Viel sehen mit wenig Licht

Neue Ausgabe von „Forschung Frankfurt“ zum Jahr des Lichts erschienen

Veröffentlicht am: Donnerstag, 10. Dezember 2015, 11:40 Uhr (331)

FRANKFURT. Sternenlicht, Sonnenlicht, Laserlicht. Photosynthese, Biorhythmus, Winterblues. Lichtquellen und ihre Wirkung auf Lebewesen sind nahe liegende Assoziationen zum ausklingenden Jahr des Lichts. Doch der Blick in die Labore der Goethe-Universität zeigt: Forscher nutzen Licht inzwischen als filigranes Werkzeug, um Organismen bis auf die Ebene von Zellen und Molekülen zu erkunden. Die aktuelle Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Forschung Frankfurt“ beleuchtet einen inoffiziellen Forschungsschwerpunkt der Goethe-Universität.

Die Devise: „Viel hilft viel“ ist nicht immer richtig – in der modernen Lichtmikroskopie ist das Gegenteil der Fall. Denn biologische Proben reagieren auf zu viel Licht wie auf einen starken Sonnenbrand. Prof. Ernst Stelzer vom Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften hat eine besonders schonende, scheibenweise Beleuchtung entwickelt, mit der man sogar Wurzeln und tierischen Embryonen in 3-D beim Wachsen zusehen kann: Die Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskopie (LSFM). Die Fachzeitschrift „Nature Methods“ wählte die LSFM zur Methode des Jahres 2014 und unterstrich damit ihr großes Potenzial für die moderne Zell- und Entwicklungsbiologie.

Eine Revolution in der zellbiologischen Forschung löste auch die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie aus, für die der Göttinger Physiker Stefan Hell zusammen mit Eric Betzig (Janelia), WE Moerner (Stanford) 2014 den Nobelpreis erhielt. Mit dieser Methode kann man die Beugungsgrenze des Lichts clever umgehen. Dazu heftet man fluoreszierende Farbstoffe an die Zielmoleküle – beispielsweise ein spezifisches Protein – und beleuchtet diese nacheinander. Das geschieht entweder nach einem stochhastischen Verfahren oder durch ein geeignetes Lichtmuster. Die Gruppe von Prof. Mike Heilemann vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie erzeugt damit Bilder, die dem Pointillismus in der Malerei ähneln.

Um das komplizierte Geschehen in der Zelle entschlüsseln zu können, nutzt die Gruppe von Prof. Alexander Heckel vom Institut für Organische Chemie und Chemische Biologie lichtaktivierbare Moleküle als „Schalter“. Ein Beispiel sind Moleküle, welche die Basenpaarung von DNA und RNA beeinflussen. In der Leiterstruktur der DNA manipulieren die Wissenschaftler beispielsweise gezielt eine Sprosse, so dass die DNA unbrauchbar wird. Das dort eingebaute Molekül ist aber lichtempfindlich und kann mit Licht einer bestimmten Wellenlänge abgespalten werden. So wird die biologische Funktion zu einem gewünschten Zeitpunkt wiederhergestellt. Damit lässt sich detailgenau untersuchen, welche Rolle ein bestimmter Genbereich für die Funktion eines Organismus besitzt. 

Weitere Themen:

  • Astronomie: Das Licht – Nachrichtendienst der Sterne
  • Atmosphärenforschung: Photonen spalten FCKW – aber nur langsam
  • Organische Leuchtdioden: Die Tapete als Heimkino?
  • Optogentik: Licht steuert Nervenzellen mit höchster Präzision
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  • Photosynthese: Wie Kieselalgen sich an schwankende Lichtintensitäten anpassen
  • Licht und Psyche: Über die komplexen Zusammenhänge zwischen Licht und seelischen Erkrankungen
  • „Finsteres Mittelalter“– Über die ungebrochene Wirkkraft eines rhetorischen Bildes
  • Im Schatten das Verlangen: Der Film als Kunst des Lichts
  • „Unter freiem Himmel“: Impressionismus und Tageslicht

Informationen: Dr. Anne Hardy und Ulrike Jaspers, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Abteilung Marketing und Kommunikation, Campus Westend, Tel.: (069) 798-12498, -13066; hardy@pvw.uni-frankfurt.de, jaspers@pvw.uni-frankfurt.de.

Forschung Frankfurt im Web: www.forschung-frankfurt.uni-frankfurt.de/

Journalisten können Forschung Frankfurt kostenlos bestellen bei Helga Ott: ott@pvw.uni-frankfurt.de.