Nobelpreis für Chemie 2014 : Mit besseren Mikroskopen in die Nanowelt

Wo Biologen bislang mit den besten Lichtmikroskopen nur einen Schatten erkennen konnten, können sie jetzt auf der Oberfläche lebender Nervenzellen einzelne Proteine und Strukturen erkennen - dank des deutschen Nobelpreisträgers Stefan Hell. Dabei wurde er lange nur belächelt.

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Chemie-Nobelpreisträger Stefan Hell bei einer Pressekonferenz. Foto: dpa
Ausgezeichnet. Stefan Hell hat den Nobelpreis für Chemie zuerkannt bekommen.Foto: dpa

An einem Herbsttag vor 21 Jahren hatte der damals 30-jährige Stefan Hell in einer Studentenbude im finnischen Turku eine verrückte, fast schon anmaßende Idee. Der Physiker war sich sicher, dass er eine Grenze durchbrechen kann, die der Physiker Ernst Abbe 1873 als unüberwindbar beschrieben hatte: Die höchstmögliche Auflösung des Lichtmikroskops. Am Mittwoch bekam Hell den Chemie-Nobelpreis dafür zuerkannt, Abbe umgangen und eine „Nanoskopie“ möglich gemacht zu haben: Bilder aus lebenden Zellen in Millionstel Millimeter scharfer Auflösung.

„Auch wenn Stefan Hell die Technik schon Mitte der 1990er entwickelt hat, ist das ein ,früher’ Nobelpreis“, sagt Volker Haucke, der neue Direktor des Berliner Leibniz Instituts für Molekulare Pharmakologie. „Wir fangen gerade erst an, diese Technik so richtig schätzen zu lernen.“

Wo Biologen bislang mit den besten Lichtmikroskopen nur einen Schatten erkennen konnten, können sie jetzt auf der Oberfläche lebender Nervenzellen einzelne Proteine und Strukturen erkennen. Hauckes Institut will deshalb für die Alzheimer- und Epilepsie-Forschung demnächst ein knapp eine Million Euro teures Mikroskop bestellen, das auf der Technik beruht, die Hell entwickelt hat. Denn vielleicht liegt der Schlüssel zu diesen Krankheiten im Verständnis nanometerfeiner Strukturen auf Nervenzellen. Dank Hell erkennen Forscher jetzt, wie sich diese Strukturen verändern, wenn Nervenimpulse übertragen werden.

Eine Zeit lang wurde Hell belächelt

Bis dahin war es ein weiter und steiniger Weg für Hell. „Er wurde lange belächelt“, sagt Zellbiologe Haucke, der eine Zeit lang mit ihm in Göttingen forschte. „Das ist ein grundlegendes Problem in der Forschung, dass Leute, die etwas wirklich Neues versuchen wollen, nur selten die nötige Unterstützung finden.“ Und was Hell probieren wollte, war in der Tat etwas so Neues, das viele es für unmöglich hielten. Zu unumstößlich schien das Abbe’sche Gesetz.

Laut Ernst Abbe diktiert die Wellenlänge des Lichts die Grenze der Auflösung eines Lichtmikroskops. Zwei Punkte verschwimmen dann zu einem einzigen, wenn sie weniger als 200 Nanometer (Millionstel Millimeter) voneinander entfernt sind. So ist in einer Zelle zwar der Kern gut sichtbar, weil er satte 5000 Nanometer groß ist. Der nur zwei Nanometer breite Erbgutfaden im Inneren ist jedoch nur als grauer Schatten zu erkennen. Und auch die durchschnittlich zehn Nanometer großen Proteine, die das Erbgut umsorgen, Stoffe transportieren und die Zelle am Leben halten, bleiben undifferenzierbar. „Es ist, als ob man die Gebäude einer Stadt sieht, aber nicht die Menschen, die darin leben“, beschreibt das Nobelpreis-Komitee die Grenzen der Biologie wie sie vor Stefan Hell galten.

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