आइये अब हम सूक्ष्मदर्शी के आविष्कार की प्रशंसा करें | विज्ञान | स्मिथसोनियन - लेख, नवाचार, विज्ञान

ब्रैड अमोस ने अपने जीवन का अधिकांश हिस्सा छोटी दुनिया में सोचने और देखने में बिताया है। अब 71 साल की उम्र में, वह स्कॉटलैंड में यूनिवर्सिटी ऑफ स्ट्रैथक्लाइड में विजिटिंग प्रोफेसर के रूप में काम करते हैं, जहां वे शोधकर्ताओं की एक टीम का नेतृत्व करते हैं, जो एक मानव हाथ की लंबाई और चौड़ाई के बारे में एक बहुत बड़ा नया माइक्रोस्कोप लेंस डिजाइन करता है। 2016 के भौतिकी दुनिया के शीर्ष दस ब्रेकथ्रू में से एक का नाम, तथाकथित मेसोलेंस इतना शक्तिशाली है कि यह कोशिकाओं के अंदरूनी हिस्सों की इमेजिंग करते समय एक क्षेत्र में पूरे ट्यूमर या माउस भ्रूण की छवि बना सकता है।

संबंधित सामग्री

पुरस्कार-विजेता वीडियो कैद मेस्मराइजिंग, माइक्रोस्कोपिक वर्ल्ड
एक नई तकनीक कोशिकाओं के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों के लिए रंग लाता है
अर्ली माईक्रोस्कोप्स ने टिनी लिविंग थिंग्स की एक नई दुनिया का खुलासा किया

"यह एक फोटोग्राफिक कैमरा लेंस की बड़ी कवरेज और माइक्रोस्कोप उद्देश्य का ठीक समाधान है, इसलिए इसमें दो दृष्टिकोणों के फायदे हैं, " अमोस कहते हैं। "चित्र अत्यंत उपयोगी हैं।"

आज, एमोस जैसे माइक्रोस्कोपिस्ट दुनिया भर में चिकित्सा और मानव स्वास्थ्य में व्यापक अनुप्रयोगों के साथ नई तकनीकों को नया रूप देने के लिए काम कर रहे हैं। लेकिन ये अत्याधुनिक प्रगति 16 वीं और 17 वीं शताब्दी में निर्मित बहुत पहले सूक्ष्मदर्शी पर वापस टिकी हैं। समय के लिए अत्याधुनिक करते हुए, वे आपको ज्यादा प्रभावित नहीं करेंगे; यह एक हाथ में आवर्धक कांच की तुलना में बहुत मजबूत नहीं थे।

जब से उन्हें जन्मदिन के लिए एक बच्चे के रूप में मिला, अमोस को इन सरलतम सूक्ष्मदर्शी के साथ भी देखा गया है। सूक्ष्म जगत में उनकी साज़िश अतृप्त हो गई क्योंकि उन्होंने किसी भी चीज़ को खोजा, जो छोटे, पोपिंग बुलबुले के भीतर से तांबे के टुकड़ों को सुई की थैली के नीचे ढाला। "यह आटे की तरह है, यह बहुत नरम हो सकता है, " आमोस तांबे के बारे में कहते हैं। वह इस घटना पर अपनी विस्मय का वर्णन करता है जिसे उसने इस दायरे में खोजा कि वह अपनी नंगी आँखों से नहीं देख सकता था: "आप एक ऐसी दुनिया का अध्ययन कर रहे हैं जो धारणा के समान नियमों का पालन भी नहीं करती है।"

छोटे संसार के गो-ऑन में इस प्रकार की जिज्ञासा इसकी शुरुआत से माइक्रोस्कोपी को प्रेरित करती है। 16 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में हंस और ज़ाचरिआस जान्ससेन नाम के एक डच पिता-पुत्र की टीम ने पहली बार तथाकथित यौगिक सूक्ष्मदर्शी का आविष्कार किया, जब उन्हें पता चला कि अगर वे एक ट्यूब के ऊपर और नीचे एक लेंस लगाते हैं और इसके माध्यम से देखा जाता है, तो वस्तुओं पर। दूसरा छोर बड़ा हो गया। डिवाइस ने भविष्य की सफलताओं के लिए महत्वपूर्ण आधार तैयार किया, लेकिन केवल 3x और 9x के बीच आवर्धन किया।

बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में एक सूक्ष्मदर्शी और गोलब माइक्रोस्कोप संग्रह के क्यूरेटर स्टीवन रूज़िन ने कहा कि छवि की गुणवत्ता सबसे अच्छी थी। "मैंने उनके माध्यम से नकल की है और वे वास्तव में काफी भयानक हैं, " रूज़िन कहते हैं। "हाथ लेंस बहुत बेहतर थे।"

हालांकि उन्होंने आवर्धन प्रदान किया, ये पहले यौगिक सूक्ष्मदर्शी रिज़ॉल्यूशन को बढ़ा नहीं सके, इसलिए आवर्धित चित्र धुंधले और अस्पष्ट दिखाई दिए। परिणामस्वरूप, रूज़िन कहते हैं, लगभग 100 वर्षों तक कोई महत्वपूर्ण वैज्ञानिक सफलता उनके पास नहीं आई।

लेकिन 1600 के दशक के अंत तक, लेंस में सुधार ने छवि की गुणवत्ता और आवर्धन शक्ति को 270x तक बढ़ा दिया, जिससे प्रमुख खोजों का मार्ग प्रशस्त हुआ। 1667 में, अंग्रेजी के प्राकृतिक वैज्ञानिक रॉबर्ट हूक ने अपनी पुस्तक माइक्रोग्रैफिया को सैकड़ों नमूनों के जटिल चित्रों के साथ प्रसिद्ध किया, जिसमें एक वनस्पति पौधे की शाखा के भीतर अलग-अलग खंड शामिल थे। उन्होंने वर्गों की कोशिकाओं को बुलाया क्योंकि उन्होंने उन्हें एक मठ में कोशिकाओं की याद दिलाई थी - और इस तरह सेलुलर जीव विज्ञान के जनक बन गए।

रॉबर्ट हूक के माइक्रोग्रैफिया से चित्र, जहां उन्होंने इस पाइन शाखा में खोजे गए पहले संयंत्र सेल को आकर्षित किया। (रॉबर्ट हुक, माइक्रोग्राफिया / विकिमीडिया कॉमन्स)

1676 में, डच क्लॉथ मर्चेंट-टर्न-साइंटिस्ट एंटनी वैन लीउवेनहोएक ने अपने द्वारा बेचे जाने वाले कपड़े को देखने के इरादे से माइक्रोस्कोप में और सुधार किया, लेकिन अनजाने में ग्राउंडब्रेकिंग की खोज की जिससे बैक्टीरिया मौजूद हैं। उनकी आकस्मिक खोज ने माइक्रोबायोलॉजी के क्षेत्र और आधुनिक चिकित्सा के आधार को खोल दिया; लगभग 200 साल बाद, फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई पाश्चर यह निर्धारित करेंगे कि बैक्टीरिया कई बीमारियों के पीछे का कारण था (इससे पहले, कई वैज्ञानिकों ने मायामा सिद्धांत में विश्वास किया था कि सड़ी हुई हवा और खराब गंध ने हमें बीमार बना दिया था)।

"यह बहुत बड़ा था, " केविन एलिसिरी कहते हैं, विस्कॉन्सिन मैडिसन विश्वविद्यालय में एक माइक्रोस्कोप, बैक्टीरिया की प्रारंभिक खोज के लिए। उन्होंने कहा, '' इस बात को लेकर बहुत भ्रम था कि आपको क्या बीमारी है। यह विचार कि पानी में बैक्टीरिया और चीजें हैं, अब तक की सबसे बड़ी खोजों में से एक थी। "

