2: كيف نرى العالم غير المرئي

Last updated
Save as PDF

Page ID: 194992

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

عندما ننظر إلى قوس قزح، فإن ألوانه تغطي الطيف الكامل للضوء الذي يمكن للعين البشرية اكتشافه وتمييزه. يمثل كل لون ترددًا مختلفًا للضوء المرئي، تتم معالجته بواسطة أعيننا وأدمغتنا ويتم تقديمه باللون الأحمر أو البرتقالي أو الأصفر أو الأخضر أو أحد الألوان المألوفة الأخرى التي كانت دائمًا جزءًا من التجربة الإنسانية. ولكن في الآونة الأخيرة فقط، طور البشر فهمًا لخصائص الضوء التي تسمح لنا برؤية الصور بالألوان.

على مدى القرون العديدة الماضية، تعلمنا التلاعب بالضوء للنظر إلى العوالم غير المرئية سابقًا - تلك الصغيرة جدًا أو البعيدة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. من خلال المجهر، يمكننا فحص الخلايا والمستعمرات الميكروبية، باستخدام تقنيات مختلفة لمعالجة اللون والحجم والتباين بطرق تساعدنا على تحديد الأنواع وتشخيص الأمراض.

\(\PageIndex{1}\)يوضح الشكل كيف يمكننا تطبيق خصائص الضوء لتصور الصور وتكبيرها؛ لكن هذه الصور المجهرية المذهلة ليست سوى مثالين لأنواع عديدة من الصور التي يمكننا الآن إنتاجها باستخدام تقنيات مجهرية مختلفة. يستكشف هذا الفصل كيف تتعامل أنواع مختلفة من المجاهر مع الضوء من أجل توفير نافذة على عالم الكائنات الحية الدقيقة. من خلال فهم كيفية عمل أنواع مختلفة من المجاهر، يمكننا إنتاج صور مفصلة للغاية للميكروبات يمكن أن تكون مفيدة لكل من الأبحاث والتطبيقات السريرية.

تُظهر الصورة اليسرى خلفية واضحة مع سلاسل من قضبان أرجوانية صلبة وخلايا دائرية أكبر. تحتوي الخلايا الكبيرة على بقع أرجوانية داكنة داخل كل خلية. تُظهر الصورة اليمنى خلفية سوداء ذات لوالب رقيقة ومتوهجة. — الشكل\(\PageIndex{1}\): يتم استخدام أنواع مختلفة من الفحص المجهري لتصور الهياكل المختلفة. يُظهر الفحص المجهري لبرايتفيلد (على اليسار) صورة داكنة على خلفية أفتح، مما ينتج صورة واضحة لخلايا *عصيات الجمرة الخبيثة هذه* في السائل النخاعي (الخلايا البكتيرية على شكل قضيب محاطة بخلايا دم بيضاء أكبر). يزيد الفحص المجهري المظلم (على اليمين) التباين، مما يجعل الصورة أكثر إشراقًا على خلفية داكنة، كما يتضح من هذه الصورة لبكتيريا *بوريليا بورغدورفيري*، التي تسبب مرض لايم. (اليسار الائتماني: تعديل العمل من قبل مراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها؛ الحق الائتماني: تعديل عمل الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة)

2.1: خصائص الضوء
يتكون الضوء المرئي من موجات كهرومغناطيسية تتصرف مثل الموجات الأخرى. وبالتالي، يمكن فهم العديد من خصائص الضوء ذات الصلة بالمجهر من حيث سلوك الضوء كموجة. إحدى الخصائص المهمة لموجات الضوء هي الطول الموجي، أو المسافة بين ذروة الموجة والقمة التالية. يسمى ارتفاع كل قمة (أو عمق كل حوض) بالسعة.
2.2: النظر إلى العالم غير المرئي
يعتبر الباحث الإيطالي جيرولامو فراكاستورو أول شخص يفترض رسميًا أن المرض قد انتشر عن طريق ندوات صغيرة غير مرئية. اقترح أن تلتصق هذه البذور بأشياء معينة تدعم نقلها من شخص لآخر. ومع ذلك، نظرًا لأن تقنية رؤية مثل هذه الأشياء الصغيرة لم تكن موجودة بعد، ظل وجود الإكليميناريا افتراضيًا لأكثر من قرن بقليل - عالم غير مرئي ينتظر الكشف عنه.
2.3: أدوات الفحص المجهري
شهد القرن العشرين تطور المجاهر التي استفادت من الضوء غير المرئي، مثل الفحص المجهري الفلوري، الذي يستخدم مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية، والمجهر الإلكتروني، الذي يستخدم الحزم الإلكترونية ذات الطول الموجي القصير. أدت هذه التطورات إلى تحسينات كبيرة في التكبير والدقة والتباين. في هذا القسم، سنقوم بمسح مجموعة واسعة من التقنيات المجهرية الحديثة والتطبيقات الشائعة لكل نوع من أنواع الميكروسكوب.
2.4: تلوين العينات المجهرية
في حالتها الطبيعية، تفتقر معظم الخلايا والكائنات الحية الدقيقة التي نلاحظها تحت المجهر إلى اللون والتباين. هذا يجعل من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، اكتشاف الهياكل الخلوية المهمة وخصائصها المميزة دون معالجة العينات بشكل مصطنع. سنركز هنا على التقنيات الأكثر أهمية سريريًا التي تم تطويرها لتحديد ميكروبات معينة أو هياكل خلوية أو تسلسلات الحمض النووي أو مؤشرات العدوى في عينات الأنسجة تحت المجهر.
2.E: كيف نرى العالم غير المرئي (تمارين)

الصورة المصغرة: مجهر مركب في مختبر علم الأحياء. (CC -BY-SA 4.0؛ أكاجاستيا).