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

Zpomalte vývoj AI, volají experti i majitelé firem. Není důvod, míní Trump a Čína

Zatímco většina velkých amerických firem, které se věnují umělým inteligencím (AI), začala volat po zpomalení kvůli rostoucím obavám z budoucího vývoje, americký prezident Donald Trump se více obává Číny, která se snaží dosáhnout pokroku v tomto oboru bez ohledu na možné následky.
před 10 hhodinami

AI mění včasné odhalování srdečních onemocnění

Umělá inteligence (AI) se stále výrazněji prosazuje v kardiologii a otevírá nové možnosti včasného odhalování kardiovaskulárních onemocnění. Algoritmy dokážou z elektrokardiogramu, rentgenového snímku hrudníku, mamografu nebo dokonce z obyčejné fotografie obličeje rozpoznat skryté známky onemocnění a odhadnout riziko, kterému může člověk v následujících letech čelit. Tyto poznatky zazněly na kongresu ESC 2026, celoevropském setkání Evropské kardiologické společnosti, které se konalo od 28. do 31. srpna v Mnichově.
před 13 hhodinami

Čtvrtina patnáctiletých v Česku nepochopí ani text návodů či smluv, říká expertka

Patnáctiletí čeští studenti měli ve výsledcích velké srovnávací studie výrazně horší výsledky než před třemi roky. V oblasti čtenářské gramotnosti jako by ztratili celý rok vzdělávání. Jak je to možné, co jsou příčiny a kudy z toho ven? V rozhovoru odpovídá expertka na vzdělávání Veronika Laufková.
před 13 hhodinami

Řepka nezvládá horko. Při 32 stupních má problém, popsali brněnští vědci

Vysoké teploty narušují přirozené dozrávání semen řepky. Semena vystavená horku totiž častěji praskají. Vědcům z výzkumného centra CEITEC Masarykovy univerzity v Brně se podařilo mechanismus lépe objasnit a tím otevřít možnosti, jak se pokusit tento problém řešit.
před 14 hhodinami

V jezeře Milada se objevil invazní rak červený. Poprvé v tuzemsku

V jezeře Milada nedaleko Ústí nad Labem se objevili invazní raci červení. Jde o první výskyt tohoto druhu v Česku, informoval Tomáš Görner z Agentury ochrany přírody a krajiny (AOPK). Tento druh je přenašečem račího moru. Přírodovědci chtějí udělat podrobnější průzkum, aby zjistili, jak velká populace raků červených v Miladě žije.
před 15 hhodinami

V Severní Dakotě vědci poprvé objevili sérii stop dospělého Tyrannosaura rexe

V americkém státě Severní Dakota vědci objevili první známou souvislou sérii stop dospělého Tyrannosaura rexe, jednoho z největších suchozemských predátorů, kteří kdy žili. Čtyři tříprsté otisky jsou staré zhruba 66,5 milionu let. O objevu informoval list The Guardian.
13. 9. 2026

Šéf Anthropicu vyzval firmy, aby zpomalily vývoj AI. Apel podpořil i Musk

Generální ředitel americké společnosti Anthropic Dario Amodei vyzval firmy zabývající se umělou inteligencí (AI), aby zpomalily tempo, jakým rozšiřují schopnosti svých modelů. Nastínil přitom tříkrokový rámec, jehož cílem je regulovat rychlost vývoje a získat více času na řízení souvisejících rizik. Krok reaguje na rostoucí obavy ze zneužití umělé inteligence, informovala v sobotu v podvečer SELČ agentura Reuters.
13. 9. 2026

Čeští vědci prozkoumali možnosti genetické úpravy lidských embryí

Odborný vědecký časopis Nature zveřejnil studii, na které se podíleli i čeští vědci. Přinesli v ní přelomové poznatky o možnostech opravy genetických chorob v raném embryonálním vývoji.
11. 9. 2026

Evropský pohled

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