La escala microscópica (del griego antiguo μικρός ( mikrós ) 'pequeño', y σκοπέω ( skopéō ) 'mirar (a); examinar, inspeccionar') es la escala de objetos y eventos más pequeños que aquellos que pueden ser vistos fácilmente por personas desnudas. ojo , requiriendo una lente o un microscopio para verlos claramente. [1] En física , la escala microscópica a veces se considera la escala entre la escala macroscópica y la escala cuántica . [2] [3] Las unidades y medidas microscópicas se utilizan para clasificar y describir objetos muy pequeños. Una unidad de escala de longitud microscópica común es el micrómetro (también llamado micrón ) (símbolo: μm), que es una millonésima parte de un metro .
Si bien los microscopios compuestos se desarrollaron por primera vez en la década de 1590, la importancia de la escala microscópica no se estableció verdaderamente hasta el siglo XVII, cuando Marcello Malphigi y Antonie van Leeuwenhoek observaron microscópicamente los pulmones y los microorganismos de las ranas. A medida que se estableció la microbiología, aumentó la importancia de realizar observaciones científicas a nivel microscópico. [4]
Publicado en 1665, el libro Micrographia de Robert Hooke detalla sus observaciones microscópicas, incluidos fósiles de insectos, esponjas y plantas, lo que fue posible gracias a su desarrollo del microscopio compuesto. Durante sus estudios sobre el corcho, descubrió las células vegetales y acuñó el término " célula ". [5]
Antes del uso del prefijo micro, se incorporaron originalmente otros términos al sistema métrico internacional en 1795, como centi-, que representaba un factor de 10^-2, y mili- , que representaba un factor de 10^-3. . [6]
Con el tiempo, la importancia de las mediciones realizadas a escala microscópica creció, y el propietario de una empresa relojera, Antoine LeCoultre, desarrolló un instrumento llamado Millonómetro en 1844. Este instrumento tenía la capacidad de medir objetos con precisión al micrómetro más cercano. [6]
El comité de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia incorporó el microprefijo en el recién establecido sistema CGS en 1873. [6]
El microprefijo finalmente se añadió al sistema SI oficial en 1960, reconociendo mediciones que se realizaron a un nivel aún más pequeño, que denota un factor de 10^-6. [6]
Por convención, la escala microscópica también incluye clases de objetos que normalmente son demasiado pequeños para verlos, pero algunos de sus miembros son lo suficientemente grandes como para ser observados a simple vista. Dichos grupos incluyen los Cladocera , algas verdes planctónicas de las cuales Volvox es fácilmente observable, y cuyos protozoos stentor pueden verse fácilmente sin ayuda. La escala submicroscópica también incluye objetos que son demasiado pequeños para verlos con un microscopio óptico . [2]
En termodinámica y mecánica estadística , la escala microscópica es la escala en la que no medimos ni observamos directamente el estado preciso de un sistema termodinámico; estos estados detallados de un sistema se denominan microestados. En lugar de eso, medimos variables termodinámicas a escala macroscópica , es decir, el macroestado . [ cita necesaria ]
Como la escala microscópica cubre cualquier objeto que no puede verse a simple vista, pero que es visible bajo un microscopio, la variedad de objetos que caen bajo esta escala puede ser tan pequeña como un átomo, visible bajo un microscopio electrónico de transmisión . [8] Los tipos de microscopios a menudo se distinguen por su mecanismo y aplicación, y se pueden dividir en dos categorías generales. [9]
Entre los microscopios ópticos, la lente objetivo utilizada determina qué tan pequeño se puede ver un objeto. Estas lentes de objetivo variables pueden cambiar el poder de resolución del microscopio, lo que determina la distancia más corta a la que alguien puede distinguir dos objetos separados a través de la lente del microscopio. Es importante tener en cuenta que la resolución entre dos objetos varía de un individuo a otro, [9] pero la fuerza de las lentes del objetivo se puede cuantificar. [11]
En la década de 1660, Antonie van Leeuwenhoek ideó un microscopio sencillo que utilizaba una única lente esférica montada entre dos finas placas de latón. Dependiendo de la calidad de la lente, eran posibles aumentos de entre 70x y 250x. La muestra a examinar se montó en una punta de una varilla finamente roscada. [12] [13]
Los microscopios ópticos compuestos tienen una lente objetivo de distancia focal corta que produce una imagen real que se examina utilizando un ocular de distancia focal más larga. La relación entre la distancia focal del objetivo y el ocular, cuando se monta en un tubo de longitud estándar, proporciona un aumento aproximado del sistema. Debido a su diseño, los microscopios compuestos tienen un poder de resolución y un contraste mejorados en comparación con los microscopios simples [11] y pueden usarse para observar la estructura, forma y motilidad de una célula y sus organismos, [14] que pueden ser tan pequeños como 0,1 micrómetros. [15]
Si bien los microscopios electrónicos siguen siendo una forma de microscopio compuesto, el uso de haces de electrones para iluminar objetos varía significativamente en su mecanismo con respecto a los microscopios ópticos compuestos, lo que les permite tener un poder de resolución mucho mayor y un aumento de aproximadamente 10.000 veces más que los microscopios ópticos. [14] Estos pueden usarse para ver objetos como átomos , que son tan pequeños como 0,001 micrómetros. [1]
Durante las investigaciones forenses, los rastros de evidencia de la escena del crimen, como sangre, huellas dactilares y fibras, se pueden examinar minuciosamente bajo el microscopio, incluso hasta el punto de determinar la antigüedad de un rastro. Junto con otras muestras, se pueden utilizar rastros biológicos para identificar con precisión a los individuos presentes en un lugar, hasta las células que se encuentran en su sangre. [dieciséis]
