios compuestos (de varias lentes) de su época.
Para un microscopio óptico compuesto, el poder de resolución máximo es de 0.2 µm o 200 nanómetros (nm), siendo un nanómetro la millonésima parte de 1 mm. Con la ayuda del microscopio compuesto es posible observar células humanas, células vegetales, levaduras, protozoarios, y bacterias logrando aumentos hasta de 1000x. En contraste, con el MET podemos observar objetos más pequeños que 200 nm como los coronavirus. Pero existen virus aún más pequeños como el bacteriófago (Fig. 4), que infecta bacterias. El tamaño de los fagos oscila entre 20 y 200 nm. Sin embargo, existen partículas como los rotavirus causantes de la gastroenteritis que miden aproximadamente entre 70-90 nm, los cuales son aún más pequeños que 100 nm ¡Más pequeños que la longitud de onda más corta de la luz visible (color violeta, 400 nm) y por debajo de los 200 nm!
¿Cómo observar cosas más pequeñas por debajo de los 200 nm, de lo que se alcanza a ver con un microscopio compuesto actual?
El Físico Ernes Abbe (1872) quien trabajaba para la compañía Carl Zeiss realizó avances fundamentales tanto en el diseño de los microscopios de luz como en el campo de la óptica teórica, y predijo desde aquel entonces que para mejorar el poder de resolución de los microscopios compuestos se necesitaba de longitudes de onda mucho más cortas que las de la luz visible.
Sin embargo, para que esto hubiese sido posible, pasaron muchos años; primero tuvieron que existir toda una serie de conocimientos científicos fundamentales que llevaron al descubrimiento del electrón, y de que éste tiene comportamiento de partícula y de onda, y que al pasar a través de un campo electromagnético los electrones desvían su trayectoria igual que los fotones lo hacen a través de una lente de cristal para formar una imagen. Ya en la primera mitad del siglo pasado, fue Louis De Broglie (1924) quien demostró que el electrón tenía propiedades de onda que sustancialmente son de longitud de onda más corta que la luz visible y Busch (1926) que demostró que un haz de electrones podía ser desviado por lentes magnéticas al igual que la luz es desviada por una lente de vidrio. Esta serie de hallazgos científicos permitió el desarrollo del primer tipo de microscopio electrónico, el MET, en un principio inventado para análisis de materiales.
¿Entonces qué es el MET y cómo funciona?
Es un instrumento científico con un peso aproximado de una tonelada y con una columna de alrededor de 1.5 metros de altura donde se utiliza alto voltaje para producir y enfocar un haz de electrones acelerados en alto vacío que al impactar en una de las caras de una muestra de tejido ultradelgada forman una imágen al emerger por la cara contraria. Con este instrumento que alcanza aumentos de 1000 000x hoy en día es posible ver desde los cromosomas y las moléculas de ADN (ácido desoxiribonucleico) hasta átomos con un poder de resolución de 0.2 nm.
La adaptación del MET para la observación de muestras biológicas trajo consigo el desarrollo de equipos y accesorios especiales para el procesamiento de las mismas como el ultramicrotomo y la cuchilla de diamante para poder obtener cortes de tejido ultrafinos que soporten el haz de electrones y el alto vacío, así como procedimientos histológicos con fijadores químicos y agentes contrastantes especiales para la preparación de las muestras.
El MET está compuesto por la columna que genera el haz de electrones, un sistema de alto vacío, un sistema de enfriamiento, corrientes de alimentación y un sistema de registro de la imagen. La imagen formada por los electrones es proyectada en dos dimensiones sobre una pantalla fluorescente y puede ser obtenida finalmente a través de una película fotográfica o de una cámara digital en una computadora..
La Unidad de Microscopía Avanzada del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic® del INECOL cuenta con un Microscopio Electrónico de Transmisión JEOL JEM 1400Plus. Brinda el Servicio de Microscopía Electrónica de Transmisión y la asesoría técnica para la preparación y estudio de muestras biológicas.
