วิวัฒนาการของกล้องจุลทรรศน์มีความสัมพันธ์กับวิวัฒนาการด้านความรู้ด้านชีววิทยาอย่างไร
กล้องจุลทรรศน์เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มีความสำคัญต่อมวลมนุษยชาติเราเป็นอย่างมาก ด้วยเป็นเครื่องมือมหัศจรรย์ที่นำมนุษย์ไปสู่การค้นพบกับมิติของโลกอีกมุมหนึ่งที่เต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กนานาชนิด ไม่ว่าจะเป็นสาหร่าย โปรโตซัว แบคทีเรีย เห็ด รา แม้กระทั่งตัวการสำคัญที่ก่อให้เกิดโรคร้ายแรงแก่มนุษย์เรา ซึ่งมีขนาดไม่กี่ไมครอน เช่น ตัวอะมีบา และไวรัสสายพันธุ์ต่างๆ ก็ยังสามารถมองเห็นกลไกลและลักษณะของตัวมันได้อย่างชัดเจน กล้องจุลทรรศน์จึงนับว่าเป็นสุดยอดของเครื่องประดิษฐ์ เพราะไม่เพียงแต่ช่วยให้เรามองเห็นสิ่งที่ตาคนเราไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าแล้วยังช่วยในกระบวนการศึกษาโครงสร้างภายในของเนื้อเยื่อมนุษย์เพื่อนำไปประกอบการวินิจฉัยและการรักษาโรคต่างๆอีกมากมาย
โดยทั่วไปแล้ว คนที่มีสายตาปกติจะสามารถมองเห็นวัตถุที่มีขนาดเล็กที่สุดได้เพียงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 0.1 มิลลิเมตรส่วนวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่านี้นั้น สายตาคนเราจะไม่สามารถมองเห็นได้ ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดประดิษฐ์เครื่องมือที่ช่วยให้เราสามารถมองเห็นวัตถุที่สายตาคนเราไม่สามารถมองเห็นได้ และบุคคลแรกที่สามารถประดิษฐ์เครื่องมือที่ช่วยให้เราสามารถมองเห็นวัตถุเหล่านั้นได้ มีชื่อว่า Antony Van Leeuwenhoek เป็นชาวเนเธอร์แลนด์ ซึ่งได้บรรยายถึงพืชและ สัตว์ขนาดจิ๋วที่ไม่อาจมองเห็นด้วยตาเปล่าเป็นครั้งแรก และเครื่องมือที่ Leeuwenhoek ประดิษฐ์ขึ้นมานั้น ใช้เพียงเลนส์นูนเพียงอันเดียว ทำให้ขยายวัตถุที่ดูให้ใหญ่ขึ้น แต่ประสิทธิภาพของกำลังขยายภาพยังต่ำ เครื่องมือที่ประดิษฐ์ขึ้นมานั้นถูกเรียกว่า “กล้องจุลทรรศน์เลนส์เดี่ยวหรือแว่นขยาย” ซึ่งสามารถขยายได้ถึง 270 เท่า เขาใช้กล้องจุลทรรศน์ในการศึกษาหยดน้ำ จากบึง และแม่น้ำ และจากน้ำฝน ที่รองเก็บไว้ในหม้อ เห็นสิ่งมีชีวิต ชนิดเล็กๆ มากมาย คือ พบแบคทีเรีย สาหร่าย โปรโตซัว สัตว์น้ำขนาดเล็ก แล้วยัง
ส่องดูสิ่งต่างๆ เช่น เม็ดโลหิตแดง เซลล์สืบพันธุ์ ของสัตว์เพศผู้ กล้ามเนื้อ เป็นต้น จึงได้ส่งข้อมูลเผยแพร่ ทำให้ได้ชื่อว่าเป็นคนพบ จุลินทรีย์เป็นคนแรก ต่อมา Robert Hooke ได้ปรับปรุงแก้ไขให้ดีขึ้น โดยเพิ่มในส่วนของแหล่งกำเนิดแสง (Flame) และเลนส์รวมแสง (Condenser) ช่วยในการรวมแสงให้เข้มขึ้น
ประวัติ
สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า เดิมใช้เพียงแว่นขยายและเลนส์อันเดียวส่องดู คงเช่นเดียวกับการใช้แว่นขยายส่องดูลายมือ ในระยะต่อมา กาลิเลอิ กาลิเลโอ ได้สร้างแว่นขยายส่องดูสิ่งมีชีวิตเล็กๆในราวปี พ.ศ. 2153
ในช่วงปี พ.ศ. 2133 ช่างทำแว่นตาชาวฮอลันดาชื่อ แจนเสนประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบ ประกอบด้วยแว่นขยายสองอัน
