El Microscopio Electrónico

Fotomicrografía electrónica de barrido en falso color de la cabeza de una hormiga común

Saint Exupèry, para resaltar la importancia de las cosas pequeñas, nos decía en “El Principito” que lo esencial es invisible a los ojos y que, en la vida, las grandes cosas realmente están formadas por pequeños detalles. Los fotógrafos científicos intentamos, entre otras tareas, captar lo invisible. Y dentro de lo invisible, empleamos la atractiva rama de la microscopía, que nos permite dar a conocer el mundo de lo pequeño.

La vista humana y en concreto la visión más aguda -como la de un joven sin dioptrías-, tiene un límite aproximado de 0,25mm. Es decir, que un ojo sano no distingue dos puntitos de uno si están separados menos de un cuarto de milímetro. De todos es sabido que utilizando lentes podemos aumentar el tamaño de los objetos que vemos. Si volvemos a ampliar la imagen virtual que proporciona una de estas lentes, mediante otro conjunto de lentes secundario, que es lo que hace un microscopio óptico, podemos ampliar la imagen del objeto hasta unos 2.000 aumentos. A esta escala podemos observar bacterias y cualquier otro ser vivo, por muy pequeño que sea.

Pero los diminutos micoplasmas, los virus y otras estructuras menores resultan invisibles, porque hasta el mejor microscopio óptico tiene sus limitaciones, que son fundamentalmente las aberraciones de sus lentes, la difracción y sobre todo la propia luz que ilumina las muestras. La longitud de onda de la luz iluminante tiene que tener al menos la mitad del tamaño del objeto que deseamos ver. Según esto, como la luz verde que es la que más excita nuestros ojos, tiene una longitud de onda de 0,5 micras, solo podremos ver con ella objetos de hasta 0,2 micras.

Hacia 1930 los ingenieros alemanes Ruska y Knoll rompieron esta limitación sustituyendo la luz visible por un chorro de electrones, ya que su longitud de onda es muchísimo menor. Estos aparatos, llamados microscopios electrónicos, funcionan casi igual que lo ópticos, con la salvedad de que, en vez de luz, se usan electrones y en vez de lentes, potentes anillos de electroimanes que desvían y concentran los haces de electrones tal como hacen las lentes de vidrio con la luz. En los mejores microscopios actuales se han logrado captar así objetos de 0,0002 micras, es decir, unos dos millones de aumentos. Mil veces más que con los mejores microscopios ópticos.

Fotomicrografía electrónica de transmisión (MET) del núcleo de una célula animal, mostrando el nucleolo, la cromatina y exteriormente el retículo endoplasmático rugoso y un par de mitocondrias

Estos maravillosos aparatos pueden ser de dos tipos. El más sencillo es el Microscopio Electrónico de Transmisión (MET), en que el haz de electrones atraviesa la muestra y se proyecta ampliada en una pantalla mostrando una silueta tal como pasa con una diapositiva. En todos los casos, como no hay luz, no hay tinciones ni colores, y las sombras de imagen que se proyectan son en blanco y negro en función de la densidad de la muestra. La densidad se puede controlar añadiendo distintas sales de metales pesados (plomo, uranio, etc.). Como cada sal se fija sobre estructuras específicas de la muestra, pueden elegirse unas para visualizar virus, otras para ribosomas, membranas, paredes bacterianas, etc.

Para que las muestras puedan ser atravesadas por la luz o los electrones, han de cortarse en rodajas sumamente finas. Estas secciones se realizan con unos aparatos de precisión dotados de afiladísimas cuchillas llamados micrótomos en el caso de los microscopios ópticos, y ultra micrótomos en el de los e

lectrónicos. En este último caso, los cortes han de ser tan finos que las cuchillas son de vidrio y se fabrican cortando los bloques en cierto ángulo con otro aparato especial.

El autor ante el microscopio electrónico de barrido ambiental (MEB) del Museo Nacional de Ciencias Naturales. El más potente de España.

El otro microscopio es el Electrónico de Barrido (MEB). Aquí, el finísimo chorro de electrones, en vez de atravesar el espécimen, se mueve a gran velocidad, barriendo línea a línea toda la superficie de la muestra mediante una lente electromagnética móvil. Previamente el espécimen ha sufrido un tratamiento especial para que toda su superficie sea homogénea y opaca a los electrones, lo que se consigue vaporizando sobre ella oro puro al vacío. De esta manera, el fino chorro de electrones que barre la superficie de la muestra rebota sobre la misma, cambiando los electrones de dirección en función de su topografía. Unos detectores situados muy cerca recogen el ángulo de estos electrones rebotados primarios y el de los secundarios arrancados del oro superficial y, en cada línea de barrido, trazan una gráfica de profundidades. Finalmente, un ordenador integra todas las líneas y da como salida una espectacular imagen tridimensional de la superficie, que luego puede teñirse por ordenador con falsos colores para hacerla aún más impresionante.

Microfotografía electrónica de barrido en falso color mostrando un tricoma en amarillo y apertura estomática de una hoja de girasol.

Hoy en día se han logrado fotografiar hasta los átomos más pequeños cuyas nubes de electrones curiosamente nos recuerdan las galaxias. De esta forma, lo grande y lo pequeño, lo infinito y lo diminuto, se acaban dando la mano y demuestran que, como decía el autor de El Principito, la grandeza de las cosas está en sus pequeños detalles.