„Das Wesentliche ist für die Augen unsichtbar“ – ein Spruch aus der Philosophie, den viele kennen. Doch nicht nur auf philosophischer Ebene trifft das zu, sondern auch in der Physik. Schließlich kann das menschliche Auge nur Objekte ab einer gewissen Größe wahrnehmen, alles was darunter ist, bleibt uns verborgen. Es sei denn, man hat ein Mikroskop! Damit lassen sich auch Objekte sichtbar machen, die weit unter unserem Sehvermögen liegen, etwa Bakterien und Viren. Und diese sind so interessant, dass wir uns einmal etwas  genauer mit ihnen und der entsprechenden Mikroskopie beschäftigen wollen.

Was sind Bakterien und Viren?

Bakterien und Viren sind Mikroorganismen, die sich aber grundlegend voneinander unterscheiden. Bakterien sind einzellige Lebewesen mit einem eigenen Stoffwechsel, die sich selbstständig vermehren können. Manche Bakterien sind nützlich, etwa im Darm oder bei der Produktion von Sauermilchprodukten, andere wiederum können Infektionen wie Lungen- oder Blasenentzündung auslösen. Viren hingegen sind keine lebenden Organismen im klassischen Sinn: Sie besitzen keinen eigenen Stoffwechsel und sind auf Wirtszellen angewiesen, um sich zu vermehren. Dabei schleusen sie ihr Erbmaterial in die Wirtszelle ein und bringen sie dazu, neue Viren zu produzieren. Krankheiten wie Grippe, Masern oder COVID-19 werden durch Viren verursacht.

Übrigens: Bakterien und Viren sind buchstäblich überall in unserem Leben – auf und in unserem Körper, auf jeder Oberfläche unserer Umwelt und in jedem Nahrungsmittel. Selbst in vermeintlich sauberem Wasser in einem Gartenpool finden sich zahlreiche Viren und Bakterien. Ob sie eine schädliche Wirkung auf uns haben, hängt allerdings immer von der Menge ab, in der sie auftreten.

Mit welchem Mikroskop kann man Bakterien und Viren beobachten?

Natürlich hat man die Funktionen des Mikroskops seit seiner Erfindung weiterentwickelt, verbessert und verschiedenen Bereichen der Wissenschaft angepasst. Schließlich werden Mikroskope in allen Bereichen der Naturwissenschaften und der Medizin verwendet – und das mit großem Erfolg. Die Arbeit in Laboren beispielsweise ist heute ohne Mikroskope nicht mehr denkbar. Grundsätzlich unterscheidet man folgende Typen der Mikroskope: das Lichtmikroskop, das Elektronenmikroskop und das Rastersondenmikroskop. Wer sich für Bakterien und Viren interessiert, für den kommen allerdings nicht alle drei Typen infrage. Das Elektronenmikroskop eignet sich beispielsweise nicht, da die Proben im Vakuum betrachtet werden müssen, so dass kein lebendes Material untersucht werden kann.

Das Lichtmikroskop

Das Lichtmikroskop ist ein Mikroskop, das ein Objekt durch optische Abbildung mit Linsen vergrößert. Das Licht, welches vom Objekt kommt, wird durch eine Kombination von mindestens zwei Linsensystemen – dem Objektiv und dem Okular – optisch abgebildet. Zunächst bildet das Objektiv das Objekt in ein reales Zwischenbild ab, welches durch das Okular analog zur Lupe vergrößert betrachtet wird. Die Objektive sind in der Regel wechselbar, sodass die Vergrößerung der jeweiligen Aufgabenstellung angepasst wird.

Wichtig: Um mit einem Lichtmikroskop Bakterien und Viren betrachten zu können, sollte dieses eine mindestens 1000-fache Vergrößerung ermöglichen.

Das Rastersondenmikroskop

Rastersondenmikroskopie ist im Grunde der Überbegriff für alle Arten der Mikroskopie, bei der das Bild nicht mit einer einzelnen Aufnahme erzeugt wird. Stattdessen wird die zu untersuchende Probe mithilfe einer Sonde in einem Rasterprozess Punkt für Punkt abgetastet. Als Raster bezeichnet man die gleichmäßige, genauer gesagt, gezielte Unterteilung einer Fläche oder einer Menge. Dieses kann zur Auswahl, Orientierung, Sortierung oder Verteilung dienen bzw. einfach bei der möglichst optimalen Ausnutzung von Räumen behilflich sein. Der Begriff Sonde ist hierbei nicht wörtlich als ein materielles Gebilde zu verstehen. Es kann sich dabei z. B. auch um den Fokus eines Laser- oder Elektronenstrahles handeln. Die sich für jeden einzelnen Punkt ergebenden Messwerte werden dann zu einem einzigen (digitalen) Bild zusammengesetzt.

Mit einem solchen Gerät können Bakterien und Viren äußerst detailliert untersucht und ihr Verhalten dokumentiert werden, allerdings ist es deutlich teurer als das einfacher aufgebaute Lichtmikroskop. Es eignet sich daher eher für Fortgeschrittene oder Menschen, die beruflich mit diesem Thema zu tun haben.