Un Universo sotto una goccia di vetro di Roberto Volterri

Un Universo sotto una goccia di vetro

di Roberto Volterri

di quella il cui bell’occhio tutto vede…

Dante, Inferno, X, v. 131

Uno strano, forse geniale, ricercatore italiano di alcuni anni fa, Pierluigi Ighina, in alcuni suoi libri sostenne di aver costruito un Microscopio Atomico Lenticolare in grado, a suo dire, di permettere ingrandimenti pari ad un milione di volte!

Avendo operato per oltre quarant’anni in ambito universitario nel non facile campo della Microscopia Elettronica, mi riserverei di dubitare sulle più che iperboliche prestazioni dell’apparecchio di cui ci parlò Ighina.

Anche perché non saprei proprio da dove cominciare, dato che il buon Ighina non ha lasciato – a quel che mi risulta – piani costruttivi dei suo apparecchi…

Pierluigi Ighina con i suoi schemi con i quali illustrava le sue concezioni sui “ritmi solari” e sotto un suo Microscopio Atomico Lenticolare

Non potendo procedere in questo senso, avrei pensato di illustrare ai lettori de “Il Punto sul Mistero” uno dei primi microscopi che sta letteralmente agli antipodi rispetto agli incredibili ingrandimenti che il suddetto ‘Microscopio Atomico Lenticolare’ avrebbe fornito. Non più centinaia di milioni di X (ovvero ingrandimenti) ma solo un centinaio o poco meno di ingrandimenti ottenibili con i mezzi di cui disponeva nel XVIII secolo quello che può a ragione essere considerato il fondatore della Microscopia ottica: Antoni Van Leeuwenhoek.

Per alcuni decenni l’autore di questo articolo ha operato in ambito universitario nel campo della Microscopia Elettronica a Scansione (SEM,) ma 1.000.000 di ingrandimenti è ben lontano dai 180.000 di questo pur complesso apparecchio!

Vedrete che la costruzione di un semplicissimo microscopio – con una piccola lente recuperabile da una vecchia, minuscola, lampadina, una pila e qualche alto oggetto scovato nel fondo del solito, fornitissimo, cassetto del lettore-sperimentatore – vi introdurrebbe nell’affascinante mondo della Microscopia ottica e nell’universo che pullula in una sola goccia d’acqua raccolta in una pozzanghera!

Van Leeuwenhoek nasce il 24 ottobre del 1632 a Delft, dove muore alla veneranda età di 91 anni, il 26 agosto del 1723. Studia ad Amsterdam, dove diviene commerciante di tessuti. Questa attività lo porta ad analizzare con accuratezza le fibre tessili e lo spinge a perfezionarne i metodi di osservazione delle fibre stesse.

Elabora quindi una tecnica per molare e levigare le lenti, fabbricando strumenti ottici sempre più perfezionati. Ritornato a Delft riceve incarichi pubblici quale esperto in vari campi ove sono necessarie osservazioni accurate e, per ciascuno di questi scopi, costruisce uno strumento adatto.

Il suo laboratorio ottico ottiene una grande e meritata fama e si arricchisce è di circa duecentocinquanta microscopi, oltre a duecento tipi di lenti da lui realizzate.

Ritratto di Antoni Van Leeuwenhoek, il quale, a ragione, può essere considerato il fondatore della moderna Microscopia ottica.

Il buon Antoni non era di certo un uomo di cultura se è vero che nella sua biblioteca ci fosse un solo libro: la Bibbia!

Però non era di sicuro uno sciocco ed era affascinato particolarmente dalle meraviglie del mondo dell’ottica. Con le lenti cominciò ad osservare tutto ciò che gli capitava a portata di mano ma quelle che comperava non lo soddisfacevano pienamente. Così cominciò a frequentare i laboratori artigianali degli occhialai della sua città e imparò a subito molare le lenti che gli servivano per i suoi apparecchi. Disponendo finalmente della qualità cui egli aspirava iniziò ad osservare quanto lo incuriosiva: dalle foglie delle piante ai peli degli animali, dalle sezioni di pezzi di legno alle ali degli insetti.

