El micromundo que nos rodea

Nuestros ojos, a pesar de ser muy agudos, no son capaces de observar miniaturas menores de 1 milímetro que viven en nuestro entorno y hasta en nuestra piel. Por esta razón el mundo de las cosas microscópicas nos pasa desapercibido.

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El Micromundo incluye objetos con tamaños menores de 1 mm (10-3 M) hasta un micrómetro (1 um = 10-6 M). Es el mundo que podemos ver con el microscopio de luz, y que incluye insectos y ácaros microscópicos, protozoarios e invertebrados diminutos, invisibles a simple vista.

Existe también un Nanomundo, definido por objetos de alrededor de 10-9 M. A este mundo más pequeño aún, sólo se tiene acceso a través del microscopio electrónico, que nos permite ver, por ejemplo, la molécula de ADN con sólo 2 nanómetros de diámetro.

Hasta hace poco tiempo para observar, fotografiar y video-grabar el Micromundo (10-3 a 10-6 M) era necesario contar con equipo óptico muy costoso y complejo, como los microscopios y los fotoscopios binoculares usados en los laboratorios de investigación, acoplados con cámaras fotográficas y video grabadoras. Los avances en las TICs han revolucionado nuestra civilización, al punto que aún en países como el nuestro mucha gente ahora cuenta con teléfono celular, que es una compacta computadora con capacidad de grabar y tomar fotos y videos. Muchos celulares además tienen cámaras con autoenfoque y amplificación. Si a esto agregamos una lente de buena calidad, como las que se han desarrollado para los mismos teléfonos celulares, ¡Presto! Tenemos acceso al Micromundo con un “miniscopio” de luz. Estos lentes aportan aumentos de 10x en la pantalla sin ampliar, pero de 30X con la toma aumentada en la pantalla (esta aporta un aumento de 3x). Si la imagen se aumenta antes de tomar la foto se logra así, un aumento  final de unos 100x, en un IPhone. Con un IPAD se logra una amplificación total de más de 400x, con una imagen final más grande. (Es fácil estimar los aumentos tomándole una foto a una regla milimétrica transparente y luego midiendo el aumento directamente.)

El “miniscopio” básico consiste simplemente en el lente óptico del teléfono celular alineado con la lente insertada en un orificio de la lámina de plexiglás. Debajo del miniscopio se ubica una plataforma que porta la muestra que se quiere examinar. El enfoque visual se logra subiendo y bajando la muestra con tornillos, empezando con la menor amplificación para lograr enfocar la imagen. Luego se puede usar el amplificador del celular para encontrar el aumento preferido antes de fotografiar. Evidentemente si las imágenes se pasan a una computadora, entonces se pueden manipular aún más, optimizar, recortar, y digitalizar fácilmente.

Se recomienda utilizar un foco, o un espejo con luz solar, para poder visualizar las muestras bajo estudio. Es factible, calibrando el sistema estimar el tamaño de los organismos que son observados, conociendo el aumento.

Ejemplos:

Fotografía de regla milimétrica  que permite determinar aumentos.

A la izquierda el uso de luz blanca y roja lateral permite observar la misma estructura en meristemo de una planta (¿podría ser una larva?).

Agallas de insecto en hojas de güitite (Acnistus arborescens) iluminados con foco por debajo de la muestra. De esta manera es posible observar las larvas depositadas por avispas, y que viven dentro de la agalla, y que en agallas grandes pueden observarse en gran movimiento y grabarse.
 

Algunos organismos son muy pequeños, como el ácaro a la izquierda, con cuatro pares de patas, dos hacia adelante y dos hacia atrás. Logramos videos de este animal alimentándose. A la derecha, una garrapata del perro en la finca que permite ver detalles de la especie.

Muchos otros objetos pueden observarse, como una moneda de 25 colones o una  estampilla.

PROPUESTA DE PROYECTOS

 El número de posibles proyectos es gigantesco. Algunos tendrían interés exploratorio, en otros casos podría utilizarse el miniscopio para estudian factores ambientales de interés médico, clínico o industrial. Las siguientes propuestas sólo requieren de pequeñas muestras disponibles en los hogares, jardines y parques públicos.

1. La hoja como micro-habitat: podemos observar insectos y ácaros (arácnidos), que utilizan diversos tipos de hojas. Es posible comparar el envés con la superficie de la hoja para entender la micro-ecología de esta estructura. Es posible comparar musgos y algas en la superficie de la hoja, así como áfidos, ácaros, arañas y otros invertebrados diminutos.
2. Micro-flores y flores embrionarias: muchos zacates y otras plantas presentan flores diminutas de gran belleza, invisibles al ojo humano o embriones florales igualmente espectaculares, con estructuras relativamente fáciles de identificar.

3. Polen: viene en muchos tamaños y formas, pero cada especie tiene polen con estructura característica. Algunos tipos de polen producen alergia.