अगले वर्ष, 1677 में, ल्यूवेनहॉक ने एक और पहचान की, जब उन्होंने पहली बार मानव शुक्राणु की पहचान की। एक मेडिकल छात्र ने उसे अपने खुर्दबीन के नीचे अध्ययन करने के लिए एक सूजाक रोगी का स्खलन करवाया था। लीउवेनहोएक ने बाध्य किया, छोटे पूंछ वाले जानवरों की खोज की, और अपने स्वयं के वीर्य के नमूने में समान कुश्ती "पशुपक्षी" खोजने के लिए चला गया। उन्होंने इन भयावह निष्कर्षों को प्रकाशित किया, लेकिन जैसा कि बैक्टीरिया के मामले में था, वैज्ञानिकों द्वारा खोज के वास्तविक महत्व को समझने से पहले 200 साल बीत गए।

1800 के दशक के अंत तक, वाल्थर फ्लेमिंग नाम के एक जर्मन वैज्ञानिक ने कोशिका विभाजन की खोज की, जिसने दशकों बाद, यह स्पष्ट करने में मदद की कि कैंसर कैसे बढ़ता है - एक ऐसी खोज जो सूक्ष्मदर्शी के बिना असंभव थी।

एलिसिरी कहते हैं, 'अगर आप सेल मेम्ब्रेन या ट्यूमर के हिस्से को टारगेट करना चाहते हैं, तो आपको इसे देखना होगा।'

एलिसिरी का कहना है कि हुक और लीउवेनहोके ने जिन मूल सूक्ष्मदर्शी का इस्तेमाल किया, उनकी सीमाएं हो सकती हैं, एक ट्यूब से जुड़े दो लेंसों की उनकी मूल संरचना सदियों तक प्रासंगिक रही। पिछले 15 वर्षों में, इमेजिंग में प्रगति नए क्षेत्रों में चली गई है। 2014 में, जर्मन और अमेरिकी शोधकर्ताओं की एक टीम ने सुपर-रिज़ॉल्यूशन प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी नामक एक विधि के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता, इसलिए शक्तिशाली अब हम एकल प्रोटीन को ट्रैक कर सकते हैं क्योंकि वे कोशिकाओं के भीतर विकसित होते हैं। यह विकसित करने की विधि, एक नवीन तकनीक के माध्यम से संभव बनाई गई है जो जीन को चमक या "प्रतिदीप्ति" बनाती है, जिसमें पार्किंसंस और अल्जाइमर जैसी बीमारियों से निपटने में संभावित अनुप्रयोग हैं।

1600 के दशक के मध्य में हाथीदांत से बना एक इतालवी माइक्रोस्कोप, यूसी बर्कले में गोलूब संग्रह का हिस्सा था। (यूसी बर्कले में गोलूब कलेक्शन।)

रूज़िन बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में जैविक इमेजिंग सुविधा का नेतृत्व करते हैं, जहां शोधकर्ता Giardia परजीवी के भीतर माइक्रोस्ट्रक्चर से लेकर बैक्टीरिया के भीतर प्रोटीन की व्यवस्था का पता लगाने के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हैं। आधुनिक माइक्रोस्कोपी अनुसंधान को संदर्भ में लाने में मदद करने के लिए, वह गोलूब संग्रह से कुछ सबसे पुरानी वस्तुओं को साझा करने का एक बिंदु बनाता है - दुनिया में सबसे बड़े सार्वजनिक रूप से प्रदर्शित संग्रह में से एक, जिसमें 17 वीं शताब्दी में 164 प्राचीन माइक्रोस्कोप हैं, जो अपने स्नातक के साथ डेटिंग करते हैं। छात्रों। यहां तक कि वह उन्हें संग्रह में सबसे पुराने में से कुछ को संभालने देता है, जिसमें 1660 के आसपास हाथीदांत से बना एक इतालवी भी शामिल है।

"मैं कहता हूं 'इसे फोकस मत करो क्योंकि यह टूट जाएगा, लेकिन मैंने छात्रों को इसके माध्यम से देखने दिया, और यह इसे घर लाता है, " रूज़िन कहते हैं।

फिर भी, सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी की शक्ति के बावजूद, यह नई चुनौतियों का सामना करता है। उदाहरण के लिए, किसी भी समय उच्च संकल्प के तहत एक नमूना चलता है, छवि धुंधला हो जाती है, रूज़िन कहते हैं। "अगर कोई सेल सिर्फ तापीय गति से कंपन करता है, तो पानी के अणुओं के चारों ओर उछलते हुए, क्योंकि वे गर्म होते हैं, यह सुपर रिज़ॉल्यूशन को मार देगा क्योंकि इसमें समय लगता है, " रुज़िन कहते हैं। (इस कारण से, शोधकर्ता आमतौर पर लाइव नमूनों का अध्ययन करने के लिए सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी का उपयोग नहीं करते हैं।)

