Mikroskopets betydelse för biologin

Mikroskopets introduktion till biologi började ske samtidigt som compound-mikroskopet uppfanns redan i slutet av 1500-talet och biologi började uppmärksammas i vetenskaplig anda kring 1600-talet. Dock var det först i mitten av 1700-talet som själva begreppet ’biologi’ introducerades.

För att förstå värdet av mikroskopet är det viktigt att veta hur det såg ut innan dess existens, i vilket stadie samhället var vetenskapligt och hur detta påverkade gemene man.

I England under 1500- och tidigt 1600-tal var exempelvis medellivslängden omkring 35 år, en mycket låg siffra, delvis till följd av att två tredjedelar av alla barn dog innan de fyllt fyra år.

Stora upptäckter har skett tack vare mikroskopet som är det första instrument som tillåtit människan att studera livets små beståndsdelar. Utan mikroskopet hade vi till exempel inte känt till eller kunnat utveckla:

  • Hur människor, djur, växter och alger fortplantas (upptäckten av spermier)
  • Vad som orsakar sjukdomar (upptäckten av bakterier)
  • Hur man bakar bröd eller vad som orsakar candidos (upptäckten av jäst)
  • Kirurgi (upptäckten av sterilisering/desinfektion)
  • Antivirala medel som t.ex. HIV-medicin (upptäckten av virus)

I stort sett all information vi har idag om ekologi, botanik, zoologi, evolution, anatomi och genetik hade raderats om mikroskopet aldrig uppfunnits.

Hur allt började

Vi har mikroskopets fader: Antony van Leeuwenhoek att tacka för många av biologins framgångar. Under mitten av 1600-talet använde han ett enkelt mikroskop (mikroskop med singellins) för att undersöka tyger eftersom han var klädhandlare. Efterhand började han med att experimentera med slipade linser, varav han slipade omkring 550 på egen hand, för att öka förstoring och upplösning. Han uppnådde 500x i förstoring och upplösning av hela 25.4 nanometer – någonting som aldrig tidigare skådats.

Leeuwenhoek fann sedan spermier, bakterier och hödjur under sina mikroskopiska äventyr, detta var så tidigt som 1679. Tack vare dessa tidiga observationer förstår människan idag hur sexuell förökning fungerar hos olika arter i en extrem utsträckning. Detta har möjliggjort allt från preventivmedel och provrörsbefruktning till vidare studier inom fosterutveckling och hjälpt till att minska risken för spädbarnsdödlighet.

Ordet ’bakterie’ myntades av en herre vid namn Christian Gottfried Ehrenberg år 1828, men bakterierna studerades även dem av Antony van Leeuwenhoek redan 1674. Han kallade bakterier för ’animacules’, och såg dessa i en droppe sjövatten som hamnade under hans objektiv. Utan upptäckten av bakterier hade vi idag inte kunnat utveckla vaccin mot bakterieburna sjukdomar, inte heller hade möjligheten funnits att behandla dessa sjukdomar med någon form av modernt läkemedel. Bakterier orsakar bland annat:

  • Mjältbrand
  • Gonorré
  • Stelkramp
  • Kikhosta

Antony van Leewenhoek är även den första som observerade jäst. Det var dock Louis Pasteur, en fransk mikrobiolog, som upptäckte att jäsning orsakas av mikroorganismer. Pasteur var den som tillsammans med mikroskopet fann ett sätt att undvika surning av vin, mjölk och öl genom ’pastörisering’, något som används över hela världen idag. Som följd av pastöringsering uppkommer även vetenskapen av hur man steriliserar och desinfekterar, samt dess fördelar – utan detta hade kirurgi inte varit speciellt framgångsrikt.

Pasteur var också i flaggskeppet för studiet om bakterier, sedan han bevisade att liv kan existera i syrelösa förhållanden. Kort därefter drog han även slutsatsen att bakterier och sjukdomar har ett samband, och utvecklade sedan vaccin mot både mjältbrand och rabies – sjukdomar som har en dödlighet på över 95% i obehandlat tillstånd. Fler framgångar har skett i och med Pasteurs upptäckter, bland annat möjligheten att stoppa smitta och förmågan att döda mikrober.

