antonij van leeuwenhoek - university of...

ANTONJ VAN

LEEUWENHOEK

Oče mikrobiologije

Valentina Stanić

Ljubljana, junij 2014

Stanić, V.: Antonj van Leeuwenhoek, oče mikrobiologije

1

VSEBINA

KDO JE BIL ANTONJ VAN LEEUWENHOEK? ................................................................2

MAJHNE LEČE ....................................................................................................................4

ENOJNA LEČA (sfera) ..................................................................................................4

LEEUWENHOEKOVE LEČE .......................................................................................4

BRUŠENJE ....................................................................................................................5

PIHANJE .......................................................................................................................5

VLEČENJE ....................................................................................................................6

MAJHNI MIKROSKOPI.......................................................................................................7

SESTAVNI DELI ...........................................................................................................7

FOKUS ...........................................................................................................................8

ILUMINACIJA ..............................................................................................................9

VZORCI IN ODKRITJA......................................................................................................10

REPLIKE VAN LEEUWENHOEKOVEGA MIKROSKOPA ......................................12

ZANIMIVOSTI ....................................................................................................................13

VIRI .....................................................................................................................................14


2

KDO JE BIL ANTONJ VAN

LEEUWENHOEK?

Antonj Philips van Leeuwenhoek je bil

nizozemski trgovec in znanstvenik, rojen 24.

oktobra 1632 v Delftu. Znan je po svojih

odkritjih in izboljšavi mikroskopa, pa tudi

zaradi svojega dela na področju

mikrobiologije.

Pri šestnajstih letih je postal vajenec v

suknarski delavnici v Amsterdamu, kjer se je

priučil svojega poklica. Leta 1654 se je vrnil

v Delft, kjer je postal uspešen trgovec z

draperijo ter odprl svojo trgovino. Ustvaril si

je tudi ime v (občinski) politiki. Leta 1668 je

obiskal London, kjer se je (verjetno) seznanil

s Hookeovo knjigo Micrographia. Čeprav je

že prej izdeloval preproste povečevalne leče, ga je to delo spodbudilo k izdelovanju

mikroskopov in opazovanju drobnih organizmov.

Že med vodenjem svoje trgovine, se je Leeuwenhoek začel zanimati za izdelovanje leč,

kasneje pa še za izdelovanje mikroskopov. Vse skupaj je izbrusil okoli 500 optičnih leč in

izdelal (oz . imel) več kot 400 različnih mikroskopov, od katerih jih danes obstaja samo še

9.

Van Leeuwenhoek je s svojimi mikroskopi opazoval različne vzorce. Bil prvi, ki je

opazoval in opisal enocelične organizme, ki jih je poimenoval »animalcules« (majhne

živali). Danes so te »majhne živali« znane kot mikroorganizmi. Bil je tudi prvi, ki je

opazoval mišična vlakna, bakterijo, spermij in pretok krvi v kapilarah (bil je prvi, ki je ta

opazovanja zabeležil).

Antonj je svoja opazovanja opisoval v pismih, ki jih je pošiljal Kraljevi družbi (Royal

Society je Londonska kraljeva družba za izboljšanje naravne vednosti).

Slika 1: znanstvenikov portret


3

Pisma je opremil tudi s skicami videnega. Skice je izdeloval najeti risar po njegovih

opisih. Leta 1680 je bil izvoljen za člana Kraljeve družbe. Vse skupaj je poslal okoli 560

pisem.

Do konca stoletja, je postal, na račun pisem, »slaven«. Obiskovali so ga vladarji in

učenjaki, kot so Gottfried Wilhelm Leibniz, Viljem III. Oranski, Peter Veliki in drugi, ki

so želeli videti njegove naprave. Vendar Leeuwenhoek ni želel nobenemu razkriti svojih

tehnik izdelovanja leč in mikroskopov, ker se je bal, da bi ga ljudje pozabili, če bi se še

drugi začeli ukvarjati z mikroskopijo. Zato je gostom pokazal le par manj kvalitetnih

mikroskopov, da so ljudje mislili, da je izdelava zelo težavna.

Leeuwenhoek je trpel za redko boleznijo – nekontrolirani premiki prepone. Ta bolezen je

sedaj znana kot Van Leeuwenhoekova bolezen. Tudi ko je umiral, je nadaljeval s

pisanjem pisem Kraljevi družbi. Zadnja pisma vsebujejo natančne opise njegove bolezni.

Umrl je 26. avgusta 1723 pri starosti 90 let v Delftu.

