2014

Minnesmedaljen i guld

Siv Andersson, professor, Inst. för cell- och molekylärbiologi, Molekylär evolution, Uppsala universitet

Siv Anderssons forskning syftar till att förstå evolutionens grundläggande principer. Den genetiska arvsmassan, DNA, innehåller information om hur celler och organismer byggs upp och samspelar med varandra. Genom att studera mönster och förändringar i arvsmassan kan man få en ökad förståelse för evolutionära processer. Andersson använder mikroorganismer som sitt modellsystem. Studierna av tyfusbakteriens arvsmassa - som var den första arvsmassa som en svensk forskargrupp lyckades kartlägga och en av de tjugo först bestämda arvsmassorna i världen – har fått stor internationell uppmärksamhet. Arbetet publicerades i Nature 1998 och har citerats mer än 1,000 gånger. Studierna tydde på att tyfusbakteriens arvsmassa innehåller mer än 20% skräpgener som inte fyller någon funktion. Till en början var resultaten kontroversiella. Mikroorganismer ansågs leva under så stark selektion att en gen utan funktion kunde raderas bort så snabbt att man aldrig skulle kunna se den. Men med hjälp av jämförande studier mellan tyfusbakteriens arvsmassa och dess allra närmaste släktingar kunde Anderssons grupp följa och beskriva den gradvisa nedbrytningsprocessen. En annan släktning, kvalsterburen tyfus, har utvecklats i en delvis annan riktning. Dess arvsmassa innehåller massor med kopior av gener som kodar för sekretionssystem som bakterien använder för att skicka in molekyler i värdcellen och därmed ta kontroll över dess metabolism. Alla kopiorna gör denna arvsmassa till den mest repeterade av alla nu beskrivna bakteriella arvsmassor. En ännu mer avlägsen släkting sprids bara via insektshonornas ägg. Dessa bakterier innehåller ett stort antal gener som är ovanliga hos bakterier men mycket vanliga hos högre organismer och som bakterien tros använda för att driva könskvoten mot fler honor i populationen. Anderssons grupp har visat att dessa bakterier byter DNA fritt mellan varandra, men bara om de tillhör samma art, vilket sannolikt bidrar till deras förmåga att snabbt förändra sig och manipulera sina värdar. Ytterligare en annan intressant bakteriegrupp som Andersson studerat hittar man i däggdjurens röda blodkroppar. Denna bakterie är mycket vanlig i blodet hos både vilda och tama djur. Inom denna bakteriegrupp finns även flera mänskliga patogener, som till exempel den bakterie som orsakar sjukdomen Oroya feber vilken har en dödlighet på 80% om den inte behandlas. Anderssons grupp har bestämt arvsmassorna för bakterier som isolerats från blod i svenska möss och älgar. Dessa har sedan jämförts med bakterier som isolerats från blod i katter, hundar, kor och kängurur från hela världen. Man har hittat viktiga adaptiva förändringar i arvsmassan. Bland annat har dessa bakterier utvecklat en särskild genöverföringsmekanism med vars hjälp de snabbt kan förändra och sprida gener för flera olika sekretionssystem som är viktiga för infektionsprocessen. Anderssons grupp har också studerat arvsmassorna hos bakterier som samarbetar med sina insekter och producerar aminosyror, vitaminer och andra viktiga ämnen som insekten inte kan få via sin föda. Dessa samarbeten tros ha pågått under flera hundra miljoner år och har gradvis utvecklats till ett ömsesidigt beroendeförhållande. Som ett led i denna process har bakteriernas arvsmassor blivit extremt små och innehåller bara ett fåtal absolut nödvändiga gener. Mitokondrierna, som är den eukaryota cellens energisystem, har varit ett annat viktigt fokusområde för Anderssons forskning. Mitokondrierna har en egen arvsmassa som likaså bara innehåller ett fåtal gener vilka tros komma från en bakterie. En viktig slutsats av Anderssons arbeten är att de få bakteriella gener som blir kvar i dessa samarbetsprojekt kodar för funktioner som är viktiga för värdorganismen. Genom att utnyttja all denna kunskap om samspelet mellan mikroorganismer och djur i naturen kan det i framtiden bli möjligt att använda bakterier med mycket små arvsmassor för att producera ämnen som vi människor är intresserade av, bakterierna skulle alltså kunna bli levande vitaminer och mediciner.

