En av grundpelarna inom evolutionen är att den bäst lämpade individen överlever och kan sprida sina gener vidare. Det finns dock en typ av gener som kan spridas vidare utan att de är till gagn för individen. Dessa kallas ”själviska gener”. Biologer anser att själviska gener kan vara viktiga drivkrafter inom evolutionen och därför är det viktigt att förstå hur själviska gener fungerar och deras roll i utvecklingen av nya arter och kan ge nya insikter i hur evolution fungerar.
Dålig för individen, bra för kollektivet
Ett exempel på själviska gener kallas ”spordödare” och har hittats i vissa mögelsvampar. Om en svampspor bär på denna gen kommer sporen döda alla sina syskonsporer som inte bär på genen. På det här sättet kommer spordödargenen att spridas vidare, även om den är dåligt för svampen som helhet. Liknande syskonmördargener har hittats i andra organismer, som till exempel bananflugor och möss, men då handlar det om spermier som mördar syskonspermier. Själviska gener kan också användas inom till exempel skadedjurbekämpning där själviska gener introduceras i malariamyggor som gör att bara ett kön föds och därigenom begränsar spridningen. Dock är kunskapen om hur själviska gener fungerar genetiskt och hur de sprids i naturen fortfarande begränsad.
Kartläggning av själviska gener
En forskargrupp vid avdelningen för systematisk biologi vid Uppsala universitet har för första gången lyckats sekvensera kompletta genom som innehåller komplexa själviska gener. Forskarna sekvenserade genom från två olika typer av spordödare som hittats i mögelsvampen Neurospora intermedia, en sporsäckssvamp, och resultaten publiceras nu i Nature Communications.
Mögelsvampen Neurospora intermedia
– Sekvensering av den här typen av själviska gener är svårt, eftersom de ofta sitter på delar av kromosomen som har ansamlat en stor mängd mutationer och där stora bitar av kromosomen har flyttats om, säger Hanna Johannesson, som lett studien.
Sekvenseringen av genomet visade att spordödargenerna finns i kromosomregioner där stora delar av kromosomen bytt riktning, så kallade ”inversioner”. Kromosomregionerna har också samlat på sig en stor mängd nya mutationer och områden med DNA-upprepningar har växt. Mutationerna kan innebära att individer med spordödargener är sämre anpassade och de kan vara en förklaring till att dessa spordödargener är ovanliga i Neurospora intermedia.
– Ett resultat som förvånade oss vara att de två spordödarna inte var släkt med varandra och att de använder sig av olika gener för att döda sina syskonsporer. Det kan tyda på att själviska gener i allmänhet och spordödargener i synnerhet är vanligare är vad man tidigare trott, säger Jesper Svedberg, huvudförfattare för studien.
Utandningsluft är en komplex blandning av hundratals gaser, de flesta närvarande i mycket låga koncentrationer. Några av dessa molekylära föreningar kan användas för att bedöma hur vi mår.
Konventionella metoder räcker inte
En bättre inblick i luftvägarnas gasutbyte kan erhållas genom att kombinera snabb mätning och matematisk modellering av en utandning. Ramin Ghorbani har använt detta tillvägagångssätt för utandad kolmonoxid, en potentiell markör för andningssjukdomar.
– Vi är intresserade av sjukdomar som drabbar luftvägarna eftersom de är bland de främsta orsakerna till förtida död världen över. Utandad kolmonoxid återspeglar i huvudsak hemoglobin i blodet, men formen av utandningsprofilen beror också på lungornas och luftvägsvävnadens egenskaper, samt betingelser vid provtagningen. Konventionella detekteringsmetoder kan inte urskilja dessa faktorer, vilket försvårar tolkning av resultat, säger Ramin Ghorbani.
Mätning och modellering kombineras
Ramin Ghorbani har dels konstruerat ett kompakt instrument som möjliggör noggrann realtidsdetektering av kolmonoxidkoncentrationen i utandningsluften. Han har också utvecklat en matematisk modell för gasutbytet av kolmonoxid i lungorna, med vilken utandningsprofiler kan simuleras och anpassas till experimentell data.
– Genom att kombinera metoderna så kan vi upptäcka förändringar i luftvägsproduktionen. Vi har utfört kliniska studier för att fastställa baslinjen för parametrarna hos friska icke-rökare och undersökte därefter effekten av exponering för höga halter av kolmonoxid och partiklar från vedeldning. På så sätt hoppas vi bidra till förbättrade, lättanvända andningsgastester för fysiologiska studier och tidig sjukdomsdiagnos.