Figuras
Fig 1. Microscopio simple. Utiliza una sola lente para ampliar las imágenes de los objetos observados. Se le atribuye al holandés Anton Van Leeuwenhoek haber introducido el microscopio a la atención de los biólogos. B) Comparación del microscopio compuesto con el MET. A) Imágenes obtenidas de internet. B) Imagen de la Unidad de Microscopia Avanzada, INECOL (Lorena ML López Sánchez).
Fig. 2 Imágenes de bacteriófagos que son virus que infectan exclusivamente a las bacterias. A) Representación de distintos bacteriófagos que atacan a una bacteria, ilustración en 3D. B) Gamma-fago a través de un microscopio electrónico de transmisión. C) Bacteriófago atacando a una bacteria. (Imágenes obtenidas de internet).
Fig 3. Imagen de células de la levadura de pan (Saccharomyces cerevisiae) que es un hongo unicelular obtenida de un microscopio de luz aumentada 630X. B) Imagen de una célula de la levadura de pan (Saccharomyces cerevisiae) obtenida en un microscopio electrónico de transmisión aumentada 1500 X. PC= pared celular; V= Vacuola; N= Núcleo; X= aumentos. Imágenes obtenidas por Lorena ML López Sánchez.
Fig 4. Esquema interno del Microscopio Electrónico de Transmisión (obtenido de internet).
Fig. 5 (carrousel) Imágenes de partículas de rotavirus causante de gastroenteritis o infección intestinal. Magnificación 85,000 X. Barras equivalen a 90nm. Imágenes obtenidas por Lorena ML López Sánchez.
Fig. 6 Imágenes de partículas de rotavirus causante de gastroenteritis o infección intestinal. Magnificación 85,000 X. Barras equivalen a 90nm. Imágenes obtenidas por Lorena ML López Sánchez.
Palabras clave
Microscopía electrónica de Transmisión, poder de resolución, tamaño de virus.
Resumen
Gracias a los grandes avances en óptica y al descubrimiento del electrón y sus propiedades, se pudo generar la Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) y con ella se ampliaron las puertas al mundo de las ciencias.
De pequeños brincos a grandes saltos ¿Larvitas de moscas en fuga?
Andrea Birke
Red de Manejo Biorracional de Plagas y Vectores
Los insectos son el grupo más biodiverso del planeta con cerca de 3.5 [ ... ]
Leer más...Galería virtual de los paisajes de Veracruz
Elio Lagunes-Díaz, Griselda Benítez Badillo, Miguel Equihua Zamora, Luz Sánchez Landero
Se presenta una galería de realidad virtual de los ecosistemas [ ... ]
Leer más...Insectos en mar abierto
Daniel Reynoso-Velasco y Rodolfo Novelo-Gutiérrez
Red de Biodiversidad y Sistemática
A pesar de que los insectos son el grupo más exitoso del planeta y están presentes en [ ... ]
Leer más...De bobos, actinos, islas y tesoros ocultos
Noemi Matías1, Teresa González2, Juan E. Martínez1, Oscar Téllez2 y Salvador Rodríguez2
Isla Clarión, en el Archipiélago de Revillagigedo, alberga [ ... ]
Leer más...Caballitos del diablo joya: los Calopterygidae
José Antonio Gómez Anaya y Rodolfo Novelo Gutiérrez
Red de Biodiversidad y Sistemática
Los caballitos del diablo joya, miembros de la familia Calopterygidae, [ ... ]
Leer más...Superhéroes ocultos en las plantas
Yely Gabriela Rodríguez Mina1, Frédérique Reverchon2, José Antonio Guerrero Analco3
Los hongos que viven al interior de las plantas pueden ocasionar, de manera [ ... ]
Leer más...Tillandsia ionantha, una especie mexicana, no brasileña
Juan José Ancona, Juan Pablo Pinzón, Patricia Hernández-Ledesma, Samuel Cruz-Esteban
Tillandsia ionantha fue descrita hace 169 años; desde [ ... ]
Leer más...Búhos en la ciudad: aliados imprescindibles para la sociedad
Miguel San Martín y Rafael Villegas Patraca
USPAE
Aunque no lo parezca, los búhos cumplen un papel importante en el control de plagas [ ... ]
Leer más...¡Hay que florecer donde fuimos plantados!
