El microscopio químico

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 15 de octubre  de 2014

Betzig, Moerner y Hell

Permítame, estimado lector (o lectora), continuar con el tema de los premios Nobel de este año.

La semana pasada mi querido amigo Yonathan Amador, con quien colaboro semanalmente hablando de ciencia en su programa de radio Ecléctico (CódigoCDMX, radio por internet) me hizo una excelente pregunta. ¿Por qué el premio Nobel de química se le otorgó a los inventores de una técnica de microscopía, que suena más bien a física?

Y en efecto, el premio otorgado en partes iguales a los estadounidenses Eric Betzig y William E. Moerner y al alemán Stefan W. Hell “por el desarrollo de la microscopía de fluorescencia de súper-resolución”, según el comunicado oficial de la organización Nobel (aunque en español le han llamado “de alta resolución”, y también se le conoce como “nanoscopía”) suena más a física que a química.

Expliquemos primero algunos conceptos. Antes que nada, “microscopio” es un aparato que permite ver objetos pequeños. “Resolución”, según la Real Academia, es, en física, la “Distinción o separación mayor o menor que puede apreciarse entre dos sucesos u objetos próximos en el espacio o en el tiempo”. Cuanta mayor resolución tenga un microscopio, podremos distinguir objetos más pequeños.

Aunque el microscopio óptico (el que usa luz), inventado en el siglo XVII, permitió explorar un nuevo mundo (el microscópico), existe un límite físico a lo que logra observar: la longitud de la luz que se usa. En 1873 Ernst Abbe, microscopista alemán, dedujo cuál era este límite teórico: 0.2 micrómetros (milésimas de milímetro). Es decir, aunque el microscopio permite observar células, e incluso ciertos organelos dentro de ellas, como mitocondrias o cloroplastos, no puede distinguir cosas más pequeñas –pero importantísimas para entender los procesos de la vida–, como virus o proteínas. (“Es como ver los edificios de una ciudad sin poder ver lo que hacen los ciudadanos que la habitan”, según lo describe el material de prensa distribuido por la organización Nobel. Más o menos como Google Earth, digo yo…)

Cierto, existe el microscopio electrónico, inventado alrededor de 1930, pero con él no se pueden observar células vivas.

Hell, por su lado, y Betzig y Moerner, por el suyo, comenzaron a investigar formas de superar el límite de Abbe. Hell lo logró, alrededor del año 2000, utilizando las moléculas fluorescentes (anticuerpos que, por ejemplo, se unen al ADN o a ciertas proteínas, y que brillan al ser iluminadas con cierto tipo de luz) con las que normalmente se marcan las estructuras subcelulares para localizarlas. Para aumentar la resolución, Hell inventó un mecanismo que ilumina con luz láser una diminuta área a observar dentro del campo de visión del microscopio, de modo que brille, mientras que un segundo haz más ancho de otro tipo de luz láser “apaga” la fluorescencia de todas las moléculas circundantes. Moviendo el microscopio de modo que escudriñe (“escanée”) todo el campo, Hell logró obtener microfotografías de súper-resolución. Nanografías (algo nanométrico significa que es mil veces más pequeño que algo micrométrico). Hoy el método inventado por Hell se conoce como STED (siglas en inglés de “amortiguación de emisión estimulada”).

Betzig y Moerner, en 2006, utilizaron un método distinto, hoy conocido como “microscopía de moléculas individuales”. Utilizan, como Hell, marcadores fluorescentes, pero lo que hacen es tomar una serie de microfotografías iluminando la muestra de modo que sólo algunas de las moléculas, distintas en cada foto, brillen. Luego procesan y combinan por computadora las distintas fotos, con lo que se logran distinguir con claridad todas las moléculas, aunque estén separadas por menos de 0.2 micrómetros.

La realidad es que no hay fronteras entre química y física, como tampoco la hay entre ciencia y tecnología. La nanoscopía de fluorescencia permite hoy observar el movimiento de moléculas: el nanomundo vivo. La química en acción.

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Contacto: mbonfil@unam.mx

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