المجهر

مجهر


المِجْهَر (أو
الميكروسكوب في الترجمات الحرفية) جهاز يكبر الأجسام الصغيرة لتسهل دراستها ومن
المجاهر ما هو بسيط وما هو مركب. أما البسيط فهو عبارة عن عدسة مكبرة وبفضلها نحصل
على صورة مكبرة للجسم. أما المركبة فتتكون من عدد كبير من العدسات وهي عبارة عن
مجموعتين الأولى الموجهة للجسم وتبين صورة حقيقية للجسم ومجموعة علوية تكبر صورة
الجسم الحقيقية التي بينتها المجموعة الأولى وفي هذا النوع من الميكروسكوبات نحصل
على صورة مكبرة جداً. يحتاج علماء الأحياء إلى ملاحظة الخلايا وأجزائها خلال دراسة
الكائنات الحية. إنّ تطوير أدوات وتقنيات جديدة يمكّن علماء الأحياء من كشف أعمق
أسرار الحياة.


 


الميكروسكوب
البدائي


 


وقد ساهمت
الاكتشافات والتقنيات الحديثة المعتمدة على الموجات الكهرومغناطيسية في توسيع
دائرة الإبصار فأبصرنا ما لم نكن نبصره، فكم من الكائنات الدقيقة كانت مغيبة عنا
حتى وقت قريب حينما تم اكتشاف المجهر الضوئي في القرن السابع عشر من الميلاد وأبصر
الإنسان ما لم يكن يبصره من عجائب خلق الله من خلايا البكتريا والطحالب والفطريات
وأصبح يرى كيف تتغذى وتتكاثر وكيف تغزو الميكروبات أجسامنا وكيف تتصدى لها كريات
الدم البيضاء والتي تمثل عنصرا رئيسيا في جهاز المناعة وأثبت الإنسان بالميكروسكوب
أن النطفة والبويضة ضروريان كلاهما للحمل وهذا بعد قرون عديدة مما ذكر في القرآن
الكريم ورأى الإنسان في الأعضاء من أنسجة وكيف تتكون الأنسجة من خلايا وجاء المجهر
الإلكتروني (بالإنجليزية: electron
microscope‏) فإذا به
يأخذ البصر إلى أفاق جديدة تماماً ويرى العلماء مكونات الخلية والحمض النووي DNA
والجينات الوراثية والذي أعطى عمقاً في فهم علم الوراثة وتطبيقاته في علم الهندسة
الوراثية. ومن العجب أن المجهر الإلكتروني يستخدم أدق ما لا نبصر وهو الإلكترون
ليرينا أدق مالا نبصر من مكونات الخلايا ووظائفها. ولا ننسى في هذا المقام التطور
الهائل في التلسكوبات الفضائية والتي مكنت الإنسان من أن يبصر الأجرام السماوية
البعيدة ويرى تفاصيل النجوم والكواكب. بل ووطئت قدم الإنسان سطح القمر فرآه رأي
العين وتفحص أرضه وأمسك بتربته وسيرت المركبات الفضائية تستكشف غرائب الكون
وعجائبه وتنقل لنا صوراً تراها أعيننا لم تبصرها أعين السابقين، وكذلك أذن الله
للإنسان أن يبصر عظيم آياته التي كانت من قبل غيباً لا تدركه أبصارنا أو كانت من
ما لا يبصرون. أما عن المناظير الضوئية الطبية Endoscopes
فقد تمكن الإنسان من أن يطوع الضوء ليسير في مسارات متعرجة باستخدام الألياف
الضوئية بداخل هذه المناظير. وأمكن له بذلك رؤية أدق تفاصيل أجهزة الجسم المتعددة
وأحدث ثورة في التشخيص المبكر للأمراض والأورام وإجراء أدق الجراحات اللازمة بدون
مضاعفات، وأمكن إدخال مناظير دقيقة داخل الرحم لتصوير مراحل التطور للجنين منذ
نشأته وساعد على فهم أشياء وحقائق في علم الأجنة ما كنا نراها من قبل. ومما لم نكن
نبصر أيضاً أموراً كانت تحدث في أزمنة شديدة الصغر كاتحاد جزيئات المواد فبالرغم
من أمكانية رؤية الجزيئات الصغيرة مثل جزيئات المواد باستخدام الميكروسكوب فإن
تفاعل الجزيئات لتكوين جزيئات جديدة كان مما لا نبصر لفرط سرعته ويأتي الوقت الذي
يأذن فيه الله أن يبصر الإنسان هذا الحدث الفريد أيضاً وذلك باستخدام ما يشبه (الكاميرا)
تعمل بأشعة الليزر في زمان متناه في الصغر يبلغ 10-15 من الثانية وهو ما يسمى (الفمتو)
ثانية وهو الاكتشاف العلمي للعالم أحمد زويل الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء
سنة 1999م، وهو فتح جديد نبصر به ما لم نبصر من قبل من ملايين التفاعلات التي تحدث
بين جزيئات المواد المختلفة.