Karina M. Grajales Tam
Camino rumbo a la escuela, con la cabeza agachada, buscando monedas, billetes o algún tesoro perdido, pero solo encuentro restos de [ ... ]
Leer más...Desparasita a tu perro y cuida tú salud
Karla L. Tapia-Fierro y Andrés M. López
Red de Biología y Conservación de Vertebrados
Desparasita a tu perro continuamente para cuidar su salud y la de [ ... ]
Leer más...Dengue ¿cómo y quién lo transmite? métodos alternativos de control
Mireysi Torres Carrera, Luis Arturo Ibarra Juárez y Nicolaza Pariona Mendoza
Red de Estudios Moleculares Avanzados
El Dengue [ ... ]
Leer más...Contando y midiendo las costas
M. Luisa Martínez
Red de Ecología Funcional
Las costas representan una estrecha franja en el mundo y en México, pero son el hogar del 40% de la población mundial, [ ... ]
Leer más...Beneficios de los hongos del suelo en la producción agrícola:
Hongos solubilizadores de fósforo y micorrícicos arbusculares
Rosa María Arias Mota y Gabriela Heredia Abarca
El estudio de la agricultura [ ... ]
Leer más...Bacterias benéficas frente a la contaminación por metales pesados
Jaqueline de Jesús Jiménez Jiménez y Randy Ortiz Castro
Red de Estudios Moleculares Avanzados
La contaminación por metales pesados [ ... ]
Leer más...Papas agroecológicas, una solución a la contaminación
Gloria Carrión, Damaris Desgarennes y J. Francisco Castillo Esparza
Red de Biodiversidad y Sistemática
El uso de productos biológicos para [ ... ]
Leer más...Carbono en humedales urbanos de montaña
María Elizabeth Hernández Alarcón y María Leticia Monge González
Red de Manejo Biotecnológico de Recursos
El cambio climático es causado por las emisiones [ ... ]
Leer más...En la cuerda floja: el cableado eléctrico y la fauna silvestre
Ana Luisa Gómez Sánchez1, Juan José Barrios Gutiérrez1, Carlos Daniel Pinacho Pinacho2, Sonia Gallina-Tessaro3, Andrés M. López-Pérez3
Actualmente [ ... ]
Leer más...Mensajes invisibles: la comunicación química de los insectos
Patricia Romero Arellano y Viridiana Vega Badillo
Los semioquímicos son un conjunto de sustancias químicas que transmiten información [ ... ]
Leer más...¿Quién fue el naturalista oficial del H.M.S. Beagle?
Alejandro Espinosa de los Monteros
Biología Evolutiva
Para conmemorar los 215 años del natalicio de Darwin, recuento una serie de sucesos que [ ... ]
Leer más...Xicotli data: acciones de ciencia abierta en pro de los polinizadores nativos
Equipo “Xicotli data”*
La crisis de la polinización no sólo se debe a los efectos negativos que tienen las acciones [ ... ]
Leer más...Cuando la luna se come al sol
José G. García-Franco
Red Ecología Funcional
Los eclipses han maravillado al hombre desde la antigüedad. Eran considerados presagios de calamidades. Actualmente los [ ... ]
Leer más...Sismicidad en México
Alexandro Medina Chena, Laura Alejandra Barradas Sánchez y Rafael Villegas Patraca
USPAE
Desde el centro de la Tierra hasta su superficie, hay una distancia promedio de 6371 [ ... ]
Leer más...Helecho espada, invasor del Trópico Americano
Salvador Gonzalez de León, Claudio Mota Vargas, Cristian Pinzón y Oscar Briones
Un helecho asiático se ha dispersado por América en especial en los [ ... ]
Leer más...Genes de resistencia a los antibióticos
Antonio Acini Vásquez-Aguilar
Red de biología evolutiva
La resistencia a los antibióticos es un problema salud pública global y es resultado del uso inadecuado [ ... ]
Leer más...Agua embotellada ¿qué tan pura es?