Engeströmska medaljen

Bärbel Hahn-Hägerdal, professor emer. i teknisk mikrobiologi vid Lunds universitet

Bärbel Hahn-Hägerdal får den Engeströmska medaljen för ”sina stora insatser rörande jäsningsprocesser av cellulosaföreningar som skapat grund inom genetisk och metabolisk ingenjörsvetenskap och till systembiologi”. I sin forskning har BHH arbetat med jäsning av förnyelsebara råvaror till flytande bränslen, t ex bioetanol. I Sverige finns förnyelsebar halm och ved. I andra delar av världen finns blast från majs, rishalm och bagass från sockerrör. I sådana råvaror finns ett antal olika sockerarter. Bärbel Hahn-Hägerdals forskning inom genteknik och systembiologi har lagt grunden för en generell jästteknologi, som signifikant ökar utbytet av bioetanol från förnyelsebara råvaror genom att också omvandla sockerarter som inte naturligt tas upp av jäst. Jästteknologi gör det möjligt att snabbt och flexibelt konstruera nya jästsorter för olika råvaror och olika processlösningar. Teknologin används inte enbart för etanolproduktion utan också för kemikalier som ersätter petroleumbaserade kemikalier.

Bärbel Hahn-Hägerdals forskning har under de senaste 30 åren tillhört den absoluta forskningsfronten inom utvecklingen ny industriell jästteknologi. Den har resulterat i flera patentportföljer och flera hundra publikationer samt ett stort antal tidigare doktorander verksamma i alla delar av världen.   

Rolf Dahlgrens pris i botanik – 180.000 kr

Victoria Ann Funk, Doktor, Smithsonian National Museum of National History, Washington, USA

Dr Funk är Senior Research Scientist vid Smithsonian Institutionens National Museum of Natural History, Washington D.C. Under nästan 40 år har hon studerat komplexiteten av livet på jorden, för att försöka att förstå relationerna mellan organismer och hur dessa relationer har påverkats av miljön och geografin. Hon har publicerat nästan 200 vetenskapliga artiklar, 15 böcker och flera debattartiklar, över ämnen som sträcker sig från systematisk biologi och evolution till biologisk mångfald och dess bevarande.   Men utgångspunkten för all hennes forskning är principen av gemensamma anor - idén att alla organismer, utdöda så väl som levande, är sammanlänkade i ett kontinuerligt förgrenande och ständigt föränderligt livets träd.   Hon är en specialist på Compositae, den största familjen av blommande växter, (25.000 specier) men hon har ett brett intresse för evolutionens mönster hos alla växt- och djurgrupper.

För sin forskning är Dr Funk hänvisad till de omfattande samlingar av organismer som finns på museer och i botaniska trädgårdar världen över. Dessa institutioner dokumenterar livets mångfald över tid, och möjliggör upptäckten av mönster som kan påvisa gemensamma utvecklingsprocesser bland organismer.  Många sådana institutioner finns, och Dr. Funk arbetar aktivt för att betonar deras vikt, och har ofta bidragit med prov från sina egna fältundersökningar   

Under hennes Ph.D. studier blev Dr. Funk bekant med en publikation som framlade ett nytt sätt att undersöka relationer bland organismer, nämligen ”fylogenetisk systematik” eller ”cladistik”, eller med nutidens benämning, ”tree-thinking”, som hon ägnar sig åt sedan dess. Den bärande idén här är att använda data rigoröst och objektivt för att kunna uppdaga den underliggande relationen bland allt levande.  Hennes forskning använder morfologi och DNA sekvensdata för att belysa relationer bland Compositae. Nyligen har Dr. Funk inlett undersökningar av hela genomen på de grupper hon undersöker, för att förfina dessa relationer. Hon har också kombinerat ”tree thinking”, ”niche modelling” och klimatförändringsmodeller för att förutse högtbelägna växtsamhällens framtid, växter som är under hot av klimat förändringar. Förhoppningen är att upptäckterna ska kunna vara till hjälp för människan att bättre gripa sig an en kommande kris av utdöende arter. 

Dr. Funk har ett stort och mångfasetterat kontaktnät med medarbetare och kollegor. Hon har varit mentor för många Ph.D. studenter och post-doc. forskare, och är välkänd på Smithsonian för hennes öppen-dörr politik, speciellt gentemot talangfulla yngre forskare. 

Fabian Gyllenbergs pris i kemi – 80.000 kr

Martin Ek, teknisk doktor i oorganisk kemi, Lunds universitet/Haldor Topsoe A/S, Danmark

