2.2: 窥视隐形世界

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学习目标

描述导致显微镜发明和开发的历史发展和个人贡献
比较和对比简单显微镜和复合显微镜的特点

显微镜的一些基本特征和功能可以在其使用历史的背景下理解。意大利学者吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗被认为是第一个正式假设疾病是由微型隐形神学院或 “传染种子” 传播的人。在他的《De Contagione》（1546）一书中，他提出，这些种子可以附着在支持它们在人与人之间转移的某些物体（他称之为 fomes [布]）上。但是，由于观察如此微小物体的技术尚不存在，因此神学院的存在在一个多世纪的时间里一直是假设的——一个看不见的世界等待被揭露。

早期显微镜

Antonie van Leeuwenhoek 有时被誉为 “微生物学之父”，通常被认为是第一个创造出足以观察微生物的强大显微镜的人（图\(\PageIndex{1}\)）。 van Leeuwenhoek 出生于荷兰共和国的代尔夫特市，他的职业生涯始于销售面料。但是，他后来开始对镜头制作感兴趣（也许是看线），他的创新技术生产了显微镜，使他能够以前所未有的方式观察微生物。 1674年，他在给伦敦皇家学会的一系列信中描述了他对单细胞生物的观察，这种生物的存在以前不为人所知。他的报告最初受到质疑，但他的说法很快得到证实，他成为了科学界的名人。

照片 a 是 Antonie van Leeuwenhoek 的照片。照片 b 是一块小金属板，其长度上有一个长螺钉。螺钉的尖端是一个精细的尖端，正好位于盘子开口的前面。照片 c 是伽利略伽利略的肖像。 — 图\(\PageIndex{1}\)：（a）Antonie van Leeuwenhoek（1632—1723）被认为是第一个观察微生物的人，包括细菌，他称之为 “动物” 和 “小野兽”。 (b) 尽管 van Leeuwenhoek 的显微镜是简单的显微镜（如本复制品中所示），但它们比当时的复合显微镜更强大，分辨率也更高。（来源 b：对 “Wellcome Images” /Wikimedia Commons 作品的修改）（c）尽管伽利略伽利略（1564—1642 年）以开发望远镜而闻名，但也是显微镜的先驱之一。

虽然 van Leeuwenhoek 因发现微生物而受到赞誉，但他之前的其他人为显微镜的开发做出了贡献。其中包括1500年代后期荷兰的眼镜制造商，以及使用复合显微镜检查昆虫部位的意大利天文学家伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）（图\(\PageIndex{1}\)）。 van Leeuwenhoek 使用的是简单的显微镜，其中光线仅通过一个镜头，而伽利略的复合显微镜则更为复杂，可以将光线穿过两组镜头。

范·列文胡克的当代作品《英国人罗伯特·胡克》（1635—1703 年）也为显微镜做出了重要贡献，在他的《显微摄影》（1665 年）一书中发表了许多使用复合显微镜的观测结果。通过显微镜观察软木塞的薄样本，他是第一个观察我们现在称为细胞的结构的人（图\(\PageIndex{2}\)）。胡克将这些结构描述为类似于 “蜂窝梳”，被描述为 “小盒子或气囊”，并指出每个 “洞穴、泡泡或细胞” 都与其他结构截然不同（在拉丁语中，“细胞” 的字面意思是 “小房间”）。在胡克看来，它们很可能充满了空气，因为软木细胞已经死亡，只有坚硬的细胞壁才能提供结构。

a 中的显微镜图显示了一个管子，顶部有一个目镜，一个小镜头指向设备底部的圆圈。较大的镜头将蜡烛发出的光聚焦在设备底部的圆圈上。图 b 显示了上方底部的一片叶子的图，这是一个黑色圆圈，有两个形状不规则的大区域。这些区域中的每一个都用成行排列的白色小矩形填充。 — 图\(\PageIndex{2}\)：罗伯特·胡克用他的（a）复合显微镜观察（b）软木细胞。这两幅版画均来自他于 1665 年出版的开创性*著作《显微图*学》。

练习\(\PageIndex{1}\)

解释简单显微镜和复合显微镜的区别。
比较和对比 van Leeuwenhoek、Hooke 和 Galileo 对早期显微镜的贡献。

谁发明了显微镜？

尽管安东尼·范·勒文胡克和罗伯特·胡克通常因显微镜的早期进展而获得很多荣誉，但他们都不能声称自己是显微镜的发明者。有人认为，这个名称应该属于荷兰眼镜制造商 Hans and Zaccharias Janssen，他们可能在 1500 年代末或 1700 年代初发明了望远镜、简单显微镜和复合显微镜（图\(\PageIndex{3}\)）。不幸的是，人们对詹森人知之甚少，甚至连他们的出生和死亡的确切日期都不知道。詹森夫妇对自己的作品保密，从未出版过。詹森夫妇也有可能根本没有发明任何东西；他们的邻居汉斯·利珀希也在同一时间段内开发了显微镜和望远镜，他经常因发明望远镜而受到赞誉。当时的历史记录与通过早期镜头观看的图像一样模糊和不精确，几个世纪以来，任何存档记录都丢失了。

展示了 Zaccharias Janssen 的照片 — 图\(\PageIndex{3}\)：Zaccharias Janssen和他的父亲汉斯可能在1500年代末或1700年代初发明了望远镜、简单显微镜和复合显微镜。历史证据尚无定论。

相比之下，van Leeuwenhoek 和 Hooke 可以感谢他们各自遗产的大量文献。像詹森一样，van Leeuwenhoek 默默无闻地开始了他的工作，几乎没有留下任何唱片。但是，他的朋友，著名医生赖尼尔·德·格拉夫写了一封信给伦敦皇家学会哲学交易的编辑，提请注意范·勒文胡克的强大显微镜。从1673年起，van Leeuwenhoek开始定期向皇家学会提交信件，详细说明他的观察结果。 1674年，他描述单细胞生物的报告在科学界引起了争议，但是当学会派出一个代表团调查他的发现时，他的观察结果很快得到证实。随后，他获得了相当多的名声，有一次甚至招待了俄罗斯沙皇的来访。

同样，罗伯特·胡克使用显微镜进行了观察，该显微镜由皇家学会在 1665 年的一本名为《显微摄影》的书中发表。这本书成为畅销书，极大地提高了欧洲大部分地区对显微镜的兴趣。

摘要

安东尼·范·勒文胡克（Antonie van Leeuwenhoek）首次用他制作的简单显微镜观察了包括原生生物和细菌在内的微生物。
罗伯特·胡克是第一个描述我们现在所说的细胞的人。
简单的显微镜只有一个镜头，而复合显微镜有多个透镜。

词汇表

复合显微镜: 使用多个镜头聚焦来自标本的光的显微镜

简单的显微镜: 一种只有一个镜头可以聚焦来自标本的光的显微镜