Cuando se determina el valor monetario de las gemas, diversas profesiones en gemología requieren la observación sistemática de las propiedades físicas y ópticas microscópicas de las piedras preciosas. [17] Esto puede implicar el uso de microscopios estereoscópicos para evaluar estas cualidades y, finalmente, determinar el valor de cada joya o piedra preciosa individual. [18] Esto se puede hacer de manera similar en las evaluaciones de oro y otros metales. [17]
Al evaluar los materiales de la carretera, la composición microscópica de la infraestructura es vital para determinar la longevidad y seguridad de la carretera, y los diferentes requisitos de las distintas ubicaciones. Como las propiedades químicas como la permeabilidad al agua, la estabilidad estructural y la resistencia al calor afectan el rendimiento de los diferentes materiales utilizados en las mezclas de pavimento, se toman en consideración al construir carreteras de acuerdo con el tráfico, el clima, el suministro y el presupuesto de esa área. [19]
En medicina , los diagnósticos se pueden realizar con la ayuda de la observación microscópica de biopsias de pacientes , como las células cancerosas. Los informes de patología y citología incluyen una descripción microscópica, que consiste en análisis realizados mediante microscopios, tinciones histoquímicas o citometría de flujo . Estos métodos pueden determinar la estructura del tejido enfermo y la gravedad de la enfermedad, y la detección temprana es posible mediante la identificación de indicios microscópicos de la enfermedad. [21]
Si bien el uso de la escala microscópica tiene muchas funciones y propósitos en el campo científico, hay muchos patrones bioquímicos observados microscópicamente que han contribuido significativamente a la comprensión de cómo la vida humana depende de estructuras microscópicas para funcionar y vivir. [ cita necesaria ]
Antonie van Leeuwenhoek no sólo contribuyó a la invención del microscopio, sino que también se le conoce como el "padre de la microbiología". Esto se debe a sus importantes contribuciones en la observación inicial y documentación de organismos unicelulares como bacterias y espermatozoides, y tejidos humanos microscópicos como fibras musculares y capilares. [22]
También se ha descubierto que la manipulación genética de las mitocondrias que regulan la energía bajo principios microscópicos extiende la vida útil del organismo, abordando problemas asociados con la edad en humanos como el Parkinson , el Alzheimer y la esclerosis múltiple . Al aumentar la cantidad de productos energéticos producidos por las mitocondrias, aumenta la vida útil de sus células y, por tanto, del organismo. [23]
El análisis microscópico de la distribución espacial de puntos dentro de los centrómeros de heterocromatina del ADN enfatiza el papel de las regiones centroméricas de los cromosomas en los núcleos que experimentan la parte de interfase de la mitosis celular . Estas observaciones microscópicas sugieren que la distribución no aleatoria y la estructura precisa de los centrómeros durante la mitosis son un factor vital para el éxito de la función y el crecimiento celular, incluso en las células cancerosas. [24]
La entropía y el desorden del universo se pueden observar a escala microscópica, con referencia a la segunda y tercera ley de la termodinámica . En algunos casos, esto puede implicar calcular el cambio de entropía dentro de un contenedor de moléculas de gas en expansión y relacionarlo con el cambio de entropía de su entorno y el universo. [26]
Los ecologistas monitorean el estado de un ecosistema a lo largo del tiempo mediante la identificación de características microscópicas dentro del medio ambiente. Esto incluye la temperatura y la tolerancia al CO 2 de microorganismos como los ciliados y sus interacciones con otros protozoos. Además, en muestras de agua de ese ecosistema se pueden observar factores microscópicos como el movimiento y la motilidad. [27]
Las ramas de la geología implican el estudio de la estructura de la Tierra a nivel microscópico. Se registran las características físicas de las rocas y en petrografía hay un enfoque específico en el examen de detalles microscópicos de las rocas. De manera similar a los microscopios electrónicos de barrido, las microsondas electrónicas se pueden utilizar en petrología para observar las condiciones que permiten que se formen las rocas, lo que puede informar el origen de estas muestras. En geología estructural , los microscopios petrográficos permiten el estudio de las microestructuras de las rocas, para determinar cómo las características geológicas, como las placas tectónicas, afectan la probabilidad de terremotos y el movimiento de las aguas subterráneas. [28]
Ha habido tanto avances en la tecnología microscópica como descubrimientos en otras áreas del conocimiento como resultado de la tecnología microscópica. [30]
Junto con el etiquetado fluorescente, se pueden estudiar los detalles moleculares de proteínas amiloides singulares mediante nuevas técnicas de microscopía óptica y su relación con las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. [31]
Otras mejoras en la microscopía óptica incluyen la capacidad de ver objetos de tamaño nanométrico por debajo de la longitud de onda. [32] Las imágenes a nanoescala mediante microscopía de fuerza atómica también se han mejorado para permitir una observación más precisa de pequeñas cantidades de objetos complejos, como las membranas celulares . [33]
Los patrones microscópicos coherentes descubiertos en los sistemas químicos respaldan las ideas sobre la resiliencia de ciertas sustancias frente a ambientes entrópicos . Esta investigación se está utilizando para informar la producción de combustibles solares y el desarrollo de energías renovables. [35]
También se ha desarrollado mediante micromecánica un instrumento musical microscópico llamado Micronium , que consiste en resortes del grosor de un cabello humano que son arrancados mediante peines microscópicos. Este es un movimiento mínimo que produce un ruido audible para el oído humano, que no se había hecho anteriormente en intentos anteriores con instrumentos microscópicos. [36]
Llamaremos a un sistema " microscópico " (es decir, " pequeña escala") si tiene aproximadamente dimensiones atómicas o menos (digamos del orden de 10 Å o menos).
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