Chemie-Nobelpreis für Revolution in der Lichtmikroskopie

Damit haben sie eine Revolution in der Lichtmikroskopie eingeläutet und "die optische Mikroskopie in die Nano-Dimension vorstoßen lassen", wie das Nobel-Komitee schreibt.

1873 hat der deutsche Physiker Ernst Abbe eine Theorie der Auflösungsgrenze von optischen Mikroskopen formuliert. Diesem Abbe-Limit folgend könnten Lichtmikroskope nie eine bessere Auflösung als 0,2 Mikrometer, ungefähr die halbe Wellenlänge des Lichts, erreichen. Die drei Forscher würden mit dem Nobelpreis ausgezeichnet, weil sie mit Hilfe fluoreszierender Moleküle dieses Limit unterschritten haben.

Mit ihrer Entwicklung könne man heute mit optischen Mikroskopen in die Nanowelt schauen, betont das Nobelpreis-Komitee. Wissenschafter könnten damit die Wege von einzelnen Molekülen in lebenden Zellen verfolgen, zusehen, wie Moleküle Synapsen zwischen Gehirnzellen schaffen, Proteine ausfindig machen, die bei Krankheiten wie Parkinson oder Alzheimer eine wichtige Rolle spielen, oder einzelne Proteine in befruchteten Eiern beobachten, wenn sich diese teilen und zu einem Embryo entwickeln.

Zwei verschiedene Methoden ausgezeichnet

Das Nobelpreis-Komitee zeichnet dabei zwei verschiedene Fluoreszenzmikroskopie-Methoden aus: Das sogenannte STED-Mikroskop (Stimulated Emission Depletion) wurde von Hell im Jahr 2000 entwickelt. Dabei kommen zwei Laserstrahlen zum Einsatz: Einer regt ein fluoreszierendes Molekül zum Leuchten an, ein zweiter, ringförmiger lässt nur den in der Mitte sichtbaren Bereich des vom Molekül ausgesandten Lichts übrig, der deutlich unter der Auflösungsgrenze und damit im Nanometer-Bereich bleibt (ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter).

"Als ich die Idee dazu hatte, war das schon ein Heureka-Moment", sagte der 1962 in Arad (Rumänien) geborene Direktor des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen vor zwei Jahren bei einem Vortrag am Institute of Science and Technology (IST) Austria in Klosterneuburg (NÖ). Hell ist auch Abteilungsleiter am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. "Ich konnte es nicht glauben", so Hell am Mittwoch nach der Zuerkennung des Preises. "Glücklicherweise habe ich die Stimme von Staffan Normark wiedererkannt, deshalb habe ich realisiert, dass es wahr ist. Aber ich habe eine Weile gebraucht, das zu realisieren." Der Ständige Sekretär der schwedischen Wissenschaftsakademie hatte dem Preisträger die Nachricht am Telefon mitgeteilt.

"Glücklich, aber vor allem überrascht"

Eric Betzig und William E. Moerner schufen unabhängig voneinander die Grundlagen für die zweite Methode, die "Einzelmolekül-Mikroskopie". Diese beruht darauf, die Fluoreszenz einzelner Moleküle ein- und ausschalten zu können. Durch mehrmaliges Beobachten der Probe mit jeweils unterschiedlich leuchtenden Molekülen entsteht nach und nach ein Bild mit einer Auflösung im Nanobereich.

Betzig, der 1960 in Ann Arbor (US-Bundesstaat Michigan) geboren wurde und am Janelia Farm Research Campus des Howard Hughes Medical Institute in Ashburn (Virgina) arbeitet, habe diese Methode erstmals 2006 angewandt. "Glücklich, aber vor allem überrascht", reagierte er auf die Auszeichnung. "Ich schaue seit einer halben Stunde auf meinen Computer, aber könnte genau so gut ins Nichts gucken. Ich bin wie gelähmt", so der Wissenschafter, der sich gerade für einen Vortrag in München aufhält.