ในปี พ.ศ. 2208 โรเบิร์ต ฮุก ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบที่มีลำกล้องรูปร่างสวยงาม ป้องกันการรบกวนจากแสงภายนอกได้ และไม่ต้องถือเลนส์ให้ซ้อนกัน (ดูภาพในกล่องข้อความประกอบ) เขาส่องดูไม้คอร์กฝานบางๆ แล้วพบช่องเล็กๆมากมาย เขาเรียกช่องเหล่านั้นว่าเซลล์ ซึ่งหมายถึงห้องว่างๆ หรือห้องขัง เซลล์ที่ฮุกเห็นเป็นเซลล์ที่ตายแล้ว เหลือแต่ผนังเซลล์ของพืชซึ่งแข็งแรงกว่าเยื่อหุ้มเซลล์ในสัตว์ จึงทำให้คงรูปร่างอยู่ได้ ฮุกจึงได้ชื่อว่าเป็นผู้ตั้งชื่อเซลล์
ในปี พ.ศ. 2215 แอนโทนี แวน ลิวเวนฮุค ชาวฮอลันดา สร้างกล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์เดียวจากแว่นขยายที่เขาฝนเอง แว่นขยายบางอันขยายได้ถึง 270 เท่า เขาใช้กล้องจุลทรรศน์ตรวจดูหยดน้ำจากบึงและแม่น้ำ และจากน้ำฝนที่รองไว้ในหม้อ เห็นสิ่งมีชีวิตเล็กๆมากมายนอกจากนั้นเขายังส่องดูสิ่งมีชีวิตต่างๆ เช่น [(([เม็ดเลือดแดง]))], เซลล์สืบพันธุ์สัตว์ตัวผู้, กล้ามเนื้อ เป็นต้น เมื่อเขาพบสิ่งเหล่านี้ เขารายงานไปยังราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน จึงได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์
ปี พ.ศ. 2367 ดูโธรเชต์ นักพฤกษศาสตร์ชาวฝรั่งเศสศึกษาเนื้อเยื่อพืช และสัตว์พบว่าประกอบด้วยเซลล์
ปี พ.ศ. 2376 โรเบิร์ต บราวน์ นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ เป็นค้นแรกที่พบว่าเซลล์มีพืชมีนิวเคลียสเป็นก้อนกลมๆ อยู่ภายในเซลล์
ปี พ.ศ. 2378 เฟ-ลิกซ์ ดือจาร์แดง นักสัตวศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ศึกษาจุลินทรีย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ พบว่าภายในประกอบด้วยของเหลวใสๆ จึงเรียกว่า ซาร์โคด ซึ่งเป็นภาษาฝรั่งเศสมาจากศัพท์กรีกว่า ซารค์ (((Sarx))) ซึ่งแปลว่าเนื้อ
ปี พ.ศ. 2381 ชไลเดน นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมัน ศึกษาเนื้อเยื่อพืชชนิดต่างๆ พบว่าพืชทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์
ปี พ.ศ. 2382 ชไลเดรและชวาน จึงร่วมกันตั้งทฤษฎีเซลล์ ซึ่งมีใจความสรุปได้ว่า "สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบไปด้วยเซลล์และผลิตภัณฑ์จากเซลล์"
พ.ศ. 2382 พัวกินเย นักสัตวิทยาชาวเชคโกสโลวาเกีย ศึกษาไข่และตัวอ่อนของสัตว์ชนิดต่างๆ พบว่าภายในมีของเหลวใส เหนียว อ่อนนุ่มเป็นวุ้น เรียกว่าโปรโตพลาสซึม
ต่อจากนั้นมีนักวิทยาศาสตร์อีกมากมายทำการศึกษาเกี่ยวกับเซลล์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบ และได้พัฒนาให้ดียิ่งขึ้น จนกระทั่งปี พ.ศ. 2475 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน คืออี.รุสกา และแมกซ์นอลล์ ได้เปลี่ยนแปลงกระบวนการของกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงและเลนส์มาใช้ลำอิเล็กตรอน ทำให้เกิดกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขึ้นในระยะต่อๆมา ปัจจุบันมีกำลังขยายกว่า 5 แสนเท่า
กล้องจุลทรรศน์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ๆได้ 2 ประเภท คือ กล้องจุลทรรศน์แบบแสง (Optical microscopes) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron microscopes)