Slika 2: van Leeuwenhoekov podpis


4

MAJHNE LEČE

Če se vrnemo na začetek zgodovine izdelovanja majhnih leč, vidimo, da so jih najprej

uporabljali za očala. Naj opomnim, da sta Alhazen (arabski znanstvenik) in Roger Bacon

(angleški učenjak) stoletja pred prvimi očali opisala leče. Dva do trikratna povečava je za

očala zadostovala.

Za očali so razvili teleskop. V prvi polovici 17. stoletja je Galileo

za izdelavo močnega teleskopa uporabil dve leči: konveksen

objektiv in konkaven okular. Ker so bili planeti, zvezde in lune

daleč stran, je bilo boljše, da sta leči večji. Velja tudi, večji kot je

razmik med lečama, manjša je kromatična aberacija.

Prvi mikroskopi (npr. Galileov, leta 1609) so bili v bistvu majhni

teleskopi s konkavno lečo na eni in konveksno lečo na drugi strani

cevi. Kmalu so ugotovili, da je mikroskop boljši z dvema

konveksnima lečama. Povečava je bila dvajset do tridesetkratna,

vendar sta se pogosto pojavljali kromatična in sferična aberacija.

ENOJNA LEČA (sfera)

Če vzamemo dve plano-konveksni leči in ju postavimo skupaj na njuni ravni strani,

dobimo sfero. Pri tem velja, večji kot je lok (večji krivinski kot), večja je povečava.

Leeuwenhoek in drugi so odkrili, da ima manjša leča večji krivinski radij in s tem tudi

večjo povečavo. Mikroskop s sferno lečo, ima večjo povečavo, kot mikroskop z dvojno lečo.

Najmočnejši van Leeuwenhoekov mikroskop ima kar 266-kratno povečavo. Vendar je

bila izdelava majhnih leč zelo težavna. Težavna je celo njihova uporaba.

LEEUWENHOEKOVE LEČE

Leeuwenhoek je izdeloval leče za svoje mikroskope. Izdelal je toliko mikroskopov, da

lahko sklepamo, da je za vsak vzorec, ki ga je opazoval, izdelal svoj mikroskop. V

povprečju je izdelal skoraj en mikroskop na mesec v obdobju 50 let svojega raziskovanja.

Manj močne leče, oz. leče z manjšo povečavo, so bile po navadi bolj učinkovite.

Slika 3: Galileov

mikroskop, 1609


5

Veliko njegovih ročno zdelanih sferičnih leč je ohranjenih še danes. Večina jih je manjših

od 3 mm. Najboljša (torej najmanjša) leča ima premer manjši kot 1,5 mm. Leče so bile

izdelane iz standardnega beneškega stekla iz takratnega časa. Leče so imele veliko

napak, ki bi lahko popačile njegova opazovanja.

Pri izdelavi leč je Leeuwenhoek uporabljal tri metode: brušenje, pihanje in vlečenje.

BRUŠENJE

Brušenje je tradicionalen način izdelovanja

majhnih leč. Leeuwenhoekova tehnika je

temeljila na večstoletni tehniki brušenja leč za

očala. Poteka tako, da se vzame model, ki je

obložen z zelo tankim materialom in se po njem

zbrusi košček stekla. Nato se steklo spolira.

Leeuwenhoek je za izdelavo vijakov za leče (in

mikroskope) uporabljal prožno stružnico.

Stružnica na nožni pogon je nežno obrnila

model okoli stekelca. Vse njegove ohranjene

sferične leče, razen ene, so brušene.

PIHANJE

Tudi ta tehnika izdelovanja leč je bila priljubljena v Leeuwenhoekovem času. Potekala je

tako, da so kapljico vročega stekla oblikovali na koncu napihanega koščka stekla. Take

leče so bikonveksne (ravne na eni strani in zakrivljene na drugi).

Nobena od ohranjenih Leeuwenhoekovih leč ni bikonveksna, vendar je v pismih opisoval,

kako je izdeloval leče s tehniko pihanja.

Slika 4: Brušenje leče

Slika 5: prikaz tehnike

pihanja


6

VLEČENJE

V delu Michrographia (1665) je Hooke opisal tretjo metodo: kako iz steklenih nitk

narediti lečo.

Tehniko vlečenja je van Leeuwenhoek izvajal tako, da je vzel majhno stekleno palico in jo

postavil v vroč plamen. S tem je uspel spraviti vroč del palice narazen v dve stekleni

nitki. Nato je konec ene nitke ponovno vstavil v ogenj in s tem ustvaril majhno,

kvalitetno stekleno kapljico - sfero. Te sfere so postale leče, ki jih je vstavil v mikroskop.

