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

Nahrávám video
Hyde Park Civilizace: Stefan Hell
Zdroj: ČT24

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

Téměř to skončilo tragédií jako Challenger. NASA popsala problémy Starlineru

Americká vesmírná agentura NASA zkritizovala problémy mise kosmické lodi Starliner, kvůli nimž musela její posádka zůstat na Mezinárodní vesmírné stanici místo plánovaných osmi dní celé tři měsíce.
před 14 hhodinami

Výzkum brněnské vědkyně ukazuje, jak zásadní je mezinárodní spolupráce

Tak náročný výzkum, jako je hledání léků proti rakovině, se nedá nikde dělat izolovaně, už jen kvůli tomu, jak drahý je. Proto se stále více vědců spojuje v mezinárodních organizacích. Jednou z nich je platforma canSERV, podporovaná EU, která propojuje vědce s výzkumnými službami a infrastrukturami a která má urychlit objevy a zlepšit péči o pacienty. Podílí se na ní i brněnská vědkyně Pavla Bouchalová.
před 14 hhodinami

Mráz ze Sibiře před sedmdesáti lety sevřel Evropu

Únor před sedmdesáti lety přinesl výjimečně chladné teploty. Tehdy sevřel sibiřský mráz většinu Evropy, včetně tuzemska. Chlad, který přišel z ruské části Arktidy, způsobil kontinentu spoustu problémů.
před 16 hhodinami

Vědci poprvé změřili znečištění vracející se rakety

Vědcům se poprvé podařilo změřit znečistění, které tvoří rakety a jiná obdobná tělesa při sestupu do atmosféry. Popsali to experti z Leibnizova ústavu fyziky atmosféry v odborném časopise Communications Earth & Environment. Vědci díky laserovému zařízení LiDAR zaznamenali lithiový oblak ve výšce 96 kilometrů nad zemským povrchem, který podle nich vznikl návratem části rakety Falcon 9 společnosti SpaceX.
před 16 hhodinami

V Evropě se šíří bakterie odolávající antibiotikům. Přenáší se jídlem

Nové údaje evropských agentur pro zdraví a bezpečnost potravin ukazují, že u bakterií přenášených potravinami stále roste jejich odolnost vůči běžně používaným antibiotikům. To podle expertů ohrožuje léčbu řady onemocnění a může to způsobit spoustu zdravotních problémů, z nichž některé skončí smrtí.
před 20 hhodinami

Na Slovensku objevili dva nové druhy minerálů

Objevit neznámý druh minerálů není úplně výjimečné, ale ve zdejším regionu to zase tak časté není. Teď se to podařilo slovenským vědcům, kteří popsali rovnou dva druhy najednou.
19. 2. 2026

V tělech volně žijících ryb se vyskytují antidepresiva, popsali jihočeští vědci

Vědci zjistili, že u jiker a následně i ryb se vyskytují psychoaktivní léky, které do vody unikají z odpadů. Na projektu mezinárodního týmu spolupracovali i zástupci Jihočeské univerzity (JU). Výzkum se konal na dvou místech na českých tocích. Psychoaktivní léky, které se používají například proti depresím, pak mohou negativně ovlivnit vývoj ryb.
19. 2. 2026

Vědci poprvé pozorovali žraloka u Antarktidy

Až doposud se mořští biologové domnívali, že žraloci chladné vody kolem Antarktidy nesnášejí. Teď tam poprvé popsali půltunového žraloka, který se choval zcela přirozeně, jako by se tam vyskytoval běžně. Vědci nyní řeší, jestli se tam tvor vyskytuje běžněji, anebo jeho chování změnilo oteplování oceánů.
19. 2. 2026
Načítání...