Driehonderd jaar geleden overleed Antoni van Leeuwenhoek. De textielhandelaar maakte naam en faam met zijn revolutionaire microscopen, waarmee hij een geheel nieuwe wereld openbaarde. Zijn belang voor de microbiologie valt niet te overschatten. ‘Net toen iedereen begon te kijken naar het grote, richtte Van Leeuwenhoek zijn blik op het minuscule.’
Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) was een man van vele stielen. Hij was textielhandelaar, landmeter en wijncontroleur, maar ook een gepassioneerd wetenschapper. Zijn interesse voor natuurwetenschappen en zijn pragmatische instelling zetten hem ertoe aan om zelf lenzen te slijpen en microscopen te bouwen. Wat hij daarmee waarnam, heeft de wetenschap fundamenteel veranderd.
Tweehonderd keer groter
In de zeventiende eeuw zette de optica, de ontwikkeling van lenzen, grote stappen vooruit. Baanbrekend was het werk van de Brit Robert Hooke, die in 1664 Micrographia publiceerde. Een primeur, want het boek bevatte ongezien gedetailleerde tekeningen van mieren en vlooien. Het is zeer aannemelijk dat textielhandelaar Van Leeuwenhoek, die destijds al lenzen gebruikte om stoffen te controleren, zich door Hookes werk heeft laten inspireren om zijn loep op de natuurlijke wereld te richten.
De paktisch ingestelde Van Leeuwenhoek begon al gauw zelf lenzen te slijpen en polijsten, om zo eigen microscopen te ontwikkelen. ‘In zijn tijd was het gangbaar dat toestellen uit twee lenzen bestonden. Niemand dacht dat het mogelijk was om met een enkele lens een nog hogere resolutie te bereiken’, zegt Lambert van Eijck, die als universitair docent verbonden is aan de faculteit Toegepaste Natuurwetenschap aan de TU Delft. Van Eijck is gespecialiseerd in niet-invasie beeldvorming van erfgoed.
‘Van Leeuwenhoek slaagde er dus wel in om toestellen met een enkelvoudige lens te bouwen. En hoe: de meeste microscopen die hij fabriceerde, haalden een vergrotingsfactor tachtig. Dat is al heel wat meer dan de gangbare factor dertig. Maar Van Leeuwenhoek vervaardigde evengoed exemplaren die tot wel 270 keer konden vergroten. Die prestatie zou tweehonderd jaar lang niet overtroffen worden.’
‘Van Leeuwenhoek vervaardigde microsopen die tot wel 270 keer konden vergroten. Die prestatie zou twee eeuwen lang niet overtroffen worden’
Waar Van Leeuwenhoek de kennis vandaan haalde om lenzen van een dergelijke kwaliteit te fabriceren is niet geweten, aldus Van Eijck. ‘Hij was alleszins een man van de praktijk. Er staat beschreven dat hij niet enkel leerde glasblazen, maar ook zilver smeden. Hij moet zelf trouwens een bijzonder goed zicht hebben gehad, want hij bleef tot op late leeftijd microscopen gebruiken.’
Kleijne diertgens
Wat hij door zijn zelfgemaakte microscoop zag, moet zonder meer verbazingwekkend zijn geweest. In een staaltje slootwater vond hij allerlei ‘kleijne diertgens’, wat hem de eerste mens ooit maakte die bacteriën aanschouwde. Ook in tandplak observeerde hij zulke wezentjes. Van Leeuwenhoek onderzocht verder rode bloedcellen, het gestreept patroon van spierweefsel, het facetoog van insecten, sperma ... Allemaal fenomenen die nog niemand eerder had geobserveerd.
Het is moeilijk voor te stellen hoe fascinerend en opzienbarend die bevindingen moeten geweest zijn. ‘Als je vandaag door een microscoop kijkt en je ziet van alles krioelen, dan is dat al verbazingwekkend. Voor Van Leeuwenhoek moet dat nog wonderlijker geweest zijn. Met zijn microscopen heeft hij antwoorden kunnen geven op veel prangende wetenschappelijke en filosofische vragen uit die periode.’
‘Met zijn microscopen heeft Van Leeuwenhoek antwoorden kunnen geven op veel prangende wetenschappelijke en filosofische vragen’
Van Leeuwenhoek, ook een goed tekenaar, legde zijn observaties nauwkeurig vast. Op voorspraak van zijn vriend Reinier de Graaf, een arts en anatoom, stuurde hij zijn bevindingen naar de Royal Society in Londen, waar ze gepubliceerd werden in de befaamde Philosophical Transactions. Het leverde Van Leeuwenhoek internationale renommee op.