Z najmanjšimi sferami je dosegel največjo povečavo. (Opomba: ker sfera visi na koncu

nitke, lahko gravitacija povzroči rahlo ne sferično obliko kapljice. Vrtenje nitk pomaga, da

) je kapljica bolj sferične oblike.

Najboljša Leeuwenhoekova leča je bila izdelana iz stopljene kapljice.

Ta metoda nam da sferične leče. V primerjavi s tehniko brušenja, s to metodo dobimo bolj

gladke leče z manj prask.

Slika 6: prikaz tehnike vlečenja


7

MAJHNI MIKROSKOPI

Van Leeuwenhoekova odkritja so bila dobra, kot je bilo dobro njegovo orodje – mikroskop

z enojno lečo (sfero). Njegov mikroskop ni bil dostopen v trgovini, ampak ga je moral sam

oblikovati in izdelati, vključno z vijaki in zakovicami. Njegovi mikroskopi so imeli okvir

iz srebra ali bakra, v katerem je bila majhna, ročno izdelana leča. Vsak mikroskop je bil

edinstven produkt.

Pri izdelavi mikroskopa, se ni naslanjal na dizajn majhnega teleskopa od Galilea in

Hookea, ampak je uporabil svoje geodetsko in obrtniško znanje. Kot geodet je poznal

uporabnost manj močnega teleskopa za opazovanje oddaljenih predmetov, kot trgovec z

blagom pa je poznal uporabnost manj močnega povečevalnega stekla za štetje nitk.

Izdeloval je res majhne mikroskope (v primerjavi z današnjimi); njegov največji

mikroskop je v dolžino meril približno pet centimetrov. Ni bilo potrebe po cevi, ki bi

spreminjala pozicije številnih leč, saj je njegov mikroskop fokusiral s premikanjem

vzorca.

SESTAVNI DELI

Leča (lens)

Dve plošči (plates)

Zakovice (rivets)

Nosilec (bracket)

Bucika (pin) z vrtljivo ročico

Vijaki (screws)

Slika 7: sestavni deli van

Leeuwenhoekovega mikroskopa


8

Van Leeuwenhoek je namestil lečo med dve plošči, ki sta bili veliki kot dlan. Najdaljša

ohranjena plošča je dolga 47 mm. Plošči sta bili zakovani skupaj in imeli ujemajoče

luknje. Za ploščama se je nahajala bucika, na katero je bil pritrjen vzorec, ki je bil tako

čisto blizu leče. Mikroskop je imel tudi vijake, ki so

omogočali premikanje bucike skupaj z vzorcem: z

enim je spreminjal fokus, z ostalima dvema pa je

nadzoroval lego in oddaljenost vzorca od leče.

Te dele ni moč zamenjati, ker so vsi ročno izdelani.

Leeuwenhoek je za sestavne dele uporabljal

medenino, baker, srebro, včasih tudi zlato.

Kovina je bila mehka, zato so se vijaki po uporabi

obrabili. To je eden izmed razlogov, zakaj je

Leeuwenhoek izdelal toliko povečevalnih stekelc in

mikroskopov.

Bucika je bila primerna za suhe ali narezane vzorce,

ne pa za tekočine, zato je Antonie zaprl tekočine v

tanko stekleno cevko, ki pa je morala biti pripeta

naravnost za lečo.

Po razvoju tega dizajna, se ga je držal nadaljnjih 50

let in se posvečal izboljševanju leč.

FOKUS

Pri večini mikroskopov in teleskopov vzorec stoji pri miru, mi pa približujemo ali

oddaljujemo lečo. Pri takih mikroskopih lahko opazujemo samo suh, raven, nepremičen

vzorec; hkrati ne moremo videti zadnje strani vzorca, na da bi ga obrnili. Leeuwenhoek

pa je pogosto opazoval tridimenzionalne objekte, ki so se premikali ali rotirali okoli osi,

zato se mu je zdelo smiselno, da je leča pri miru, vzorec se pa premika.

Manjša je leča, večja je povečava in hkrati tudi krajša goriščna razdalja (goriščna

razdalja je razdalja med lečo in točko, kjer je objekt v popolnem fokusu). Goriščna

razdalja sferične leče je malo večja kot njen radij, vendar veliko manjša od njenega

premera. Pri Leeuwenhoekovih najmočnejših lečah je moral biti vzorec 9 mm stran od

leče (za najčistejšo sliko).

Slika 8: van Leeuwenhoekov

mikroskop


9

ILUMINACIJA

Van Leeuwenhoek je vedel, da mora rešiti problem osvetljevanja vzorca. Zato je za

različne tipe vzorca uporabil drugačno osvetljevanje.