กล้องจุลทรรศน์ชนิดที่พบได้มากที่สุด คือชนิดที่ประดิษฐ์ขึ้นเป็นครั้งแรก เรียกว่า กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (optical microscope) เป็นอุปกรณ์ใช้แสงอย่างหนึ่ง มีเลนส์อย่างน้อย 1 ชิ้น เพื่อทำการขยายภาพวัตถุที่วางในระนาบโฟกัสของเลนส์นั้นๆ
1. กล้องจุลทรรศน์ใช้แสง (Light Microscope)
ในปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์ใช้แสงได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้นกว่าในอดีต กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงที่ดีในปัจจุบัน มีกำลังขยายประมาณ 2,000 เท่า เป็นกล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบเชิงประกอบในที่นี้จะกล่าวถึงกล้องจุลทรรศน์ใช้แสง 5 ชนิด คือ
1.1 กล้องจุลทรรศน์อย่างง่ายหรือแว่นขยาย (Compound Microscope or Magnifying glass)
ซึ่งใช้เพียงเลนส์นูนเพียงอันเดียวเป็นตัวช่วยในการขยายวัตถุให้ดูใหญ่ขึ้น และภาพที่ได้จะเป็นภาพเสมือน
1.2 กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อน (Compound Light Microscope) เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่มีระบบเลนส์ที่ทำหน้าที่ขยายภาพ 2 ชุดด้วยกัน คือ เลนส์ใกล้วัตถุ และเลนส์ใกล้ตา กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อนมีหลายชนิด แต่ชนิดที่ใช้งานทั่วไปในห้องปฏิบัติการ จะเป็นชนิด Light field Microscope หรือ Bright field Microscope หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้คือ เมื่อแสงไฟจากหลอดไฟเป็นแหล่งกำเนิดแสงจะถูกรวบรวมแสงโดย condenser lens ไปตกที่วัตถุที่วางบนแท่นวางวัตถุ (Specimen stage) จากนั้นเลนส์ใกล้วัตถุ (objective lens) จะเป็นตัวขยายวัตถุให้ได้ภาพที่ใหญ่ขึ้น แล้วจะส่งต่อไปยัง เลนส์ใกล้ตา (ocular lens) เพื่อขยายภาพสุดท้าย
กำลังขยายของภาพ = กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ × กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา
1.3 Dark field microscoe เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่มีพื้นหลังเป็นสีดำ เห็นเชื้อจุลินทรีย์สว่าง เหมาะสำหรับใช้ส่องจุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็ก ที่ติดสียาก
1.4 Phase contrast microscope ใช้สำหรับส่องเชื้อจุลินทรีย์ที่ยังไม่ได้ทำการย้อมสี จะเห็นชัดเจนกว่า Light microscope
1.5 Fluorescence microscope ใช้แหล่งกำเนิดแสงเป็น อัลตราไวโอเลต ส่องดูจุลินทรีย์ที่ย้อมด้วยสารเรืองแสง ซึ่งเมื่อกระทบกับแสง UV จะเปลี่ยนเป็นแสงช่วงที่มองเห็นได้ แล้วแต่ชนิดของสารที่ใช้ พื้นหลังมักมีสีดำ
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์
เลนส์ใกล้วัตถุ(Objective lens) เป็นเลนส์แรกที่ทำหน้าที่ขยายภาพให้ใหญ่ขึ้นและเป็นเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้นสั้น ดังนั้นวัตถุที่จะศึกษาจะต้องอยู่ห่างจากเลนส์วัตถุมากกว่าทางยาวโฟกัสเล็กน้อย เลนส์ใกล้วัตถุจะสร้างภาพแรกขึ้นมาเป็นภาพจริงหัวกลับขนาดขยาย โดยที่ตำแหน่งของภาพจะไปตกใกล้เลนส์ใกล้ตา (Ocular lens หรือ Eyepiece) ซึ่งใกล้เลนส์มากกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์ ทำให้เกิดภาพเสมือนหัวกลับขนาดขยาย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น