Inom många områden är det skillnader på nanometerskalan som kan avgöra om ett material får bra eller dåliga egenskaper. Ett tydligt exempel på detta är de nanotrådar som tillverkas på Fysicum i Lund: små strukturer, endast ett par miljondelars centimeter tjocka, som på grund av sin storlek kan innehålla flera olika kristallstrukturer och halvledarmaterial som annars inte skulle passa ihop. För att kunna utvärdera dessa nanostrukturer och förstå hur de är uppbygda krävs mikroskop med mycket hög upplösning: transmissionselektronmikroskop. Upplösningen i nyare transmissionselektronmikroskop är faktiskt tillräcklig för att urskilja enskilda kolumner med atomer i provet!
Mikroskopimetoderna måste dock helat tiden utvecklas och anpassas till de material som ska undersökas för att de ska ge den information som krävs och inte vara missvisande. Ett exempel ur avhandlingen är att det inte går att direkt se skillnad mellan olika atomslag i nanotrådarna, även om mikroskopet på pappret har tillräckligt hög upplösning. Det räcker med att nanotråden är orienterad någon tiondels grad fel inne i mikroskopet för att kontrasten i bilderna ska bli helt omvänd så att kolumnerna med lättare atomer ser mörkare ut än de med tyngre. Bara genom att räkna samman många bilder tagna med olika fokus och jämföra med simuleringar går det att helt säkert avgöra vilka atomer som sitter var. 
Oavsett hur hög upplösningen är i bilderna så visar de endast den färdiga strukturen; de säger ingenting om hur den bildades. Den mest direkta lösningen på det här problemet vore att helt enkelt växa nanotrådarna inne i mikroskopet så att processen kan studeras medan den sker. Elektronmikroskopi och nanotrådsväxt är dock inte särskilt kompatibla: elektronmikroskopi kräver vakuum för att elektronerna ska nå provet ostört, medan nanotrådsväxt kräver gaser som tillför material till de växande kristallerna. Det finns ett fåtal specialdesignade mikroskop i världen (varav ett kommer att finnas i Lund om ett år) där det går att släppa in små mängder gas just för att kunna göra denna typen av studier. Men det är fullt möjligt även i “vanliga” transmissionselektronmikroskop genom att provet och gaserna innesluts i en cell som är genomskinlig för elektroner, men inte släpper ut gaserna till resten av mikroskopet. På detta sätt kunde växten av nanotrådar av indiumarsenid filmas i realtid, vilket aldrig gjorts tidigare för just det materialet.

Transmissionselektronmikroskopen har genomgått en snabb utveckling de senaste åren, men som de här exemplena visar krävs det mycket arbete för att omsätta den högre upplösningen, den ökade känsligheten, och de nya möjligheterna att utsätta proven för gas och värme med mera, till faktiska resultat kring de material man är intresserad av.

Ingrid och Sten Ahrlands pris i kemi – 50.000 kr

Heikki M. Tuononen, docent, universitetslektor, oorganisk kemi,
Jyväskylä universitet, Finland

Ända sedan de upptäcktes i början av 20-talet har stabila radikaler fascinerat forskare. Dessa paramagnetiska molekyler innehåller en eller flera oparade elektroner och förekommer inom kemins alla områden. Radikaler kan vara allt från mycket enkla föreningar till stora organiska ligander och polymermaterial. Ur ett grundläggande perspektiv är det viktigt att studera radikaler eftersom det bidrar till att utveckla vår förståelse av molekylär struktur och bindning. Att till exempel förstå hur radikaler förenar sig ger information om de faktorer som styr bildandet av kemiska bindningar. Stabila radikaler kan också användas i praktiska tillämpningar allt från spinnmärkning till syntes och katalys.

Trots ett århundrade av intensiva undersökningar är antalet kända grupper av stabila radikaler fortfarande ganska begränsat. I detta sammanhang syftar Dr Tuononens experimentella forskning till att utveckla nya radikaler som är stabila under normala förhållanden och därför skulle kunna användas som byggstenar för molekylära material. Av särskilt intresse är möjligheten att skapa nya magnetiska material vilka är baserade på molekyler snarare än rena metaller eller deras legeringar. Molekylära magnetiska material förväntas spela en väsentlig roll i nästa generations tekniska tillämpningar eftersom de erbjuder betydande fördelar jämfört med traditionella metaller: lätthet, löslighet, multifunktionalitet och kemisk modifikation. Dr Tuononens forskning omfattar experimentell syntes och karakterisering men drar också fördel av moderna teoretiska metoder för att rationalisera experimentella observationer och för att förutsäga förekomsten av och egenskaperna hos nya föreningar som skall syntetiseras.

Eva och Lars Gårdings pris i lingvistik– 220.000 kr

Ola Wikander, teologie doktor i Gamla testamentets exegetik, Lunds universitet

"Ola Wikander har forskat på de kilskriftstexterna från Ugarit i bronsålderns Syrien och deras relation till Gamla testamentets hebreiska texter. Han har arbetat med hebreisk språkhistoria och -pedagogik samt bibliska texters förhållande till omgivande främreorientaliska kulturer. Han har också publicerat populärvetenskapliga böcker kring äldre språk, deras litteraturer och religiösa texter, t.ex. ”I döda språks sällskap”, ”Ett träd med vida grenar” samt ”Gud är ett verb”. "