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

55 minut
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

Glumův efekt poškozuje vědu a hlavně doktorandy, naznačila studie

Vědci si příliš hromadí znalosti i výzkumná témata pro sebe, tvrdí nový výzkum, který fenomén nazval Glumův efekt, podle postavy z knihy Pán prstenů J. R. R. Tolkiena. Glum si žárlivě střežil Prsten podobně, jako si dnes významná část vědců sobecky hlídá „svoje témata“. Poškozuje to zejména doktorandy, ale také celou vědu, protože tak v laboratořích a výzkumných ústavech vzniká toxická atmosféra, naznačuje studie, která ale má metodologické nedostatky.
před 35 mminutami

Británie se vrací k programu Erasmus

Británie a Evropská unie se ve středu dohodly, že britským studentům umožní opětovné zapojení do oblíbeného studentského výměnného programu Erasmus+. Jde o malý, ale symbolický signál zlepšení vztahů mezi Spojeným královstvím a EU po brexitu, napsala agentura Reuters.
před 1 hhodinou

Lední medvědi se geneticky adaptují na změny klimatu

Studie vědců z University of East Anglia (UEA) popsala, že se u ledních medvědů, které zkoumali v jihovýchodním Grónsku, začala měnit aktivita některých genů. Jedná se především o ty spojené s teplotním stresem, stárnutím a metabolismem. Podle studie to naznačuje, že se možná pokoušejí přizpůsobit prokazatelně teplejším podmínkám.
před 3 hhodinami

Fotograf v Alpách náhodou objevil Údolí dinosaurů s tisíci stop

V národním parku Stelvio v italském regionu Lombardie fotograf přírody náhodou objevil otisky, ze kterých se následně vyklubaly tisíce stop dinosaurů. Paleontologové jejich stáří odhadují na 210 milionů let. Nález považují za největší svého druhu v Alpách a za jeden z nejvýznamnějších na světě.
před 4 hhodinami
Načítání...