Der Mund einer Doldenkoralle, aufgenommen mit einem Fluoreszenz-Mikroskop im Jahr 2010. Weil der deutsche Physiker diese Technik weiterentwickelte, lassen sich heute sogar noch winzigere Strukturen mit Mikroskopen sichtbar machen. © Nature Methods/Jörg Wiedenmann

Kann jemand mal für eine bessere Auflösung sorgen? Das haben sich Biologen lange Zeit herbeigesehnt. Der Deutsche Stefan Hell und die US-Amerikaner William Moerner und Eric Betzig haben es möglich gemacht. Sie teilen sich den diesjährigen Nobelpreis in der Kategorie Chemie für ihre Entwicklung der hochauflösenden Fluoreszenz-Mikroskopie, sagte Staffan Normark von der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften in Stockholm. Dank ihnen können Forscher nun mit optischen Mikroskopen in die Nanowelt blicken.

Rote Blutkörperchen, Bakterien, Hefezellen – als Wissenschaftler im 17. Jahrhundert zum ersten Mal lebende Organismen unter einem optischen Mikroskop betrachteten, eröffnete sich ihnen eine vollkommen neue Welt. Das Forschungsfeld der Mikrobiologie war geboren und ist seitdem eines der wichtigsten auf dem Gebiet der Lebenswissenschaften.

Der Blick in den Mikrokosmos hatte jedoch seine Grenzen. Mit einem simplen Lichtmikroskop lassen sich Dinge, die kleiner als 0,2 Mikrometer sind, nicht mehr erkennen. Ähnliche Objekte, deren Abstand weniger als ein Viertel Mikrometer beträgt, erscheinen stets verwischt. Warum, hatte der Physiker Ernst Abbe bereits am Ende des 19. Jahrhunderts herausgefunden: Licht breitet sich als Welle aus und die Beugung erlaubt nicht, es auf einen kleineren Fleck als ein Drittel seiner Wellenlänge zu fokussieren.

Die Konturen einiger Zellorganellen, wie die Kraftwerke der Zellen, die Mitochondrien, konnten Forscher zwar im Umriss erkennen. Doch es war ihnen nicht möglich, etwa den Austausch zwischen einzelnen Proteinmolekülen in der Zelle zu beobachten.

"Das war in etwa so, als könnte man die Häuser einer Stadt sehen, aber nicht, wie die Bewohner ihr Leben führen", erläuterte das Nobelpreis-Komitee. Um die Funktionsweise einer Zelle vollkommen zu verstehen, müssen Wissenschaftler aber die Arbeit einzelner Moleküle nachvollziehen können. Hell, Betzig und Moerner haben das möglich gemacht.

Wer sind die Preisträger?

Stefan Hell ist Direktor des Max-Planck-Instituts für Biophysikalische Chemie in Göttingen und Abteilungsleiter am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Der Physiker wurde 1962 in Rumänien geboren, ab 1981 studierte er Physik an der Universität Heidelberg.

Eric Betzig, 1960 geboren in Michigan, ging als Postdoc an die Cornell-Universität im US-Staat New York und leitet heute ein Labor für bildgebende Verfahren am Howard Hughes Medical Institute in Ashburn, Virginia. Von Anfang bis Mitte der 1990er trieb er die Forschung an neuen Verfahren der optischen Mikroskopie an den Bell Laboratories in New Jersey voran, wofür er nun geehrt wurde.

William Moerner, geboren 1953 in Kalifornien, wo er heute an der Stanford-Uni forscht, wuchs in Texas auf, studierte Physik, Elektrotechnik und Mathematik in Washington und ging nach der Promotion an die Cornell-Universität im Staat New York. Von 1981 bis 1995 forschte er für die Firma IBM, bis er 1998 Professor an der Universität von Kalifornien in San Diego wurde.