 


المجاهر هي
من الأجهزة الأوسع استخداماً في علم الأحياء. والمجهر Microscope
هو جهاز يعطينا صورة مكبّرة للشيء الذي ننظر إليه به. يستخدم علماء الأحياء
المجاهر لدراسة الكائنات الحية والخلايا وأجزائها الصغيرة التي لا يمكن رؤيتها
بالعين المجردة. تكبّر المجاهر شيئاً ما وتكشف تفاصيله في آن واحد. التكبير Magnification هو زيادة الحجم الظاهر لشيء معين. أما التمييز Resolution فهو القدرة على إظهار التفاصيل. وتتفاوت المجاهر في مجال قدرة
التكبير والتمييز التي تختص بهما.


 


 


 


 


المجاهر
الضوئية


 


لرؤية
الكائنات الحية الصغيرة والخلايا يستعمل علماء الأحياء عادة مجهراً ضوئياً مركباً (م.ض)
Compound light microscope كما يظهر في الصورة. ولكي ترى بواسطة المجهر
الضوئي المركب، تضع العينة على شريحة زجاجية، لكن يجب أن تكون العيّنة رقيقة بما
يكفي لتصبح شفافة، أو أن تكون صغيرة جداً. توضع الشريحة التي تحمل العينة فوق فتحة
في منضدة المجهر. ومن مصدر ضوء، كمرآة أو مصباح مثبت في القاعدة، يوجَّه الضوء إلى
الأعلى. يمر الضوء عبر العينة وعبر العدسة الشيئية Objective lens الموضوعة مباشرة فوق العينة، فتكبر العدسة الشيئية تلك العينة. بعد
ذلك يتم إسقاط الصورة المكبرة عبر القصبة Body tube
نحو العدسة العينية Ocular lens المثبتة في قطعة العين Eyepiece حيث تكبر أكثر. تحتوي معظم المجاهر الضوئية على مجموعة عدسات
شيئية ذات درجات تكبير مختلفة. يمكن اختيار عدسة وتركيزها في حقل الرؤية عبر إدارة
القطعة الأنفية Nosepiece. تقوم العدسة الشيئية الكبرى في مجهر ضوئي
مركب ونموذجي بتكبير صورة لتبلغ 40 ضعفاً للحجم الأصلي للعينة. يسمى عامل التكبير
هذا قدرة التكبير Power of
magnification للعدسة
الشيئية، والتي يرمز إليها في هذه الحالة بـ 40× (× تعني عدد مرات التكبير) ومن
ناحية أخرى تكبر العدسة العينية العينة 10 مرات (10×). ولاحتساب قدرة تكبير
المجهر، يجب ضرب قدرة تكبير العدسة الشيئية الكبرى (40× في هذه الحالة) في قدرة
تكبير العدسة العينية (10×). يكون الحاصل قدرة تكبير إجمالية تساوي 400×.


 


المجاهر
الإلكترونية


تحدد خصائص
الفيزيائية قوة التمييز لدى المجاهر الضوئية. فإذا تجاوزت قدرة التكبير 2000× تصبح
صورة العينة غير واضحة أو ضبابية. لفحص عينات أصغر من الخلايا، كمكونات الخلايا أو
الفيروسات، قد يختار العلماء واحداً من بضعة أنواع من المجاهر الإلكترونية. في
المجهر الإلكتروني Electron
microscope تقوم حزمة
من الإلكترونات، بدل شعاع من الضوء، بإعطاء صورة مكبرة للعينة. المجاهر
الإلكترونية أقوى بكثير من المجاهر الضوئية. ويمكن لبعض المجاهر الإلكترونية أن
تظهر حتى محيط ذرّات منفصلة في إحدى العينات، يقوم المجهر الإلكتروني النافذ Transmission electron microscope (م.أ.ن) بإرسال حزمة من الإلكترونات عبر
شريحة عينة رقيقة جداً، فيما تقوم عدسات مغنطيسية بتكبير الصورة وضبطها برؤياً على
شاشة أو لوحة تصوير فوتوغرافي، تنتج من هذه العملية صورة كتلك التي تراها في
الصورة أ. يكبر المجهر اللإلكتروني النافذ الأشياء حتى 200000 مرة، لكن من سلبياته
أنه لا يمكن استخدامه لمشاهدة العينات وهي حية.


 


أما المجهر
الإلكتروني الماسح Scanning
electron microscope
(م.أ.م) فيزودنا بصور مجسمة مدهشة كالتي تراها في الصورة ب. لا ضرورة لتقطيع العينة
إلى شرائح من أجل رؤيتها، إنما يكفي رشها بطلاء معدني رقيق. ترسل حزمة من
الإلكترونات فوق سطح العينة، مما يدفع بالطلاء المعدني إلى إطلاق وابل من
الإلكترونات نحو شاشة فلورية أو لوحة تصوير فوتوغرافي، فتعطي صورة لسطح الشيء. تستطيع
المجاهر الإلكترونية الماسحة تكبير الأشياء حتى مليون مرة، إنما لا يمكن استخدامها
لمشاهدة العينات وهي حية، كما هي الحال بالنسبة للمجهر الإلكتروني النافذ.