Fabiola López Barrera, Robert Manson y Jorge Córdova Nieto
¿Qué hay en una botella de plástico con agua? Estudios recientes muestran que contienen micro y [ ... ]
Leer más...La historia natural de las plántulas
Jorge González Astorga
Las plántulas son el resultado inmediato de la germinación, siendo la etapa del ciclo de vida que contiene el potencial para el desarrollo [ ... ]
Leer más...Las visitas guiadas: historias plantásticas en un jardín botánico
Orlik Gómez García
Las visitas guiadas a los jardines botánicos recrean los conocimientos científicos y los expresan de manera [ ... ]
Leer más...Tradición y ciencia: el uso de plantas con propiedades medicinales
Erika Valencia-Mejía, Juan L. Monribot-Villanueva, José A. Guerrero-Analco, Abraham Vidal-Limón
Red de Estudios Moleculares Avanzados
Históricamente, [ ... ]
Leer más...Huracanes ¿cómo disminuir su impacto?
Sonia Morán-Rodríguez, A. Emmanuel Zúñiga-Tovar y Raymundo Dávalos-Sotelo
Huracanes, daños, población expuesta
La magnitud de los daños y pérdidas [ ... ]
Leer más...Paso a pasito, ¡me estreso poquito!
Carolina Valdespino, Sergio Albino, Sonia Gallina y Alberto González
Red de Biología y Conservación de Vertebrados
Además de permitir la comparación del efecto [ ... ]
Leer más...Usando el sol para reducir el daño a mangos por moscas de la fruta
Larissa Guillén y Martín Aluja
Describimos cómo aprovechando la luz solar se puede disminuir el ataque de un insecto a los valiosos [ ... ]
Leer más...El Chichimoco: especie emblemática que “ya casi no se ve”
Luis M. García Feria
En 1971, la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) desarrolló [ ... ]
Leer más...Registros de grisón (Galictis vittata) en fincas cafetaleras de Veracruz, ¿buena noticia para todos?
José Luis Torres-Aguilar, Armando Contreras-Hernández y Carolina Álvarez-Peredo
Red de Ambiente [ ... ]
Leer más...Las Ascidias, del subfilo urocordados
Alberto Rísquez Valdepeña
Las ascidias (conocidos también como Tunicados) son un grupo de animales marinos pertenecientes al filo Chordata (Cordados), que también [ ... ]
Leer más...Strepsiptera: el octavo orden
Gerardo Quintos-Andrade; Jorge E. Valenzuela González
Los estrepsípteros son un grupo de insectos parásitos, con un modo de vida que pareciera salido de algún relato [ ... ]
Leer más...Anestesia: garantía en procedimientos con peces
Adriana García Vásquez
Red de Biología Evolutiva
¿Sabías que en los peces al igual que en los humanos se usan anestésicos para diferentes procedimientos? [ ... ]
Leer más...La ciencia y la protección civil
Francisco Mendoza Fernández
En cualquier parte donde ocurre algún evento catastrófico, donde se percibe una condición de peligro inminente, o se alerta de algún [ ... ]
Leer más...¿Por qué no “vemos” las plantas?
Josué Román Vázquez1 y Brenda Yudith Bedolla García2
La ceguera vegetal es un problema biológico-social que pone énfasis en nuestro aparente desinterés [ ... ]
Leer más...Explorando la naturaleza a través del deporte
Guillermo López Escalera Argueta
Oficina de comunicación
¿Alguna vez te has preguntado cómo la práctica de deportes en la naturaleza ha influido [ ... ]
Leer más...Cambios en la capacidad de los paisajes cafetaleros para conservar la biodiversidad
Robert H. Manson1, Vinicio Sosa Fernández1 y Carlos Cerdán Cabrera2
La capacidad de albergar la biodiversidad [ ... ]
Leer más...