The first electron microscope in Costa Rica was a donation from the government of Japan throught its International Cooperation Agency (JICA) in 1974. This donation made possible the consolidation of what was to hecome the University of Costa Rica's Electron Microscope Unit (UME). Within three years the first scientific papers were published, dealing with ultrastructural aspects of "Com's rayado fino virus" and rotavirus, viral agent of human diarrhea. Subsequent papers out of the UME were published for the most part in the Journal of Tropical Biology, totaling at least 50 in that journal alone by the year 2000. With the recent acquisition of Energy Dispersive Spectrometer to coupled in transmission electron microscope and scanning electron microscope to X ray analysis, the data acquisition of the UME has been greatly enhanced, making possible to analyze both structure and elemental chemical composition in a specimen. Other applications of this new technology include studies of environmental pollution with heavy metals, such as comparative analysis of residues on leaves from urban areas and those on leaves from primary forest.

La banda ecuatorial del planeta ubicada entre los trópicos de cáncer y capricornio presenta los nichos ecológicos más ricos y complejos, con la mayor diversidad de formas de vida animal y vegetal, muchas de las cuales aún no se han descrito científicamente. Costa Rica representa un ejemplo de esa riqueza biológica tropical, pues al constituir un puente entre las dos masas continentales americanas ha sido un punto de convergencia de muchas especies. Así, con un territorio relativamente pequeño, que representa tan solo el 0.001% de la extensión mundial, se concentra una enorme biodiversidad (Rodríguez Ramírez y Hernández Benavides 1998 ). Sin embargo, se han realizado estudios ultraestructurales en muy pocas de las especies silvestres de esa vasta diversidad.

Si al lado de ese amplio panorama que representa la biodiversidad del trópico, se incluyeran estudios sobre la microbiota asociada a muchas de las especies mayores, incluyendo la flora microbiana indígena propia de cada organismo y las relaciones ecológicas, ya sea parasitarias, mutualistas o simplemente comensales, nos percatamos de que el trabajo pendiente es aún mayor. Por ejemplo, en una muestra de agua de charco pueden existir infinidad de relaciones ecológicas como la mostrada en la Fig. 1 , donde se observa una larva de Culex parasitada por vorticelas. Aún en el vórtice de los cilios de este protozoo podemos encontrar bacterias, posiblemente a punto de ser devoradas ( Fig. 2 ). De esta forma, si en el análisis microscópico de nuestra biodiversidad incluyéramos observaciones a mayores aumentos, podríamos detectar las relaciones existentes con agentes más pequeños como bacterias y virus, muchos de los cuales no se han clasificado aún y se desconoce su potencial patogénico. La Fig. 3 muestra las comunidades microbianas que colonizan el intestino murino. Cuando se tomó esa fotografía a principios de la década de 1980 fue muy conspícua la presencia de bacterias curvadas como la señalada en esa figura, e ilustrada a mayor aumento en la Fig. 4 (Hernández et al. 1985 ). Actualmente se sabe que ese agente es Helicobacter muridarum, descrito por Lee et al. (1992) . Ese ejemplo nos conduce al comentario de la portada del Manual de Bacteriología Sistemática de Bergey's, que corresponde a un frotis de contenido de rumen bovino, cuya descripción indica que posiblemente ninguna de las bacterias que aparecen allí se han descrito científicamente y que por lo tanto, no son mencionadas en dicho manual ( Holt et al. 1994 ). Siguiendo ese mismo razonamiento, podemos cuestionamos el papel desempeñado por algunas bacterias filamentosas, como las fotografiadas en muestras del extremo terminal de ileon murino (Fig. 5 ), y que también se han visualizado en el intestino de otros animales (Abrams 1977 ); cabe destacar que si bien las hemos encontrado en el íleon de niños desnutridos (Fig. 6 ), desconocemos el efecto que puedan estar causando en estos hospederos debilitados.