लेकिन आमोस 'मेसोलेंस जैसी प्रौद्योगिकी - केवल 4x के बहुत कम आवर्धन के साथ, लेकिन दृश्य का एक बहुत व्यापक क्षेत्र जो 5 मिमी तक कैप्चर करने में सक्षम है, या एक पिंकी नख की चौड़ाई के बारे में - छवि को जीवंत बना सकती है। इसका मतलब है कि वे एक भ्रूण भ्रूण को वास्तविक समय में विकसित होते हुए देख सकते हैं, नवजात शिशुओं में संवहनी रोग से जुड़े जीन के रूप में वे भ्रूण में शामिल हो जाते हैं। इससे पहले, वैज्ञानिक भ्रूण में संवहनी रोग का अध्ययन करने के लिए एक्स-रे का उपयोग करेंगे, लेकिन सेलुलर स्तर तक विस्तार नहीं करेंगे क्योंकि वे मेसोलन के साथ करते हैं, अमोस कहते हैं।

"यह लगभग किसी के लिए भी है कि प्रकाश माइक्रोस्कोपी के लिए एक नया उद्देश्य लेंस डिजाइन करने के लिए और हमने ऐसा करने के लिए नए प्रकार के नमूनों को समायोजित करने की कोशिश की है जो जीवविज्ञानी अध्ययन करना चाहते हैं, " अमोस के सहयोगी गेल मैककोनेल ने स्ट्रेथक्लाइड ग्लासगो विश्वविद्यालय के बारे में बताते हुए कहा। वैज्ञानिक अखंड जीवों का अध्ययन करने में रुचि रखते हैं, लेकिन वे जिस विस्तार को देख सकते हैं उसकी मात्रा से समझौता नहीं करना चाहते हैं।

अब तक, डेटा स्टोरेज उद्योग ने अर्धचालक सामग्रियों का अध्ययन करने के लिए मेसोलन का उपयोग करने में रुचि व्यक्त की है, और तेल उद्योग के सदस्यों ने भावी ड्रिलिंग साइटों से छवि सामग्री के लिए इसका उपयोग करने में रुचि ली है। लेंस डिजाइन विशेष रूप से अच्छी तरह से प्रकाश को ऊपर उठाता है, जिससे शोधकर्ताओं को जटिल विवरणों जैसे कि एक मेटास्टेसाइजिंग ट्यूमर में बाहर की ओर पलायन करने की अनुमति मिलती है। लेकिन इन नई तकनीकों की वास्तविक क्षमता को देखा जाना बाकी है।

"यदि आप पिछले 100 वर्षों से बनाए गए किसी भी उद्देश्य से अलग एक उद्देश्य विकसित करते हैं, तो यह सभी प्रकार की अज्ञात संभावनाओं को खोलता है, " अमोस कहते हैं। "हम बस उन संभावनाओं को प्राप्त करने की शुरुआत कर रहे हैं।"

संपादक का ध्यान, 31 मार्च, 2017: इस पोस्ट को यह दर्शाने के लिए संपादित किया गया है कि लीउवेनहॉक ने यौगिक माइक्रोस्कोप में सुधार नहीं किया और रुज़िन का संग्रह 17 वीं शताब्दी का है।

यूसी बर्कले के स्टीवन रुज़िन का कहना है कि 1665 में प्रकाशित हुके माइक्रोग्रैफिया, जीवविज्ञानी की गुटेनबर्ग बाइबिल से तुलनीय है, जिसमें परागकणों से लेकर कपड़े तक के सूक्ष्मदर्शी नमूने की पहली-कभी विस्तृत आकृतियाँ हैं। 1, 000 से कम प्रतियां शेष हैं, लेकिन छवियां आज भी माइक्रोस्कोपिस्टों को प्रेरित करती हैं। (विकिमीडिया कॉमन्स)