Andningsgasanalys är en lovande teknik för icke-invasiv medicinsk diagnostik och fysiologisk övervakning, men vidareutveckling behövs för att öka dess betydelse i det kliniska arbetet.
Kontakt: Ramin Ghorbani, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Telefon: 070-57 52 674, E-post: ramin.ghorbani@umu.se
Zahra Ahmadi visar i sin forskning hur svårt det är för de allmännyttiga bostadsföretagen att ta sitt sociala ansvar samtidigt som de förväntas agera marknadsmässigt. Det byggdes miljöhus med fina grönområden, men ingen hade råd att flytta in.
– En kommun kunde förut hjälpa bostadsföretagen att finansiera och tänka att behovet av bostäder var så stort att man var beredd att ta en förlust vid nybyggnation, men nu ska varje projekt ha sin avkastning, säger Zahra Ahmadi. Deras hyresgäster klarar inte att vara kunder på en fri marknad, tidigare kunde de allmännyttiga företagen ta ett större socialt ansvar.
Kaklade badrum och snygga tapeter
Bostadsföretagen försökte bli attraktiva genom att göra lite snyggare, till exempel med kaklade badrum och snygga tapeter. Här lyckades också en del kommunala bostadsbyggare genom att bygga så att bostäderna blev mer attraktiva.
– Det är jätteviktigt att företagen har koll på vad folk vill ha, men det handlar inte bara om att vara innovativ. En kommun försökte bygga miljöhus med hög standard, men människorna hade inte råd att hyra dem. De har trott att de lyssnat på kunderna och prestandan har varit byggstrategin, men de har inte gått igenom de ekonomiska förutsättningarna. Varje kommuns ekonomiska förutsättningar spelar stor roll när det gäller planering av byggstrategier.
Alla har inte råd
Zahra säger att det är mycket viktigt att de allmännyttiga företagen lyssnar på kundens behov och framförallt vad kunden har råd att betala och att man sedan bygger efter det, till exempel med en lägre standard.
– De kommunala företagen har inte känt att de behövt lyssna tillräckligt på vad människorna har råd att betala. Om de hade lyssnat så kanske de hade väntat med att bygga. De lyssnar inte tillräckligt, avslutar Zahra Ahmadi.
Närmare 15 000 kvinnor har deltagit i screeningstudien som genomförts vid Skånes universitetssjukhus i Malmö 2010-2015, och vars halvtidsresultat publicerades för tre år sedan. De nya resultaten som publiceras i den ansedda tidskriften Lancet Oncology bekräftar att brösttomosyntes är överlägset dagens mammografiscreening i sökandet efter cancertumörer.
– Med brösttomosyntes hittades 34 procent fler cancertumörer jämfört med nuvarande standard, mammografiscreening. Samtidigt kunde vi minska tryckbelastningen mot bröstet vid undersökningen, vilket eventuellt kan främja högre deltagarfrekvens, berättar Sophia Zackrisson, docent vid Lunds universitet och röntgenläkare vid Skånes universitetssjukhus.
Metoden används redan vid utredning
Vid traditionell mammografiscreening återges all bröstvävnad i en enda bild. Brösttomosyntes är däremot tredimensionellt och fungerar enligt samma princip som s.k. skiktröntgen. Det innebär att flera röntgenbilder tas av bröstet i olika vinklar, som var och en visar ett tunt skikt av bröstet. Med mer och förbättrad bildinformation ökar också chansen att upptäcka tumörer. Dessutom kan stråldosen under vissa förutsättningar bli lägre.
– Det finns ett behov av att förbättra screeningen för många kvinnor och brösttomosyntes är helt klart den lämpligaste metoden att övergå till när det gäller hälsoundersökningar. Förhoppningsvis kan den ytterligare minska lidande och död i bröstcancer jämfört traditionell screening. Brösttomosyntes kommer att införas, det är bara en fråga om när det sker och i vilken skala, menar Sophia Zackrisson.
Brösttomosyntes används redan vid utredning av misstänkt bröstcancer på bl.a. Skånes universitetssjukhus. Inför ett eventuellt storskaligt införande, i det allmänna screeningprogrammet för bröstcancer, gör forskargruppen nu en studie där kostnaderna vägs mot nyttan.
Resurssnålare än jämförbara utländska metoder
Vid alla typer av screening finns risk för överdiagnostik som i sin tur kan leda till omotiverade behandlingar. Forskargruppen ska därför tillsammans med andra europeiska kolleger genomföra en sk. metastudie där de lägger samman och analyserar sina samlade forskningsresultat.