Venuto a conoscenza di un curioso strumento inventato dai suoi connazionali Hans e Zacharias Janssen – in pratica il Microscopio Ottico Composto – egli stesso ne costruì uno e rimase quasi sconvolto quando scopri che con tale semplice sistema di lenti riusciva ad ottenere risultati ben migliori di quelli che aveva conseguiti con la sua prima ‘creatura’.

Dettagli costruttivi di microcopi a “goccia di vetro”

Sopra, l’elementare struttura di quello che può essere considerato come il precursore dei microscopi ottici, realizzato da Van Leeuwenhoek; immagine sotto, un’antica foto mostra, da ogni angolazione, la semplicità costruttiva dello strumento.

Dettagli del mondo animale e vegetale ottenibili con i primi rudimentali microscopi di Van Leeuwenhoek

Sopra, un microscopio ‘semplice’ della metà del XVIII secolo; immagine sotto, un altro semplice strumento usato soprattutto in campo botanico.

Sezionò la testa di una mosca ed, estratto il cervello, lo fissò sulla punta di uno spillo per esaminarne la struttura; studiò l’occhio di un bue, dedicò la sua attenzione agli insetti, a sezioni di legno ed a quanto altro attirava la sua curiosità.

Una mosca osservata in dettaglio con un microscopio a goccia di vetro.

Van Leeuwenhoek è l’autore anche della prima descrizione microscopica accurata dell’organizzazione del sistema nervoso, ma al giorno d’oggi non appare tra i VIP della scienza, pur essendo stato un ricercatore la cui opera ha riguardato gran parte dei campi della biologia, fornendo preziosi elementi di carattere morfologico agli studiosi suoi contemporanei, tra i quali il grande Marcello Malpighi che a sua volta trasmise le nozioni ad Antonio Maria Valsalva e all’allievo di questi, Giovanbattista Morgagni.

Da una pubblicazione di Van Leeuwenhoek osservazioni sulle strutture di minuscoli esseri viventi effettuate con i suoi microscopi.

Sopra; Marcello Malpighi (1628 – 1694) e, in basso, Giovanbattista Morgagni (1683 –1771)

Le sue osservazioni microscopiche sull’anatomia del tessuto nervoso hanno influenzato per quasi due secoli le ricerche in questo affascinante campo anche perché egli ha caratterizzato una forma di comunicazione scientifica ancora oggi in uso, anche se divenuta ormai ‘informatizzata’: la lettera scientifica. La sua costante applicazione alle ricerche e gli impegni di lavoro, gli impediscono infatti di viaggiare per partecipare agli ufficiali incontri con gli altri studiosi, insomma a quelli che oggi, un po’ pomposamente, definiamo Congressi Internazionali.

Così il 28 aprile del 1673 raccoglie le sue principali osservazioni, corredate da magnifici disegni, e invia il tutto alla Royal Society di Londra. Da quell’anno fino al 1723 invia alla prestigiosa società britannica oltre cento “lettere” o ‘comunicazioni’ che costituiscono una documentazione di inestimabile valore storico e scientifico.

Una ‘pubblicazione’ del 1689 di Antoni Van Leeuwenhoek

I suoi contributi alla ricerca biologica sono innumerevoli, ma ne citerei solo alcuni: nel 1674 scopre i protozoi dell’acqua e le cellule del sangue e due anni dopo, nel 1676, rinviene e descrive i batteri nel tartaro dei denti; osservando cellule germinali maschili in molte specie animali, formula l’ipotesi che tutti i maschi producano spermatozoi e riesce a dimostrare questa sua tesi scoprendo e descrivendo cellule spermatiche in tutti gli animali osservati, compresa… la pulce.

Gli Eritrociti, i Globuli rossi del sangue.

Cellule spermatiche di varie animali osservate da Antoni Van Leeuwenhoek

Le sue descrizioni della struttura microscopica delle cellule vegetali danno origine alla morfologia Botanica moderna e assume grande importanza per la medicina la sua scoperta, nel 1683, dei capillari sanguigni.

