Logga in på Dagens Nyheter

Här kan du som DN-kund logga in för obegränsad läsning av DN.se och e-DN.

Med ett gratiskonto kan du följa skribenter och ämnen samt spara artiklar.

Vetenskap

De utmanade ljusets gräns och öppnade en helt ny värld

Berg är till för att flyttas och gränser för att sprängas. Årets Nobelpristagare i kemi har öppnat en helt ny värld där vi kan se saker i cellens inre som ingen trodde var möjliga att studera.
Vi kan både se hur friska celler fungerar på molekylnivå och vad som händer i cellerna vid sjukdomar som till exempel alzheimer.

Det finns en gräns för hur små saker vi kan se i ett mikroskop. Det handlar inte bara om hur starka linserna är, utan det finns en gräns i själva ljuset. Ljus är vågor. I synligt ljus är vågorna mellan 0,4 och 0,7 tusendels millimeter långa, och ljuset kan inte känna av saker som är mycket mindre än så. Det som är mindre blir bara suddiga fläckar.

Bakterier är lite större, och därför går de bra att titta på i mikroskop. Men det som händer i bakteriens inre är höljt i dunkel, bokstavligt talat. Det går visserligen att studera med andra metoder, som elektronmikroskop. Men då finns det ett problem: Vi måste döda bakterien på kuppen.

Att gränsen för vad mikroskop kan se var en absolut gräns, satt av själva fysiken, var alla övertygade om. Utom Stefan Hell, William Moerner och Eric Betzig, årets Nobelpristagare i kemi. De har var och en hittat på ytterst finurliga sätt att ta sig runt gränsen, och gett forskarna tillgång till nya världar de bara kunde drömma om tidigare.

Nu kan de studera inre organ i celler, virus, proteiner och hur enskilda små molekyler rör sig i levande organismer.

– Det finns inte längre någon strikt gräns för hur hög upplösning vi kan nå, säger Måns Ehrenberg från Nobelkommittén.

Men vägen dit var lång och snårig. Stefan Hell har vittnat om att han många gånger var nära att ge upp. Han satt i en studentlägenhet i Åbo i Finland när han fick sin banbrytande idé. I sin forskning använde han fluorescerande molekyler – molekyler som blir självlysande av laserljus – för att studera celler. Plötsligt kom han på att han kunde använda två typer av lasrar. Om han satte en smal stråle av en laser som tänder molekylerna i mitten och omgav den med en ring av annat laserljus som släcker dem (se grafik), skulle han kunna studera hur små detaljer som helst i cellen – mycket mindre än de som ett vanligt mikroskop kan se. Genom att svepa strålen fram och tillbaka kan han skapa en bild.

1993 publicerade Stefan Hell teorin om metoden som han ­kallar STED (stimulated emission ­depletion) – men det var först sex år senare som han kunde visa att den fungerar och blev då först i världen med att spränga ljusgränsen.

På andra sidan Atlanten upptäckte William Moerner år 1997 ett grön­lysande protein som går att tända och släcka med annat ljus. Nästan ett decennium senare kom Eric ­Betzig på hur det kan användas för att ge högupplösta bilder av ett organ i en cell. Han skickade en mycket svag ljuspuls som tände en liten del av proteinerna och tog en bild. När de slocknat, för gott, skickade han in en ny ljuspuls som tände några and­ra av proteinerna. Han upprepade samma sak om och om igen, och kunde till slut lägga ihop alla bilderna till ett detaljerat foto av organet.

Eftersom allt detta går att göra i levande celler kan forskarna nu för första gången se vad som händer inne i celler på molekylnivå, och även göra filmer där de kan följa förlopp i realtid.

– Nu kan vi börja förstå komplicerade processer som vi inte kunde föreställa oss tidigare – processerna som gör att vi fungerar eller inte fungerar när vi är sjuka, säger Måns Ehrenberg, Nobelkommittén.

Forskarna har följt celldelning i detalj, sett hur hjärnceller växer och synapser formas, och också hur proteinklumpar formas vid sjukdomar som alzheimer och parkinson. Allt detta för att årets kemi­pristagare vågade utmana ­ljusets fysikaliska gräns.

Så här jobbar DN med kvalitetsjournalistik: uppgifter som publiceras ska vara sanna och relevanta. Rykten räcker inte. Vi strävar efter förstahandskällor och att vara på plats där det händer. Trovärdighet och opartiskhet är centrala värden för vår nyhetsjournalistik. Läs mer här.