En utmaning inför ett storskaligt införande är också bristen på radiologer som kan granska det utökade bildmaterial som 3D-metoder genererar. Men den metod som använts vid Skånes universitetssjukhus kan vara mer effektiv än de som tidigare undersökts i utländska studier. I Skåne har endast 3D-metoden använts medan upplägget i de andra studierna kombinerar 3D och traditionell mammografiscreening. Det leder till mer bildmaterial och högre stråldos.
– Vi har visat att vi kan uppnå samma resultat med en enklare och kanske till och med bättre metod, säger Sophia Zackrisson.
I framtiden kan delar av bildgranskningen i samband brösttomosyntes eventuellt automatiseras med hjälp av datorer, men det dröjer. I dagsläget saknas bland annat färdigutvecklad och utprovad programvara för detta. Studier pågår, bland annat i Sophia Zackrissons forskargrupp.
Länk till intervju med Sophia Zackrisson (engelska):
Fakta bröstcancer
Bröstcancer är den vanligaste cancerformen bland kvinnor och i Sverige drabbas årligen fler än 8 000 kvinnor. Överlevnadsprognosen är numera god, men behandlingen är ofta förenad med omfattande konsekvenser och lidande för patienten, i form av medicinering, strålbehandling och kirurgiska ingrepp. Varje år genomgår mer än en halv miljon kvinnor i Sverige mammografiscreening för att underlätta tidig upptäckt av tumörer i bröstet. Det är sedan lång tid känt att screeningen inte hittar alla bröstcancertumörer, men det har hittills inte funnits någon bra lösning på problemet.
Supernova iPTF14gqr upptäcktes från Palomar-observatoriet i Kalifornien för ganska exakt fyra år sedan. Den utmärkte sig inte genom att vara ovanligt ljusstark, utan var tvärtom en ganska futtig smäll som dessutom falnade fort. Nu när analysen av denna stjärnexplosion är färdig menar forskarna att den exploderade stjärnan måste varit osedvanligt avskalad. Dess yttre delar av väte och helium hade redan innan explosionen skalats av, sannolikt genom att en kompanjonstjärna slitit loss dem.
– Det som är spännande i just detta fall är att inte bara den avskalade stjärnan som exploderade bildar en neutronstjärna, utan att även dess kompanjon sannolikt var just en sådan kompakt stjärna, säger Jesper Sollerman, professor i astronomi vid Stockholms universitet.
Dubbla neutronstjärnor har nyligen visat sig vara ytterst intressanta. Sammansmältningen av ett sådant system gav upphov till gravitationsvågor i augusti 2017 som gjorde att astronomer världen över för första gången kunde hitta den synliga motsvarigheten till gravitationsvågskällan. Det var början på gravitationsvågsastronomi och valdes till årets viktigaste genombrott av tidskriften Science år 2017.
– När det gäller supernovor som är så kortlivade som iPTF14gqr gäller det att vara snabb. Vårt forskarlag hittade denna strax efter explosion. Vi hade dessutom tillgång till flera stora teleskop, bland annat det Nordiska Optiska Teleskopet på La Palma, som kunde riktas mot supernovan innan den falnade, säger Jesper Sollerman.
Nu är teleskopet på Palomar uppgraderat med en helt ny kamera som börjat ta bilder av stjärnhimlen. Detta nya projekt, Zwicky Transient Facility, kommer med säkerhet att hitta fler av dessa snabba och svaga explosioner. Gravitationsvågsteleskopen LIGO och Virgo börjar åter börja leta gravitationsvågor strax efter jul.
Kontakt: Jesper Sollerman, Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet, jesper@astro.su.se.
Forskare vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och Linköpings universitet har med hjälp av så kallade mulmholkar utforskat en av ekologins knäckfrågor: hur hänger biologisk mångfald (vedskalbaggar) ihop med funktioner i ekosystemet (nedbrytning av ved).
Inuti ihåliga träd ansamlas mulm som består av lös murken ved blandad med diverse andra saker, till exempel löv och rester av djur. Trädhålen är livsmiljö för många vedskalbaggar och en del av dem bidrar till den fortsatta nedbrytningen eftersom de lever av död ved, äter vedsvampar och gör gångar i ved. Gamla hålträd är en bristvara i landskapet och många arter som lever i dem har minskat i antal och betraktas som hotade. Därför är det här en fråga som är intressant för naturvården.
Holkar fyllda av sågspån och löv
I en studie som nyligen publicerats i Biological Conservation placerade forskarna Laia Mestre, Thomas Ranius och Nicklas Jansson ut konstgjorda hål, så kallade mulmholkar, fyllda av sågspån och löv från ek.
