Conocido como el padre de la microbiología y un precursor de la biología celular.
Mientras desarrollaba su trabajo como comerciante de telas y tras aprender por su cuenta soplado y pulido de vidrio, construyó para la observación de la calidad de las telas lupas de mejor calidad que las que se podían conseguir en ese momento. A través de este dispositivo, podía observar objetos que montaba sobre la cabeza de un alfiler, ampliándolos hasta doscientas veces. Mas adelante comenzó a construir sus propios microscopios y realizaba sus observaciones sobre muestras que obtenía de el mismo. No dejó ninguna indicación sobre sus métodos de fabricación de las lentes, y hubo que esperar varias décadas para disponer de nuevo de aparatos tan potentes. Fue probablemente la primera persona en observar bacterias y otros microorganismos.
En 1677, mencionó por primera vez los espermatozoides, los cuales describió en su momento como una especie de animálculos, que había observado en su propio esperma. Leeuwenhoek fue consciente de que sus observaciones, que mostraban que en la semilla contenida en los testículos estaba el principio de la reproducción de los mamíferos, iba a chocar con el paradigma de su época, porque contradecían las tesis desarrolladas sobre la generación espontanea.
También, logro descubrir las células de la sangre (eritrocitos) analizando muestras de su propia sangre.
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