Ciencia · Artículo temático
La microscopía óptica clásica no puede distinguir con una precisión ilimitada estructuras muy próximas entre sí. Las técnicas de superresolución sortean este límite controlando de forma selectiva la emisión de luz de las moléculas marcadas. Al hacerlo, no vulneran ninguna ley de la óptica. Sin embargo, sus imágenes se generan bajo condiciones específicas y muestran, en primera instancia, la distribución de los marcadores, no la célula entera sin filtros.
El límite afecta a un método concreto de formación de imágenes
Un único punto luminoso no aparece en el microscopio óptico como un punto matemático, sino como un patrón de difracción con extensión espacial. Si dos estructuras que emiten luz simultáneamente están demasiado cerca, sus patrones se superponen. Por ello, la resolución clásica está limitada por la longitud de onda y la geometría óptica. Las técnicas de fluorescencia de superresolución aprovechan una posibilidad adicional: no es necesario que todas las moléculas emitan luz al mismo tiempo y sin cambios. En la microscopía STED, se suprime de forma selectiva la fluorescencia de las moléculas excitadas alrededor de una pequeña región central. Otras técnicas hacen que, en cada momento, solo emita luz un subconjunto disperso de marcadores y determinan sus posiciones de manera sucesiva. Así, la información obtenida no procede únicamente de una lente que ofrezca mayor nitidez, sino de cambios controlados en los estados de los fluoróforos utilizados y de una adquisición y un análisis de las señales luminosas resultantes adaptados a esos cambios.
Localizar no es lo mismo que distinguirlo todo
La posición de una molécula emisora de luz aislada puede determinarse con mayor precisión de la que sugiere inicialmente la anchura de su patrón de difracción. Para ello, se analizan conjuntamente numerosos fotones detectados. Si se localiza de manera sucesiva un número suficiente de moléculas, se obtiene un mapa de alta resolución. Sin embargo, este mapa solo será tan completo como lo permitan el marcaje y el muestreo. Si faltan fluoróforos en puntos importantes, quedan lagunas. Si la muestra se mueve durante la adquisición de imágenes, las estructuras pueden aparecer distorsionadas. La emisión repetida de luz por una misma molécula también puede influir en la interpretación. Por tanto, una imagen de nitidez impresionante no constituye por sí sola una prueba de una determinada organización biológica. El personal investigador necesita controles del marcaje, muestras de referencia adecuadas y análisis que permitan poner de manifiesto posibles artefactos. Además, debe distinguirse la exactitud espacial alcanzable de la resolución estructural realmente demostrada.
Las células vivas obligan a buscar equilibrios adicionales
En las muestras vivas, la resolución, la velocidad de adquisición de imágenes y una iluminación poco agresiva suelen entrar en conflicto. Una mayor cantidad de luz puede aportar información adicional, pero los fluoróforos sufren fotoblanqueo y la iluminación puede afectar a las células. Las adquisiciones más prolongadas no mejoran automáticamente el resultado si las estructuras estudiadas cambian durante ese tiempo. Por ello, un experimento debe adecuar su escala temporal a la pregunta biológica que pretende responder. Está establecido que la fluorescencia controlada permite acceder a información espacial más allá de lo que ofrece la microscopía óptica convencional. La fiabilidad con la que se identifica un patrón concreto de proteínas o un proceso de movimiento sigue dependiendo de cada experimento. Así pues, los avances galardonados en 2014 no han creado una ventana sin límites al interior de la célula. Han abierto posibilidades de medición adicionales cuyo potencial se hace patente precisamente cuando también se tienen en cuenta de forma explícita las limitaciones, la estrategia de marcaje y las explicaciones alternativas.
Fuentes e información adicional
- NobelPrize.org: Chemistry 2014 – Press Releasenobelprize.org
- NobelPrize.org: The Nobel Prize in Chemistry 2014nobelprize.org
Redactado con asistencia de IA a partir de las fuentes mencionadas y con formulación propia. En el texto se diferencian resultados de investigación, prototipos técnicos y conocimientos consolidados. Este artículo temático no es una noticia de última hora.