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

Ebola se v Kongu šíří stovky kilometrů od dosavadního ohniska

V provincii Jižní Kivu na východě Konga byl potvrzen případ eboly, nemoc se tak objevila stovky kilometrů od dosavadního epicentra nákazy. Uvedla to ve čtvrtek povstalecká aliance, která oblast kontroluje, informovala agentura Reuters. Případ podle ní vyvolává obavy z dalšího šíření epidemie. Mladíci zapálili centrum pro léčbu eboly poté, co jim bylo odepřeno pohřbít tělo jejich blízkého.
včeraAktualizovánopřed 4 hhodinami

První týdny otcovství mění mužům zásadně mozek, popsali experti

Když žena přivede na svět dítě, změní ji to duševně i tělesně. Týká se to i změn v mozku, které už vědci opakovaně a docela detailně popsali. Ale oč lépe známé byly dopady rodičovství na ženy, o to méně se vědělo o tom, co dělá otcovství s mozkem mužů. Teď to popsali němečtí psychologové, kteří čerstvé otce prozkoumali celou řadou těch nejmodernějších přístrojů.
před 10 hhodinami

Španělsko prošlo nejhorší sezonou lesních požárů od roku 1995. Roli sehrálo i žhářství

Španělsko zažilo loni nejhorší sezonu lesních požárů od roku 1995. Oheň zničil 354 793 hektarů lesní půdy. Dokument Anatomie požáru se zaměřuje na požár u obce Molezuelas de la Carballeda v provincii Zamora, který byl loni v létě jedním z nejničivějších.
před 11 hhodinami

Turečtí vědci vypustili robotického archeologa, umí se potopit 300 metrů hluboko

Kam člověk nemůže, tam ho zastoupí robot. Tato praxe se začíná využívat v čím dál větším množství oborů – a nově také v podvodní archeologii. Stroj se totiž ponoří hlouběji než člověk a déle vydrží v podmínkách vysokého tlaku, nedostatku světla i vzduchu.
před 13 hhodinami

SpaceX míří na burzu a chce výrazně překonat saúdské těžaře

Americká firma SpaceX předložila americké Komisi pro cenné papíry a burzy (SEC) potřebný dokument pro vstup na burzu. V něm například uvádí, že v budoucnosti chce rozvíjet měsíční ekonomiku, infrastrukturu pro umělou inteligenci na oběžné dráze či osobní a nákladní přepravu na Měsíc a Mars. Firma podle dokumentu v prvním čtvrtletí letošního roku hospodařila s čistou ztrátou 4,28 miliardy dolarů (90 miliard korun). Meziročně ztrátu výrazně prohloubila z 528 milionů dolarů. Obrat společnost navýšila meziročně z necelých 4,1 na téměř 4,7 miliardy dolarů.
před 14 hhodinami

Nanoplasty mohou narušovat ochrannou vrstvu plic, ukazuje výzkum Akademie věd

Malé částečky umělých hmot, konkrétně takzvané ultrajemné polystyrenové nanoplasty, se mohou „zabudovávat“ do ochranné vrstvy plic, měnit její strukturu a oslabovat ochrannou funkci, popsali vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR ve spolupráci s kolegy z Polska a Slovinska.
před 14 hhodinami

Přepracované AI se v experimentu obracely k marxismu

Pokud výzkumníci vystavili umělé inteligence (AI) náročné práci, neustále jim zhoršovali podmínky a ještě jim vyhrožovali, že je nahradí pokročilejšími modely, začaly AI komunikovat podobně jako marxisté.
před 19 hhodinami

Ebola v Evropě není velkou hrozbou, ukazují zkušenosti

Pacient, který může mít ebolu a bude hospitalizovaný v Česku, může vyvolávat obavy. Ale zkušenosti naznačují, že kvalitní přijatá opatření i samotné vlastnosti viru dokáží šíření nemoci účinně zabránit.
20. 5. 2026
Načítání...