Prozoren vzorec: Če je bil vzorec prozoren, je uporabil »prepustno« svetlobo –

več svetlobe od zadaj in večja odprtinica za opazovanje.

Neprozoren, moten vzorec: Če je bil vzorec neprozoren, moten, je uporabil

odbito svetlobo – več svetlobe od strani in večja reža za opazovanje.

Da je neprozoren vzorec osvetlil s strani, je (verjetno) spoliral bakreno ploščico na

območju okoli leče. Lahko da je tudi postavil majhno zrcalce na bakreno ploščico,

da je odbijalo svetlobo nazaj na vzorec. Za mikroskope je uporabil tudi srebro, ker

je zloščeno srebro bolje odbijalo svetlobo nazaj na vzorec. Naredil je tudi nekaj

zlatih mikroskopov, vendar se njihova izdelava ni splačala, ker zlato ni odbijalo

svetlobo nič boljše kot baker.

Nerazločen vzorec: take vzorce je opazoval tako, da je povečal kontrast med

vzorcem in temnim ozadjem.

Skozi desetletja uporabe instrumenta je Leeuwenhoek našel metode za

kompenzacijo prosojnosti in majhnega optičnega kontrasta njegovih vzorcev.

Osvetljevanje vzorca s strani, medtem ko je instrument usmerjen proti temnemu

ozadju, ustvari dober efekt razsvetlitve temnega polja (dark field illumination

effect). Za lažjo predstavo: prah v sobi, ki v sončni svetlobi pleše po zraku, je

viden, ko ga opazujemo s strani, v ozadju pa se nahaja nekaj temnejšega.

Kar pa se tiče aberacije, je van Leeuwenhoek naredil mikroskop tako, da ni imel večjih

težav s sferično aberacijo – reža za opazovanje je bila manjša kot leča. Ker je bilo oko

tako blizu leče, so bile meje kromatične aberacije (barvna napaka) na robu vidnega polja

(očesa).

Slika 9: replika van Leeuwenhoekovega mikroskopa


10

VZORCI IN ODKRITJA

Van Leeuwenhoek je proučeval različne vzorce – od živih tkiv, bakterij do rastlin. S svojo

metodo opazovanja je imel na področju mikroskopov in njihove uporabe veliko prednost

pred drugimi znanstveniki. Vse kar je raziskoval je skrbno zapisal in rezultate delil tudi

z drugimi, npr. z angleško Kraljevo družbo. S takim načinom dela, se je zapisal v

zgodovino kot eden izmed prvih in najpomembnejših raziskovalcev na mikroskopskem

področju. Bil je tudi eden izmed prvih na svetu, ki je raziskal celico.

Van Leeuwenhoek je imel ogromno zbirko mikroskopskih skic in vzorcev, na katero je bil

zelo ponosen. Organizirana je bila glede na vrsto skic:

Žita in njihova semena (ječmenovo seme in njegova korenina, pšenica, rž, oves,

fižolovo in grahovo seme)

Semena sadja (semena od hruške, jabolka, delček ožilja hruškovega drevesa)

Kokos (kokosov oreh, kokosova lupina, lupina kokosovega drevesa)

Svinjski možgani (ožilje in vlakna svinjskim možganov)

Tetive in kite (tetive in kite od miši, čebele, vola, bolhe, ovce, ostrige; noge od

mušice, muhe in čebele)

Razmnoževanje ovc (ovnovi testisi in sperma, ovčja maternica)

Ribe (mišica od polenovke, krapova luska)

Živalske dlake, koža in meso (dlake od miši, medveda, človeka, srne; koža in

maščoba na koži s človeške roke in nosa; meso in krvne žile od čebele, muhe in

mravlje; kitovo meso, meso od krave, kokoši in miši)

Krave (kravje meso, živec in hrbtenjača)

Soli (soli v korenini vinske trte)

Leeuwenhoekova glavna odkritja so:

Protisi (eno ali večcelični organizmi, ki niso živali, rastline ali glive) – leta 1674

Bakterija (npr. large Selenomonads, ki se nahajajo v človeških ustih) – leta 1676

