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

Víkendová vlna veder přinese do Evropy i čtyřicítky, do Česka zřejmě i bouřky

Závěr týdne přinese do Česka teploty kolem 36 stupňů, v mnoha částech Evropy se ale už připravují na mnohem horší dopady – dlouhou vlnu veder, která se může táhnout řadu dní a může obsahovat i takzvané supertropické noci.
před 7 hhodinami

Znečištění vzduchu krade na Slovensku lidem až dva roky života. Grafika ukazuje, kde je nejhůř

Znečištění vzduchu má podle nového slovenského výzkumu značný dopad na lidské zdraví. Tam, kde je nejhorší vzduch k dýchání, nejvíce klesá očekávaná délka života, ukázala studie slovenských akademiků.
včera v 17:05

Evropský parlament schválil používání geneticky vylepšených plodin

Evropa až doposud nemohla v zemědělství využívat výsledků pokroku v genetickém inženýrství. Moderní techniky, které umožňují cílené změny genů, ale nejde o GMO, ve středu schválili poslanci Evropského parlamentu. Otevřeli tak cestu na pole pro rostliny, které budou mít vyšší výnosy, budou odolnější vůči nemocem a vydrží i zrychlování klimatické změny.
včera v 15:50

Divoké kočky vyfasovaly GPS obojky. Vědcům to má pomoci s jejich ochranou

Kočky divoké se vrací do české přírody. Ale protože jde o tajnůstkářská zvířata, vědci toho o jejich chování nevědí dost, takže pak dochází ke zbytečným úhynům těchto zvířat, například při střetu s automobily. Pomoci má nový projekt.
včera v 14:03
Načítání...