Hindernisse wissenschaftlich überwinden

Vor 400 Jahren eröffnete uns die Erfindung des Mikroskops die Chance, einen Einblick in die kleinsten Teile der Welt zu bekommen – solche, die so klein sind, dass man sie mit dem bloßen Auge nicht mehr erkennen kann. Das Mikroskop funktioniert, weil Licht mit einer Linse auf oder durch ein Objekt geleitet wird. Dabei wird alles so stark vergrößert, dass wir es tatsächlich sehen können. Allerdings hat diese Technik ihre Grenzen.

1873 entdeckte der deutsche Physiker Ernst Abbe, dass man mit Licht in der richtigen Wellenlänge noch viel kleinere Dinge im Mikroskop erkennen kann. Doch da die Wellenlänge eine bestimmte Größe hat, die nicht verändert werden kann, glaubte man, dass Mikroskope nur begrenzt Bilder von kleinsten Dingen liefern können. Man sprach deshalb von der Abbeschen Auflösungsgrenze.

Geht es noch kleiner?

Man dachte also, dass Mikroskope nur bis zu 200 Nanometern scharfe Bilder liefern können. (Das ist etwa 500 mal kleiner als die Dicke eines Haars.) Damit würden ganze Welten ausgeklammert – und selbst die leistungsstärksten Elektronenmikroskope, die erfunden wurden, konnten nicht zeigen, was zum Beispiel in einer lebenden Zelle vor sich geht.

Lange ging man davon aus, dass die Auflösungsgrenze nicht überwunden werden kann. Doch der Physiker Stefan Hell, Mitglied im Rotary Club Göttingen, dachte anders. Hell, der im kommunistischen Rumänien aufgewachsen war, musste in seiner Jugend sehen, wie groß die Kluft war zwischen der Wirklichkeit und dem, was offiziell gesagt wurde. Obwohl eine ganzen Reihe von Wissenschaftlern nicht vorausdenken mochten, wie die Mikroskopie-Grenzen gebrochen werden konnten, strebte Hell eine Karriere auf genau diesem Feld an. Er wollte die lange etablierten Barrieren durchbrechen – mit einem Lichtmikroskop, das eine Welt sichtbar macht, die Menschen niemals zuvor gesehen hatten.

Schließlich fand Hell mit seinen Kollegen die Lösung. Die Wissenschaftler erkannten, dass Moleküle die Fähigkeit zu fluoreszieren an- und abschalten können. Diese konnten sich damit erkennbar machen – oder eben nicht. Mit diesem Wissen konnte die Auflösungsgrenze gebrochen werden.

CHEMIE-NOBELPREIS FÜR DEN PHYSIKER

Hells Entdeckung erschuf ein neues Wissenschaftsfeld – die Hochauflösungs-Mikroskopie. Damit konnten Forscher Details erkennen, die kleiner als 200 Nanometer waren – und das erstmals unabhängig von gebündelten Lichtstrahlen. Das brachte Stefan Hell 2014 den Nobelpreis in Chemie ein. Der 53-jährige Physiker, Direktor des Max-Planck-Institutes für biophysikalische Chemie in Göttingen, gab im Magazin „The Rotarian“ Auskunft, wie es ist, Unmögliches zu erreichen.

Lesen Sie hier ein Interview von Erin Biba aus „THE ROTARIAN“ 8/2016 im Original.