La rica microbiota y macrobiota del trópico, puede ser responsable de la variada patología tropical. En cuanto a la variedad de agentes infecciosos tropicales, los virus transmitidos por artrópodos constituyen un magnífico ejemplo de las denominadas enfermedades emergentes, que cada día adquieren mayor importancia ( Fauci 2001 ); así, en la década de 1930 se conocían solo 6 arbovirus: Fiebre amarilla, Enfermedad de Louping, Lengua Azul, Fiebre porcina africana, Enfermedad ovina de Nairobi y Estomatitis vesicular ( Reeves 2001 ). Actualmente la lista de arbovirus descritos supera los 534 virus ( Gubbler 2001 ). Sin embargo, cuando analizamos la epidemiología de las enfermedades infecciosas en el trópico, debemos considerar a la pobreza corno uno de los factores determinantes corresponsables de esas patologías; pues desafortunadamente, esa banda tropical del planeta no solo alberga a más de la mitad de la población mundial, sino que la habitan las poblaciones humanas con mayor pobreza y subdesarrollo.

Ante la necesidad de comprender las más íntimas relaciones existentes entre los diversos organismos tropicales, se toma imperativa su observación al microscopio electrónico; pues, éste abre insondables oportunidades a nuestro apetito de conocimiento.

En Costa Rica la historia de la microscopia electrónica y sus aportes al estudio de la biología del trópico, se inicia con un convenio con el gobierno de Japón en 1974, mediante el cual se donó el primer microscopio electrónico al país y con él se inició la observación de un mundo miles de veces más pequeño que el poder de resolución de nuestros ojos.

El principio de la Microscopía Electrónica en Costa Rica: Esta historia indirectamente está ligada a un artículo publicado en la Revista de Biología Tropical, en el que Morera y Céspedes (1970) describieron un nuevo parásito, el Angiostrongylus costarricensis (Nematoda: Metastrongyloidea). Ese evento histórico se complementa con los hechos ocurridos luego de la conferencia inaugural de un congreso médico; en la cual, los autores resaltaron los hallazgos e importancia médica de dicho parásito. La información resultó tan interesante al presidente de Costa Rica de ese entonces (José Figueres Ferrer 1970-1974), quien participaba en la ceremonia de apertura del Congreso, que ofreció la ayuda necesaria para continuar la investigación. Ante tal ofrecimiento fue solicitado un microscopio electrónico y con ello se iniciaron las gestiones para buscar la ayuda internacional que permitiera conseguir tal equipo. El proceso concluyó con el convenio antes mencionado y la donación que hiciera el gobierno de Japón del primer microscopio electrónico que llegó a Costa Rica (Hitachi HU 12 A); además, se donó el equipo accesorio adicional y vinieron dos expertos japoneses (Yoshimichi Kozuka y Takahisa Fukuoka). Todo esto condujo a la creación de la Unidad de Microscopia Electrónica en 1974, que en el 2002 fue transformada en el Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas. El convenio cooperativo permitió la visita de una serie adicional de expertos japoneses en microscopio electrónica, entre los cuales resalta la figura de Hiroshi Akahori, jefe del departamento de diseño de microscopio electrónica de la compañía Hitachi entre 1966 y 1973 (Hernández 1987 ). La misión de los expertos japoneses se centraba en el entrenamiento de los científicos costarricenses en las técnicas de microscopia electrónica, lo cual se concretó con una serie de cursos de entrenamiento.

Los convenios cooperativos se mantuvieron por un lapso de 14 años lo que cimentó las bases de la microscopio electrónica en Costa Rica. Unos años más tarde, los expertos costarricenses impartían a su vez cursos de capacitación a científicos latinoamericanos becados por el gobierno de Japón, mediante la Agencia Internacional de Cooperación del gobierno de Japón "JICA" (Freer 1999 ).

]]> Los primeros virus vistos en Costa Rica: Retornando a los orígenes de esta historia, el primer artículo publicado en la Revista de Biología Tropical, en el que se utilizó la microscopia electrónica como herramienta fundamental, apareció en el volumen 25, en éste trabajo, Rodrigo Gámez y los japoneses Fukuoka y Kozuka (1977) describieron la purificación y ultraestructura del virus del rayado fino del maíz. Ese mismo año se publicó en Costa Rica la descripción de la primera epidemia de diarrea causada por rotavirus (Fig. 7 ) (Hernández et al. 1977 ); se comparó la prevalencia de ese virus con la de otros agentes infecciosos relacionados con las diarreas infantiles ( Mata et al. 1977 ); y se documentó el hallazgo de rotavirus en niños con desnutrición severa (Hernández et al. 1977b ). Adicionalmente, el Hospital Infantil de México publicó el libro "Las enfermedades diarréicas en el niño" en el cual se incluyó un capítulo sobre virus, que contenía parte de los datos generados en el país (Mata et al. 1977b ).

