Una mirada a la ciencia a través de la microscopia
Greta H. Rosas Saito1, Lorena Ma. Luisa López Sánchez1, Olinda E. Velázquez López1, Randy Ortiz Castro1,2.
Red de Estudios Moleculares Avanzados, Unidad de Microscopia Avanzada1 & Laboratorio de Microbiología Ambiental y Fitopatología2.
Instituto de Ecología, A.C.
Email: randy.ortiz@inecol.mx
Palabras clave: microscopio confocal, barrido y transmisión, plantas, microorganismos.
Con el desarrollo del quehacer científico la observación de las características de la naturaleza es uno de los pilares fundamentales en el entendimiento de los procesos biológicos que ocurren en el ambiente. A lo largo de la historia el desarrollo de herramientas y técnicas desde la utilización de una lupa hasta un microscopio de alta resolución ha permitido describir más a fondo los procesos biológicos a nivel celular hasta las características macro, desde un microorganismo (virus, bacterias y hongos microscópicos) hasta la descripción por ejemplo del crecimiento de las plantas y su interacción con microorganismos.
El microscopio cuyo significado proviene del vocablo griego micro, que significa pequeño, y scopein, mirar. Es una herramienta que permite observar y estudiar diversas características de los especímenes invisibles a simple vista por que están por debajo de la resolución del ojo humano.
Los organismos vivos han sido estudiados desde diversos puntos de vista desde los primeros inicios de la ciencia moderna, el uso y desarrollo de herramientas como el microscopio desde finales del siglo XVII por Anton van Leeuwenhoek con el descubrimiento de la célula. El avance de las tecnologías en el desarrollo de lentes, equipos y sistemas que han permitido aumentar la capacidad de resolución de observar las cosas y descripción de los procesos biológicos.
Los grandes avances en el campo de la biología, se han logrado gracias a la microscopía. Particularmente la microscopía electrónica ha revolucionado el campo de la biología celular, molecular, bioquímica y genética entre muchas otras, con estás técnicas se han permitido ver las biomoléculas aún más cerca y ayudar a entender a los científicos cómo funcionan las moléculas dentro de la célula, o poder visualizar el proceso de replicación de ADN.
La Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) se ha convertido en una herramienta integral que, además de aportar información morfológica de la superficie de la muestra, con las adaptaciones de detectores a estos microscopios se pueden realizar análisis elementales de la muestra que está siendo observada en tiempo real sin destruirla, podemos hacer incluso el análisis de distribución de sus elementos en toda la muestra. Está técnica representa una importancia fundamental en todos los estudios morfológicos tanto en la ciencia de los materiales como en el área de la biología (Figura 1).
Figura 1. En la imagen se puede observar espinas estriduladoras del ala de un escarabajo pasálido Odontotaenius striatopunctatus (Percheron). Imagen adquirida con el microscopio electrónico de barrido FEI Quanta 250F, UMA-INECOL. (crédito: Biol. Greta Hanako Rosas Saito).
El Microscopio Electrónico de Transmisión (MET) fue creado por primera vez en la universidad de Berlín, Alemania, en 1931 por el físico alemán Ernest Ruska (1906-1988) quién por primera vez introdujo el uso de haces de electrones para la formación de imágenes, lo que permitió alcanzar resoluciones hasta cinco mil veces superiores a las de los mejores microscopios ópticos conocidos hasta esa época. La evolución de este tipo de microscopios significó un importante avance para la medicina, la zoología y botánica (la observación de las distintas partes y del interior de una célula), así como de las bacterias y los virus. Con el uso del MET se descubrieron un sin fin de estructuras microscópicas, como lisosomas, peroxisomas, la existencia de la mitocondria, el cloroplasto, el aparato de Golgi y de otras estructuras conocidas como organelos celulares, recientemente ha sido una herramienta en el estudio de materiales y nanotecnología (Figura 2).
Figura 2. En la imagen obtenida con el MET de un cloroplasto (CL) con un depósito de almidón (A) y una mitocondria (M) de una hoja de café, observados a 6000 aumentos con 80Kv. Imagen obtenida con el MET Jeol Jem 1400 Plus UMA-INECOL. (Crédito: Lorena Ma. Luisa López Sánchez).
La microscopía confocal se basa en el fenómeno de fluorescencia, se llama fluorescencia a la propiedad que tienen ciertas moléculas de absorber luz de una determinada longitud de onda y emitir luz en una longitud de onda superior. En la naturaleza existen pigmentos o sustancias que tienen esta propiedad, por ejemplo; la clorofila, la lignina, denominándose fluorescencia primaria o autofluorescencia o mediante el uso de compuestos fluorescentes, fluorescencia secundaria, que son utilizados para visualizar diferentes componentes celulares o moléculas oxidantes, interacciones in vivo de proteínas y expresión de genes en tejidos celulares (Figura 3).
Figura 3. Corte transversal de una hoja joven de pasto estrella. En violeta se muestra la autofluorescencia de la lignina en paredes celulares, en rojo la autofluorescencia de la clorofila en los cloroplastos y en verde otros compuestos polifenólicos. Imagen adquirida con el Microscopio confocal Leica TCS SP8. (Crédito: Olinda Velázquez. UMA-INECOL)
La Unidad de Microscopía Avanzada – INECOL, adscrita a la Red de Estudios Moleculares Avanzados (REMAv) del Instituto de Ecología, A.C. (INECOL) es un laboratorio de servicios para apoyar la investigación en las diferentes disciplinas científicas del INECOL, mediante técnicas de microscopía avanzada (Anexo A), para la generación de conocimiento de frontera de alto impacto y la transferencia de tecnología al sector productivo. Además de brindar servicio y asesoría técnica a usuarios del sector público y privado, nacional e internacional, con el objetivo de obtener los mejores resultados en investigación.
Foto slider. Raíz de la planta modelo Arabidopsis thaliana. En la imagen se pueden observar la fluorecescencia de los núcleos celulares (verde) y el contorno celular (rojo) (Crédito: Randy Ortiz Castro).