Celična vakuola

Spermij – leta 1677

Vzorec mišičnih vlaken – leta 1682

Opomba: seznam ni točno tak, kot ga je imel van Leeuwenhoek, ampak je moderniziran

in malce preurejen


11

Slika 10: skica kravje hrbtenjače

Figura 1: vzdolžen prerez

hrbtenjačnega živca

Figura 2: prerez hrbtenjače, ki

prikazuje 5 snopov živcev ter

maščobo, ki jih obdaja

Figura 3: prerez hrbtenjačnega živca

Figura 4: prerez hrbtenjačnega

živca, ki prikazuje votlo luknjo v

centru

Figura 5: prerez hrbtenjačnega

živca, ki prikazuje delno zaprto votlo

luknjo

Slika 11: skica dlak od:

1 – miši

2 –miši (najdebelejša dlaka)

3 – miši (najtanjša dlaka)

4 – zahodnoindijskega medveda

5 – človeka

6 – srne

Slika 12: skica ovčje tetive in kite

od ostrige

Figura 1: ovčja tetiva

Figura 2: ovčja tetiva z vijačno

spiralo

Figura 3: kita od ostrige, ki odpira in

zapira njeno lupino


12

REPLIKE VAN LEEUWENHOEKOVEGA MIKROSKOPA

Veliko ljudi se navdušuje nad van Leeuwenhoekovimi mikroskopi in jih skušajo

poustvariti. Seveda svoj model malce preuredijo, in uporabijo drugačne materiale,

sodobne sestavne dele itd.

Nekaj jih je svoje izdelke in tudi sam postopek izdelave objavilo na spletu. Na spletnem

naslovu: http://www.funsci.com/fun3_en/antoni/vlen.htm je gospod Giorgio Carboni

opisal celoten postopek izdelave van Leeuwenhoekovega mikroskopa vključno z izdelavo

leče – uporabil je metodo vlečenja.

Slika 13: skica kokosovega oreha in

kokosove lupine

Figura 1: prerez kokosovega oreha

Figura 2: prerez kokosovega oreha

Figura 3: prerez, ki prikazuje notranjost

trde lupine

Slika 14: set slik doma izdelanega van Leeuwenhoekovega mikroskopa

http://www.funsci.com/fun3_en/antoni/vlen.htm


13

ZANIMIVOSTI

o Črkovanje van Leeuwenhoekovega imena ima veliko različic. Krščeni je bil kot

Thonis, ampak se je vedno podpisoval kot Antonj. Do leta 1683 je podpisoval

pisma kot Antonj Leeuwenhoeck. Nato je nekaj časa eksperimentiral z različnimi

variantami svojega imena in se po letu 1685 podpisoval z najbolj prepoznavno

različico svojega priimka: Leeuwenhoek.

o Leta 1687 je poročal o svoji raziskavi kavnega zrna. Zrno je popražil, ga razrezal

na tanke rezine in videl njegovo spužvasto notranjost. Seme je tudi stisnil in

pojavilo se je olje. Kavo je celo dvakrat zavrel z deževnico in jo verjetno tudi popil.

o Podobno kot Robert Boyle in Nicolaas Hartsoeker se je van Leeuwenhoek zanimal

za posušeno košeniljko (je žuželka iz katere izhaja škrlatna barva karmin za

barvanje). Poskušal je ugotoviti če barva prihaja iz samega insekta.

o Leeuwenhoek je bil pripadnik kalvinistov. Velikokrat je izrazil spoštovanje do

čudes, ki jih je Bog ustvaril in naredil tako izjemna in majhna bitja. Verjel je, da

so bila njegova osupljiva odkritja le dokaz Božje stvaritve.

o Leeuwenhoekovo odkritje, da se majhni organizmi razmnožujejo podobno kot

veliki, je izzivalo takratno prepričanje, splošno razširjeno med znanstveno

skupnost sedemnajstega stoletja, da so majhni organizmi ustvarjeni spontano.


14

VIRI

http://en.wikipedia.org/wiki/Antonie_van_Leeuwenhoek

http://tolearn.net/riccistreet/avl/lenses.htm

http://lensonleeuwenhoek.net/


http://www.history.org/Foundation/journal/Autumn06/images/Eyes48TR_FLAT-

SHAD.jpg

http://www.history-of-the-microscope.org/images/Galileo-microscope-sml1.jpg

http://en.wikipedia.org/wiki/Antonie_van_Leeuwenhoek

http://tolearn.net/riccistreet/avl/lenses.htm

http://lensonleeuwenhoek.net/


http://www.history.org/Foundation/journal/Autumn06/images/Eyes48TR_FLAT-SHAD.jpg

http://www.history.org/Foundation/journal/Autumn06/images/Eyes48TR_FLAT-SHAD.jpg

http://www.history-of-the-microscope.org/images/Galileo-microscope-sml1.jpg

antonij van leeuwenhoek - university of...

Documents