La relevancia de la investigación de rotavirus en Costa Rica se centra en que ese agente fue descrito solo cuatro años antes (Bishop et al. 1973 , Flewett et al. 1973 ) y que los estudios realizados en Costa Rica confirmaron que en el trópico también se presentaba el patrón epidemiológico descrito en Estados Unidos e Inglaterra, según el cual este virus provocaba brotes epidémicos durante los meses más fríos del año (Hernández et al. 1977a ). Para esa época, la única herramienta diagnostica utilizada en la investigación de los virus de las diarreas era la microscopio electrónica; lo cual llevó a la descripción de toda una gama de virus relacionados con esta patología, que revolucionó el conocimiento sobre la etiología de las diarreas.

La observación de las heces diarréicas al microscopio electrónico condujo al hallazgo de otros virus, entre los que sobresalen por su alta prevalencia los adenovirus entéricos (Fig. 8 ) y los coronavirus (Fig. 9 ), que también fueron visualizados en Costa Rica, tanto en humanos como en terneros (Hernández et al. 1985 , 1987 ). Adicionalmente, mediante microscopia electrónica se describió el primer brote de gastroenteritis hemorrágica aguda canina debida a parvovirus, agente que se ilustra en la Fig. 10 (Hernández et al. 1983 ).

Si bien los trabajos que evaluaron sistemáticamente la etiología de las diarreas y que definieron a los rotavirus como el agente más importante, concluyeron a inicios de la década de 1980 (Mata et al. 1983 ), recientemente se retomó el tema, y se corroboró que ese panorama epidemiológico continuaba presentándose; cabe destacar el hallazgo de la importancia de los coronavirus en el brote epidémico de diarrea de fin de año (González et al. 1997 ). Para concluir el tema de los rotavirus podemos señalar que la primera descripción hecha en Costa Rica sobre la ultraestructura de este agente, fue publicada en la Revista de Biología Tropical en 1986 ( Hernández y Akahori 1986a ); trabajo que sería complementado con otras publicaciones ( Hernández y Akahori 1986b , Hernández et al. 1990 , Hosaka et al. 1991 ).
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Unidad de Microscopia Electrónica: En 1984 se realizó - como parte de la celebración del vigésimo aniversario de la Unidad de Microscopia Electrónica- el primer simposio de microscopio electrónica en Costa Rica. Como parte de dicho evento, algunos de los trabajos presentados fueron publicados en la Revista de Biología Tropical, lo que incluyó los artículos correspondientes a la descripción de los primeros agentes virales visualizados en Costa Rica: "Virus del rayado fino del maíz" ( León y Gámez 1986 , Pereira y León 1986) y rotavirus ( Hernández y Akahori 1986 ). Además, apareció un artículo sobre virus de orquídeas en el cual se describe una infección doble, causada por una raza del virus del mosaico del tabaco que afecta a orquídeas y el virus del mosaico del Cymbidium (Velazco et al. 1986). Lo relevante de este artículo fue la visualización simultánea de ambos agentes virales en las mismas células infectadas, tal como se muestra en la Fig. 11 . Ese volumen de la revista acogió trabajos sobre ultraestructura en botánica (Vasquez et al. 1986), cáncer gástrico (Tuk y Corrales 1986), ultraestructura de los nódulos de Ranvier de camarón (Gunter y Howell-Aguilar 1986 ), Campylobacter (Hernández et al. 1986 ), escamas de serpientes costarricenses (Arroyo y Cerdas 1986 ), y Toxoplasma (Chinchilla et al. 1986 ). Se incluyó además un artículo sobre la adaptación de una nueva técnica para el estudio ultraestructural de superficies tisulares al microscopio electrónico de transmisión, tal como se muestra en las Figs. 12 y 13 , que corresponden a la superficie de duodeno murino ( Hernández et al. 1986 ).

    Diez años más tarde, para la conmemoración del trigésimo aniversario de la Unidad de Microscopia Electrónica, se publicó un suplemento de la Revista de Biología Tropical que incluyó 22 artículos de los cuales siete versaron sobre agricultura y producción forestal, cuatro sobre bacteriología y virología, otros cuatro sobre zoología, dos sobre biomedicina y finalmente cuatro notas relacionadas con el diseño de nuevas técnicas en microscopio electrónica.
   