Infine, Van Leeuwenhoek comprende che la struttura dei nervi periferici è costituita da innumerevoli prolungamenti del tessuto nervoso, evidenziando così la straordinaria lunghezza macroscopica del decorso dei neuriti nonostante il loro microscopico calibro. L’accuratezza descrittiva di aree costituite da grandi neuroni avrebbe potuto facilmente portare ad ipotizzare anche all’epoca l’esistenza di cellule nervose come unità costitutive dell’intero tessuto, ma allora esistevano molte resistenze culturali ad accettare questa idea, ritenuta del tutto incompatibile con le concezioni religiose e filosofiche correnti.

Così… non se ne fece nulla!

Ma con due ‘gocce di vetro’… è meglio!

Sembra un’affermazione dei seguaci del Conte Jacques II de Chabannes de La Lapalisse o di Bernard de la Monnoye (1641 – 1728) che in suo ‘onore’ compose una nota canzone di cui riporto il finale…

”… Morì di venerdì, l’ultimo giorno della sua età. Se fosse morto il sabato, avrebbe vissuto più in là…”.

Ma all’epoca in cui visse Van Leeuwenhoek il fatto che la combinazione di due o più ‘gocce di vetro’, ovvero lenti, potesse aumentare gli ingrandimenti non era poi così ovvia! Forse ‘ovvia’ lo era invece per Zacharias Jansen che insieme al figlio realizzò il primo ‘Microscopio Ottico Composto’.

Zacharias Jansen e sotto  il suo ‘Microscopio Ottico Composto’

 

Il microscopio composto è un sistema di due lenti convergenti dette, rispettivamente, obiettivo e oculare. In pratica esse possono a loro volta essere costituite da due combinazioni di lenti diverse tali da correggere e ridurre al minimo le aberrazioni, ma, dal punto di vista funzionale, il discorso non cambia. L’oggetto da osservare viene posto davanti all’obiettivo, che ne fornisce un’immagine reale, capovolta e ingrandita. Questa immagine viene poi fatta cadere davanti all’oculare, a distanza opportuna, che ne dà un’altra, virtuale, ingrandita e capovolta rispetto all’originale.

Un bellissimo reperto di tale microscopio, risalente all’epoca del grande Galilei, è ora conservato presso il Museo di Storia della Scienza di Firenze.

Sopra, uno dei primi ‘Microscopi Composti’, dotati di un semplice sistema di lenti, conservato presso il Museo di Storia della Scienza di Firenze; immagine sotto, un ‘Microscopio Semplice Acquatico’, in pratica, quasi una lente e nulla di più!

Il ‘Microscopio Composto’ conservato a Firenze è realizzato in cartone, pelle e legno, ed è inserito in un supporto di ferro con tre gambe ricurve. Il tubo esterno è ricoperto di cartapecora verde con decorazioni in oro. Ha tre lenti tutte biconvesse. L’obiettivo misura 11 mm di diametro e presenta uno spessore di 3,5 mm. Il vetro ha una buona trasparenza e poche imperfezioni; il bordo è smerigliato e presenta alcune lievi scheggiature dovute… al trascorrere del tempo! Il vetro, che ha una coloritura ambrata tendente al verde, presenta qualche bolla, è smerigliato e scheggiato sul bordo. Anche l’oculare evidenzia qualche bolla, tutti difetti dovuti alle imperfette tecniche di lavorazione dell’epoca. E’ protetto da un coperchio di legno che può essere avvitato sulla montatura. Si tratta di uno strumento la cui costruzione è assegnata tradizionalmente a Galileo, ma sembra più plausibile attribuirla a Giuseppe Campani.

Una curiosità: fu Johannes Faber, membro dell’Accademia dei Lincei, a battezzare, nel 1625, l’occhialino di Galileo con il termine ’Microscopio’.

Due antiche stampe illustrano la struttura dei primi ‘Microscopi Composti’.

In un prossimo articolo vedremo come realizzare facilmente preparati biologici da osservare anche con questi semplicissimi, antichi, microscopi…

(Roberto Volterri)

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