Strikt beroepsgeheim
In tegenstelling tot zijn opzienbarende observaties, waarover hij heel open publiceerde, bleef Antoni van Leeuwenhoek altijd bijzonder geheimzinnig over zijn microscopen zelf. ‘Hij liet haast niets los over de technieken die hij gebruikte bij de bouw van de apparaten’, zegt Van Eijck. ‘Hij had iets dat niemand anders bezat, en dat voordeel wilde hij niet zomaar uit handen geven.’
‘We weten dat Robert Hooke geprobeerd heeft het geheim achter Van Leeuwenhoeks microscopen te achterhalen, maar hij kwam van een koude kermis thuis. Dat is best ironisch. Vandaag, 350 jaar na datum, blijkt dat de methode die Van Leeuwenhoek had gebruikt om zijn instrumenten te bouwen eerder al door Hooke zelf was beschreven. Maar die laatste had ze als onpraktisch van de hand gedaan. Hij geloofde niet dat je met enkelvoudige lenzen verder zou kunnen vergroten, en richtte zich op meervoudige lenzen. Van Leeuwenhoek bewees het tegendeel.’
Van Leeuwenhoeks microscopen lijken niet op de toestellen van vandaag. De apparaten bestaan uit twee dunne metalen plaatjes met een gaatje erin, waartussen de lens geklemd zit. Het object zit vast op een klein pinnetje vlak voor de lens. ‘Van Leeuwenhoek heeft honderden van deze microscopen gemaakt. Het was in die tijd nog onmogelijk het beeld fotografisch vast te leggen. Wel maakte hij tekeningen van wat hij zag, maar om mensen echt te overtuigen van nog nooit geziene observaties, diende hij het object te bewaren om te tonen. Hij bouwde dus iedere keer een nieuwe microscoop bij iedere ontdekking.’
Van al die microscopen zijn er nog elf bewaard gebleven. Instrumenten met een unieke waarde voor de geschiedenis van de wetenschap, die vanwege Van Leeuwenhoeks geheimzinnigheid lange tijd een mysterie bleven. ‘Over de lens in het apparaatje bestonden heel wat hypotheses – je kunt ook maar een fractie ervan effectief zien. Het makkelijkste zou zijn om de microscoop gewoon open te maken, maar met een toestel dat zo uniek is doe je dat toch maar beter niet.’
Om toch een inkijk te krijgen in de microscoop die Van Leeuwenhoek naliet, gebruikte Van Eijck een niet-invasie methode. ‘Die is eigenlijk vergelijkbaar met een CT-scan in het ziekenhuis. Maar in plaats van röntgenstraling steunt onze methode op neutronenstraling. Dat stelt ons in staat door metalen heen te kijken.’
Uiteindelijk analyseerde Van Eijck twee microscopen, eentje uit de collectie van het Rijksmusem Boerhaave, een tweede bewaard in het TU Delft Science Center. ‘In de eerste zat gewoon een geslepen lens, waardoor we de hypothesen van een niet-sferische lenstechniek konden ontkrachten. De tweede was een verrassing. Daarin vonden we een perfect rond bolletje als lens, met een soort staartje van glas eraan vast. Van Leeuwenhoek heeft deze hogeresolutiemicroscoop gebaseerd op de fabricagetechniek die Hooke eerder had afgeserveerd als onbruikbaar. Van Leeuwenhoek was gewoon bijzonder bedreven in het slijpen en fabriceren van minuscuul glaswerk.’
Blik op onzichtbaar
Het belang van de ontdekkingen die Van Leeuwenhoek deed voor de ontwikkeling van de wetenschap valt niet te overschatten. Met de microscopen die hij zo bedreven vervaardigde, stelde hij een geheel nieuwe wereld open, en daarmee een nieuw pad in de wetenschap, vertelt Van Eijck. ‘Hij is zonder meer de founding father van de microbiologie, en daarmee indirect van alles wat vandaag gebeurt op het vlak van biotechnologie, biofysica of biochemie. Dat hij bacteriën heeft kunnen waarnemen, heeft enorm veel betekend voor de medische wetenschap en de gezondheidszorg. En zo kan ik nog wel even doorgaan.’
‘Van Leeuwenhoek is zonder meer de founding father van de microbiologie, en daarmee indirect van alles wat vandaag gebeurt op het vlak van biotechnologie, biofysica of biochemie’
Het werk van Van Leeuwenhoek is niet alleen van belang voor zijn concrete ontdekkingen, maar ook omdat hij de wetenschap een nieuwe richting uitwees. ‘Net op het moment dat de meeste wetenschappers de macrowereld in het vizier namen en met telescopen de ruimte begonnen te verkennen, richtte hij zijn blik op het kleine.’