4. Las agallas formadas por insectos en los tejidos de las plantas, son la causa de pérdidas en la agricultura, y se producen cuando dichos insectos, principalmente moscas y avispas, inyectan sus huevos en las hojas, lo cual causa un crecimiento anormal de tejido vegetal, la agalla, que sirve de alimento a las larvas. Es posible observar las larvas en acción con el miniscopio en agallas de güitite que con frecuencia las presenta, y así contestar preguntas sobre su ciclo de vida, su crecimiento, los ciclos de actividad, y la depredación a que están sometidas las larvas.

5. Mosquitos: en el trópico los mosquitos abundan en las viviendas, así que es fácil obtener sujetos para el estudio. En este caso es mejor poner el animal sobre un porta objetos, o sobre un cartón blanco, para poder observarlo y fotografiarlo. Es de importancia médica poder identificar al mosquito que transmite el dengue, la fiebre amarilla, la chikungunya y el zika, que se llama Aedes aegypti, que es fácil de identificar por el color de sus patas. Otros mosquitos como el Anopheles, también pueden identificarse.

6. Tardígrados: organismos primitivos encontrados en todo el planeta y prevalentes en los trópicos en musgos y líquenes, capaces de desecarse y entrar en congelación para luego “resucitar” al agregarles agua. La resistencia de los tardígrados a condiciones extremas ha hecho historias con los experimentos de la NASA y la ESA, enviándolos al espacio profundo, en el vacío total, para recuperar un porcentaje alto luego de regresar a tierra.  Ronal H. Mehlen ha publicado la taxonomía y distribución de los tardígrados en Costa Rica (Trans. Amer. Microsc. Soc. 88: 498-505.) y existen otras publicaciones sobre su abundancia en Costa Rica.

7. Alas de mariposa y otros insectos: se obtienen también con facilidad en el jardín de la casa, o en el parque. El tamaño de las escamas que recubren las alas con frecuencia es lo que determina el color y no la presencia de algún pigmento.

8. Muestras acuáticas de la orilla de ríos, riachuelos y lagos. Es posible observar gotas tomadas del fondo con un gotero (o una pajilla), sobre un porta-objetos de vidrio, idealmente con un cubre objeto encima. Es posible utilizar iluminación lateral para obtener un campo oscuro, donde se distinguen protozoarios, especialmente ciliados grandes que se mueven con rapidez. En las costas es posible tomar muestras de plancton con un colador bien fino, para observar la diversidad de larvas e invertebrados que habitan la capa superior del mar.

9. Muestras del suelo: en el detritus del suelo, en hojas en descomposición también abunda una fauna bastante desconocida de insectos pequeños, larvas, anélidos microscópicos. El sistema permite estudiar el comportamiento de dichos organismos.

10. La calidad del papel: es fácil comparar muestras de diferentes tipos de papel, de estampillas de diferentes épocas y fotografiar las fibras que conforman estos materiales aglomerados.

11. Micro-circuitos integrados: se investiga la posibilidad de analizar microcircuitos dañados para poder identificarlos y repararlos. 

12. Investigar cristales y su estructura, como sal y azúcar, para empezar.

13. Investigaciones geológicas en busca de microfósiles (¡Los foraminíferos! de Sergio de Régules)

Prácticas de laboratorio:

1.  El aumento en el tamaño de una imagen es lo que nos permite visitar este Micromundo, y por tanto podemos usarlo para estimar el tamaño de los objetos que fotografiamos. La resolución es otro aspecto importante y tiene que ver con la capacidad de separar dos puntos que están muy cercanos, y que se mide experimentalmente con portaobjetos impresos, cosa que no se ha hecho aún.
2. La lente debe examinarse con buena iluminación para ver si está limpia. Se limpia con un aplicador y tela especial que las ópticas ofrecen al comprar anteojos. Si se ensucian mucho, se pueden lavar con jabón de tocador y agua usando el aplicador, pero no con solventes como el alcohol, y se seca con papel filtro (como el que se usa para el café) .
3. Es posible ver cortes histológicos teñidos con hematoxilina-eosina bastante bien. También es posible bajar el porta-muestra para ver y fotografiar su propia mano. O un objeto más grande, como una piedra.  El uso de luz incidente (de lado) es un gran recurso, de modo que pueden usarse focos con luz blanca, roja o luz de LEDs. En último caso puede utilizarse un espejito, para enfocar la luz del sol o de una lámpara cualquiera.
4. Las muestras biológicas que se obtienen del campo, o aún del jardín deben tratarse con cuidado, con alguna supervisión, pues pueden traer hormigas, ocasionalmente garrapatas o arañas.
5. Para intentar identificar los organismos que encontramos en esta exploración, las bases de datos y las IMÁGENES en la Internet son de gran ayuda, y abundan en información y fotos de microscopía electrónica y de luz. La microscopía electrónica de barrido permite también conocer el micro-mundo con gran resolución pero sin color natural.

Recursos de respaldo:

Introducción al uso de lentes y Miniscopio

Fotos de talleres

I Taller con Miniscopio 27 de Feb.