Pelo desenvolvimento da microscopia de fluorescência de alta-resolução, Eric Betzig, investigador no Instituto Médico Howard Hughes, nos Estados Unidos, Stephen W. Hell, investigador no Instituto Max Planck para a Química Biofísica, na Alemanha, e William E. Moerner, investigador na Universidade de Standford, nos Estados Unidos, foram galardoados com o prémio Nobel da Química 2014, conforme foi anunciado esta terça-feira pela Academia Real Sueca de Ciências, em Estocolmo.

A microscopia óptica, incluindo a microscopia óptica de fluorescência, estava condicionada pelo limite de resolução – a distância mínima que tem de existir entre dois pontos para que continuem a distinguir-se como dois objetos diferentes. Era impossível observar estruturas celulares ou biológicas tão pequenas como um vírus ou uma proteína porque as dimensões eram muito menores. Os cientistas agora galardoados conseguiram ultrapassar esse limite de resolução e observar estruturas com menos de 0,2 micrómetros (0,0002 milímetros).

Limite de resolução

O limite de resolução era definido pelo comprimento de onda da luz – © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Considerava-se que este limite – o limite de Abbe – era impossível de ultrapassar por um microscópio ótico, porque é a própria luz que o define, mais especificamente, o comprimento de onda da luz. O ceticismo da comunidade científica era tão grande em relação a uma quebra neste paradigma que Stephen Hell chegou a ponderar desistir da investigação que realizava, conforme revelou aos jornalistas. Porém, estava tão confiante de que estava correto que levou o projeto até ao fim, sendo este prémio um bom reconhecimento do esforço que dedicou a melhorar a resolução dos microscópios óticos.

A microscopia eletrónica já permitia ver estruturas muito pequenas e pormenores, mas esta técnica implica a morte das células ou organismos que se pretende observar. “Com o microscópio eletrónico não podemos ver [em tempo real] como é que a célula reage quando introduzimos, por exemplo, um antibiótico”, diz ao Observador Mariana Pinho, investigadora no Instituto de Tecnologia Química e Biológica. E esta é a grande vantagem desta técnica: ver pormenores muito pequenos, de nível molecular, numa célula ou organismo vivo.

Sobreposição

A microscopia de fluorescência de alta-resolução sobrepõe “imagens” da moléculas que são ativadas à vez para construir uma imagem final – © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Na microscopia de fluorescência, as moléculas que se pretendem observar são marcadas com uma proteína que se torna fluorescente quando ativada pela luz, mas se existirem várias moléculas marcadas torna-se praticamente impossível distinguir cada uma. Com esta nova técnica as moléculas vão sendo ligadas e desligadas permitindo ver em momentos diferentes as moléculas marcadas. “Ligando e desligando uma de cada vez não as separa no espaço, mas separa no tempo”, explica Mariana Pinho, que usa no laboratório onde trabalha uma das técnicas premiadas.

A investigadora usa como exemplo as luzes de uma árvore de Natal. Tirando cem fotografias das luzes da árvore de Natal, que vão acendendo à vez, e fazendo uma sobreposição das mesmas é possível obter a estrutura que ilumina a árvore. A sobreposição dos pontos que vão acendendo e apagando na célula, permite reconstruir a estrutura viva que se está a observar.