El hombre que burló la luz

Su supervisor le dijo que sus ideas no le llevarían a ninguna parte, pero Stefan Hell no desistió. Emprendió una anómala carrera científica -financiada en parte de su bolsillo- que finalmente le ha conducido al mejor de los finales: el Premio Nobel de Química, que le fue otorgado en octubre. En estos términos retrató el investigador su recorrido el pasado día 9 en Berlín. Hell, director del Instituto Max Planck de Química Biofísica de Gotinga, participó en el congreso Falling Walls, una iniciativa que se celebra desde hace cinco años en el aniversario de la caída del Muro de Berlín. En este simposio, las principales organizaciones científicas alemanas invitan a algunos de los investigadores más destacados del momento para que cuenten qué muros puede derribar la ciencia.

El hallazgo de Hell, la microscopía STED ('stimulated emission depletion'), ha superado la barrera teórica vigente desde hace más de un siglo según la cual era imposible observar objetos más pequeños que unos centenares de nanómetros. Esta cantidad es miles de veces menor que el diámetro de un cabello humano. Sin embargo, muchos objetos tienen dimensiones aún más pequeñas. Por ejemplo, las moléculas que crean las sinapsis entre neuronas. O las proteínas implicadas en el mal de alzhéimer. O buena parte de los orgánulos contenidos en el interior de las células. Gracias a la microscopía STED, hoy los científicos pueden observar estos y otros fenómenos, como los procesos que ocurren en la superficie del virus del VIH o la formación de las sustancias coloidales.

Nacido en Rumanía

Sin embargo, el camino emprendido por Hell hasta llegar allí fue generalmente cuesta arriba. Este científico, nacido en Rumanía en 1962, emigró en la adolescencia a Alemania y se doctoró en Física en Heidelberg en 1990. "Tuve una carrera totalmente atípica. Era muy ingenuo. No tenía idea de cómo encontrar un trabajo académico. No sabía ni cómo escribir un artículo científico. Sin embargo, estaba fascinado por un problema", recuerda ahora el científico.

Ese problema era el límite de Abbe. El experto en microscopía Ernst Abbe había calculado en 1873 la máxima resolución que un microscopio óptico podría alcanzar. No por las limitaciones de la tecnología, sino por las propiedades físicas de la luz. Debajo de ese umbral, todo se confunde debido al fenómeno de la difracción. Los científicos disponían del microscopio electrónico para ver objetos más pequeños. Sin embargo, este sistema requiere preparar las muestras de tal manera que, por ejemplo, solo se puede observar una célula muerta y fijada.

"Me convencí de que se podía romper el muro de la difracción. Tenía que haber una solución entre los enormes avances hechos por la física en el siglo XX", explica. Hell pasó años estudiando un fenómeno físico tras otro para ver si le servía.

Su supervisor en el European Molecular Biology Lab -el centro europeo de biología molecular, en Heidelberg, donde se encontraba como investigador posdoctoral- le desanimó. Entonces, él se buscó la vida en la Universidad de Turku, en el sur de Finlandia. Allí pagó parte de su investigación con sus ahorros, obtenidos vendiendo una patente sobre la mejora de un microscopio que años antes había presentado con el dinero de un regalo de sus abuelos.

Finalmente, en Turku dio en el clavo. Su supervisor estaba trabajando en un sistema de microscopía consistente en enganchar una molécula fluorescente al objeto que se quiere observar, lo que permitía visualizarlo mejor. Este sistema también está sujeto al límite de Abbe. Pero Hell se dio cuenta de que un fenómeno físico, la emisión estimulada, podía cambiar el juego. En un artículo teórico de 1994, sugirió que se podía disparar un láser encima de la molécula fluorescente, de tal manera que se apagara toda su luz menos la de un punto pequeño. Al desplazar este punto como un pincel, se podían ir delineando los detalles más nimios del objeto estudiado, más pequeños que el umbral de Abbe.

Una imagen de 'E.coli'

Desde entonces, la popularidad de Hell creció de año en año, le ofrecieron una plaza en Alemania y en el 2000 pudo demostrar su idea por primera de manera práctica, con una imagen de una bacteria 'E.Coli' de resolución sin precedentes.

"La moraleja es que los científicos deberían centrarse en los problemas que realmente cuentan. Y animar a los jóvenes a tomar riesgos", afirma Hell. Teóricamente, hoy cualquier molécula, por pequeña que sea, se podría visualizar con el microscopio STED, pero en la práctica en las células el umbral inferior está en unos 40 nanómetros, prosigue Hell. Tampoco se pueden ver átomos individuales, porque no hay manera de engancharles moléculas fluorescentes encima. Ahora, Hell se está concentrando en mejorar la ingeniería de su invención a través de una empresa que la desarrolla, en competición con las principales fábricas de microscopios. Confía en que pronto cualquier laboratorio pueda disponer de ella. "Hay que saber un poco cómo funciona, pero en el fondo se trata simplemente de apretar un botón", concluye.