Z živé buňky udělal kino pro vědce. Stefan Hell vysvětlil, jak změnil svět

Nahrávám video

Jen málokomu se podaří prolomit nějakou fyzikální hranici. Stefanu Hellovi se to povedlo – za speciální mikroskop, který zobrazí třeba viry nebo jednotlivé geny v DNA, dostal zaslouženě Nobelovu cenu za chemii.

Pohled na základní mechanismy živých organismů ještě nedávno narážel na nepřekonatelnou hranici – takzvaný Abbeho limit. Ten popisuje hodnotu vlnové délky světla, pod kterou jsou optické mikroskopy téměř slepé. A cokoli menší než asi 200 nanometrů je tedy jen obtížně zkoumatelné.

Pro představu: Rozměry, o kterých se bavíme, jsou asi 5000krát menší než hrot klasické tužky, anebo asi 200krát menší než tloušťka lidského vlasu. Tato hranice sice jde už dlouho překonat s pomocí ultrafialového nebo rentgenového záření, ty ale obvykle zničí sledovaný vzorek.

Řešení se objevilo teprve nedávno – a mezi špičkovými vědci, kteří na něj přišli, byl i Stefan Hell a jeho mikroskopy. Jako první s technologií takzvaného „4Pi“.

Překonal nepřekonatelný problém

Pavel Hozák z Oddělení biologie buněčného jádra Ústavu molekulární genetiky AV vysvětluje, v čem tento převratný objev spočívá: „Je to docela složitá technika, která se v laboratořích moc neujala právě pro svou komplikovanost. Ten objekt se musí dát mezi dva objektivy a obraz se pak de facto jakoby odečítá z těch dvou objektivů – zároveň je tam složitá matematika a v podstatě to neumožňovalo pozorovat živé buňky.“

I přesto se Hellovi podařilo prodat patent na tuto technologii a její principy dál rozvíjel. Výsledkem byl tzv. STED mikroskop. Opět je založený na bázi fluorescenčních látek, které se navážou na sledované objekty, a aktivaci jejich fluorescence laserem.

Honzák vysvětluje: „Na tento svítící bod pouští další laser, který vlastně vymaže tu neostrou periferii a dojde jakoby k zaostření a potom vidíme přesně, kde se ta molekula nachází.“

Speciální mikroskop tak umí za určitých podmínek zobrazit živé organismy s rozlišením 40 nanometrů nebo i menší. Dost na to, aby vědci mohli pozorovat třeba viry, procesy uvnitř buněk nebo zapínání jednotlivých genů v DNA.

Za to Stefan Hell spolu s Američany Ericem Betzigem a Williamem Moernerem obdrželi v roce 2014 Nobelovu cenu za chemii.

I po tomto ocenění Stefan Hell, Eric Betzig a další špičkoví vědci ve výzkumu nových mikroskopů pokračují a už teď zkouší nové prototypy. A jak se ukazuje, pro Nobelův výbor jsou objevy na poli mikroskopů velice atraktivní. Za stále detailnější zobrazování procesů uvnitř organismů totiž udělil další Nobelovu cenu za chemii i loni.

Z komunistického Rumunska až po Nobelovu cenu

Stefan Hell se narodil v komunistickém Rumunsku, musel ve svém osobním i pracovním životě překonávat spousty překážek. Například prolomení Abbeho limitu bylo považováno za nemožné, do této oblasti se nikdo nehrnul.

Přelom, který se mu podařil, popisuje metaforou: „Představte si, že jste mimozemšťané a pozorujete Zemi odněkud z dálky vesmíru – a chcete se dozvědět, jak to u nás funguje. Pokud máte jen statické záběry nebo snímky s nízkým rozlišením, tak uvidíte maximálně tak města nebo silnice. Ale s pořádným rozlišením už můžete sledovat i konkrétní lidi a můžete pochopit, co tam vlastně dělají. A v buňkách je to stejné: uvidět, jak se všechno uvnitř buňky pohybuje, nám umožňuje pochopit, co se tam vlastně děje.“

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Uzavíráme zvířata v menších lokalitách. Je to cesta k jejich záhubě, varuje expertka

„Liniovými stavbami krájíme krajinu na menší části, čímž porcujeme i možnost zvířat migrovat a zavíráme ty populace v menších lokalitách, což je cestou k jejich postupné záhubě,“ říká ředitelka Odboru druhové ochrany Agentury ochrany přírody a krajiny (AOPK) Jindřiška Jelínková. V obsáhlém rozhovoru o ekologické konektivitě, tedy průchodnosti krajiny pro zvířata na zemi, ve vodě i ve vzduchu, vysvětluje, jak lidská infrastruktura krajinu narušuje, co to způsobuje zvířatům i jak lze tyto nežádoucí efekty kompenzovat. Na to se zaměřuje i aktuální projekt AOPK, jehož je Jelínková odbornou garantkou.
před 8 hhodinami

Vědce v Lotyšsku znepokojuje možné ohrožení akademické svobody

Vědci vyjadřují obavy z možného ohrožení akademické svobody poté, co se dozvěděli, že lotyšský parlament Saeima hodlá projednat užitečnost určitých výzkumů.
před 21 hhodinami

Knoflíčky, hrnky i nábojnice. Archeologové zkoumají bývalý tábor pro Romy

Pozůstatek terasy, na které stál vězeňský dům, ale také knoflíčky, hrnky nebo nábojnici objevili archeologové ze Západočeské univerzity v Plzni v areálu bývalého tábora pro Romy v Hodoníně u Kunštátu. Výzkum v místě, kde se dnes nachází Památník holokaustu Romů a Sintů, začal minulý týden.
před 22 hhodinami

Satelitní záběry ukázaly, jak vlna veder změnila vegetaci Evropy

Na konci června zasáhla Evropu nebývale silná vlna veder, kdy ještě před začátkem prázdnin padly historické teplotní rekordy ve většině zemí kontinentu, Česko nevyjímaje. Snímky z družic ukazují, jak na vedro a následné sucho reaguje příroda v některých zemích kontinentu.
před 23 hhodinami

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.