Även den tyska bakteriologen Robert Koch fann ett intresse i mjältbrand och andra vanliga sjukdomar som fortfarande var vidspridda under slutet av 1800-talet. Han var den som var först med att lyckas återskapa renodlade, skilda bakteriearter – detta underlättade enormt vid diagnos av sjukdomar där dessa bakterier gick att återfinna och jämföra.

Effekter idag

Sammanfattningsvis så hade biologi inte varit en speciellt framgångsrik vetenskap utan mikroskopet. Utan mikroskopet hade människan aldrig kunnat studera ämnen eller materia på cellulär nivå. Själva begreppet ’cell’ hade inte existerat, vilket innebär att inga kemiska, anatomiska eller ekologiska hypoteser kunnat bevisas, därför hade inga (korrekta) slutsatser heller kunnat framkomma.

Mikroskopet är också att tacka för all form av modern medicin – som penicillin, antibiotika, antiseptik, kirurgi, etc. Utan att ha haft verktyget att studera beteendet hos celler och därmed inte kunskapen om vad som är en abnormal cell hade sjukdomar inte gått att förhindra eller behandla.

Mänskliga blodceller och lymfocyter sett genom svepelektronmikroskop.

Mänskliga blodceller och lymfocyter sett genom svepelektronmikroskop.

Ett bra exempel på hur stora framsteg människosläktet har genomgått är definitivt den utspridda och generellt accepterade vaccineringen av barn som har näst intill genererat en massimmunitet i samhället idag. Eftersom majoriteten av (den svenska) befolkningen har vaccinerats mot difteri, stelkramp, kikhosta, polio, mässling, påssjuka, röda hund och även infektioner som uppstår av Haemophilus influenze typ B så hör vi sällan om sjukdomsfall som involverar någon av dessa. Dock har ett det uppstått ett motstånd mot vaccin där föräldrar nekar sina barn detta med belägg i stil med att det inte är säkert och att det finns bieffekter som är av större risk än sjukdomarna i sig. Kort efter att denna vågen av anti-vaccinpropaganda spreds, så spreds även sjukdomarna – mer specifikt mässling, som i USA drabbade 644 personer under 2014. Så många fall av mässling har inte registrerats under de senaste 20 åren. Medan risken för en epidemi är minimal idag verkar mikroskopets underverk ha skett så tidigt i historien, att de som instämmer i anti-vaccinpropagandan har glömt hur samhället en gång var när man talar om sjukdomar som förhindras med vaccin.

På det tekniska planet under vår tid kan det mest revolutionerande inom biologi vara uppfinningen av elektronmikroskopet, där den överlägsna förstorings- och upplösningsförmågan inte går att jämföra med dess föregångare. Se exempel nedan.

Monocit (färgat lila) omgivet av blodceller sett genom ljusmikroskop.

Monocit (färgat lila) omgivet av blodceller sett genom ljusmikroskop.

Med mikroskopet har vi också utvecklat modern genteknik som kan påverka både djurs och växters arvsmassa. Ämnet är kontroversiellt än idag. Inom livsmedelsindustrin hävdar man att dess framgång är grundad i att den GMO-odlade grödan är mer resistent mot bakterier, samt att man har kapaciteten att förbättra grödans näringsinnehåll. Sannolikt är det även att genmodifierad fisk snart finns på marknaden.

I tillägg har mikroskopet möjliggjort studier med biologiska infallvinklar till något vardagligt, snarare än en kommoditet. Se bara på det smidiga USB-mikroskopet som går att införskaffa för en billig peng och ger dig möjligheten utveckla din hobby eller till och med bli en ny Leeuwenhoek eller Pasteur.

Författare:

Niclas älskar att titta på löjligt små saker i mikroskop, och spelar gärna en runda schack. Jobbar till vardags som webbutvecklare av bokningssystem på TimeCenter.