Nuevas perspectivas: En el ámbito mundial, durante las últimas cinco décadas, la microscopia electrónica ha propiciado avances importantes en biomedicina, especialmente en el campo de las enfermedades virales, tal como se resume en el cuadro 2 . Cabe destacar que sólo unos diez años antes de las primeras observaciones de virus al microscopio electrónico, no se comprendía muy bien el significado biológico de los virus, como evidencia el comentario de Reeves (2001), quien señaló -chistosamente- que un virus en la década de 1940 se describía como algo que "usted no puede verlo, olerlo, tocarlo o cultivarlo, pero eso lo puede matar a usted".

]]> El perfeccionamiento de las técnicas para la observación de virus condujo al diagnóstico rápido de algunas enfermedades virales, lo cual fue particularmente importante en el diagnóstico diferencial de viruela, especialmente en el estudio de posibles brotes de esta enfermedad en Europa en la década de 1960 (Cruickshank et al. 1966 ).

Ahora, a inicios del siglo XXI las nuevas expectativas parecen apuntar hacia un nuevo agente infeccioso relacionado con la etiología de los cálculos renales ( Çiftçioglu et al. 1998 , Kajander et al. 2001). Esta vez se trata de una curiosa bacteria, cuyo tamaño la sitúa en el ámbito de dimensiones de los virus, lo que la hace "un agente filtrable", término que previamente era exclusivo de los virus. Otra particularidad de este nuevo agente se centra en su glicocalix que incorpora iones de calcio, por lo cual sus colonias constituyen concreciones calcáreas estructuralmente similares a los cálculos urinarios a partir de los cuales se aisla la mencionada bacteria. En la Fig. 14 se muestra una sección de un cálculo renal analizado al microscopio electrónico de rastreo y la gráfica de la Fig. 15 corresponde al patrón de dispersión de rayos X que demuestra que químicamente, esa estructura es una concreción calcárea. La confirmación de que esta bacteria ,sea la responsable directa de las litiasis renales, significaría que esta patología es de etiología infecciosa y por lo tanto, su patrón epidemiológico y prevención sufrirían un cambio importante. Nuevamente, la microscopio electrónica podría ser la herramienta pionera en tal investigación. Al mismo tiempo, las técnicas de análisis químico elemental empleando sondas de rayos X acopladas a los microscopios electrónicos brindan una posibilidad más para conocer otros aspectos ultraestructurales de la biología, como puede ser el depósito de metales pesados en tejidos. Una posible aplicación de esta tecnología en el trópico, es el estudio de superficies foliares buscando depósitos de elementos pesados como evidencia de contaminación ambiental, estudio ya iniciado en Costa Rica.

Durante estos primeros cincuenta años la Revista de Biología Tropical ha sido un foro internacional dedicado a la publicación de trabajos relacionados con la biología del trópico, que ha acogido artículos de autores de las más diversas regiones del planeta y entre sus páginas se han publicado más de 50 artículos con énfasis en aspectos ultraestructurales. Sí, como citábamos al inicio de esta revisión, la enorme diversidad tropical incluye un sinnúmero de especies aún no descritas científicamente, cabe entonces la pregunta de ¿en cuántos de esos organismos habrán detalles ultraestructurales con importancia significativa para su caracterización taxonómica?, o bien, ¿en cuántos de ellos, los análisis de su flora microbiana podrían llevar a respuestas sobre sus relaciones ecológicas?, que en algunos casos podrían explicar hasta la desaparición de algunas especies debido a problemas infecciosos secundarios a un entorno biológico cambiante, a veces por acción antropogénica.

Subsecuentes trabajos de la UME fueron publicados en la Revista de Biología Tropical, totalizando al menos 50 artículos solo en esta revista para el año 2000. La reciente adquisición de espectrómetros de dispersión energética para el análisis de rayos X, acoplados a los microscopios electrónicos de transmisión y de rastreo, aumentan la capacidad de análisis de la UME, haciendo posible el análisis ultraestructural y químico elemental de un espécimen. Entre las aplicaciones de esta metodología está la evaluación de la contaminación ambiental con metales pesados; como estudios comparativos de residuos sobre hojas de árboles en zonas urbanas y en bosques primarios.

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*   Facultad de Microbiología y Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica; hchavarr@cariari.ucrac.cr