– Det var Nicklas Janssons idé från början. Han och jag satte upp mulmholkar på fritiden för att se om det skulle kunna fungera som en möjlig naturvårdsåtgärd. Det gick bra, många arter kom dit och vi tänkte att det skulle gå att använda mulmholkarna för att göra ett snyggt experiment, berättar Thomas Ranius, professor i ekologi vid SLU.
Holkarna placerades dels inne i ekhagmarker där det var nära till ihåliga ekar, dels utanför där det var cirka 100 meter till närmaste ihåliga ek. Tidigare forskning vid bland annat SLU har visat att det har stor betydelse för vedskalbaggarna hur nära det är mellan lämpliga hålträd. Det beror på att åtminstone vissa av dessa arter sällan sprider sig långa sträckor.
Forskarna följde holkarna i fem år. De inventerade vilka vedskalbaggar som fanns där, mätte hur innehållet i holkarna minskade, och tog fram uppgifter om hur stora skalbaggarna av olika arter är.
Fler arter när en ihålig ek finns nära
Precis som forskarna hade gissat var artrikedomen större i de holkar som var placerade inne i ekhagarna. Där gick också nedbrytningen snabbare fram till det tredje året. Därefter var det ingen skillnad.
– Nedbrytningen gick snabbare i mulmholkar där medelstorleken för alla skalbaggsindivider totalt var större, medan vi inte såg någon effekt av antalet arter eller individer, säger Thomas Ranius.
Inom ekologin diskuteras sambandet mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktioner, till exempel nedbrytning. Spelar det någon roll hur många arter som är närvarande eller räcker det med att det finns vissa arter som kan ”göra arbetet”? I det här fallet visade det sig att det spelar roll för nedbrytningen vilka arter som koloniserar snarare än hur många de är. Och de stora arterna, till exempel brun guldbagge, är viktigare för nedbrytningen än de små.
Bra bevara många hålträd nära varandra
– Det här var en rolig studie att göra eftersom det var ett experiment. Annars går vi ofta ut och kartlägger vilka insekter som finns var och drar slutsatser utifrån de mönster vi ser. Men mönstren kan påverkas av många faktorer, varav en del kan vara svåra att mäta och testa effekten av. Men i ett experiment kan man mer bena ut orsakerna till att det blir som det blir och det är ett steg framåt för forskningen om vedinsekter, säger Thomas Ranius.
För naturvårdens del bekräftar resultaten tidigare kunskaper om att det är bättre att bevara många hålträd nära varandra än att satsa på hålträd som står glest utspridda. Också mulmholkarna kan användas inom naturvården – och det gör man redan i dag. Nu finns även mulmlådor som står på marken och är lite lättare att hantera.
– Vi gör ett nytt experiment med mulmlådor nu. Vi vill se om det spelar någon roll för vedskalbaggar om den döda veden finns inne i städer jämfört med utanför, säger Thomas Ranius.
En fråga som diskuterats bland fysiker i decennier är om det effektivt går att direktomvandla värme till el – utan mellanled. Nu vet vi svaret: det går!
Att använda värme för att producera elektricitet är i sig inget nytt. Termoelektricitet har varit känt i nästan två hundra år, och fenomenet används exempelvis i elektriska termometrar. Inte heller termoelektriska material är något nytt; sådana har utvecklats sedan man började använda halvledare på 1950-talet och används exempelvis för att kyla kamerasensorer och i små kylskåp. Men effektiviteten och tillämpningarna har hittills varit begränsade.
Den nya teknikens verkningsgrad är lika hög som i de betydligt större kraftverk som genererar el av värme. Men av uppenbara skäl kan den klassiska kraftverks-tekniken inte tillämpas på liten skala – det går helt enkelt inte att driva en mobiltelefon av värme som framställts av gas, kol eller kärnenergi med hjälp av en ång- eller gasturbin. Om vardaglig elektronik ska generera el av värme på egen hand måste det av utrymmesskäl ske direkt, utan mellanled.
– Vi har nu visat att det går att göra denna typ av termoelektrisk energiomvandling med hög verkningsgrad. Det finns en hel del praktiska problem kvar att lösa, men vi har visat att någon fundamentalt viktig begränsning inte finns, säger Heiner Linke, professor i nanofysik vid LTH, Lunds universitet.
Så hur fungerar den nya tekniken:
Grunden utgörs av nanotrådar: atomtunna, halvledande ”pinnar” som under många år utvecklats i bland annat Lund och som används för att effektivisera till exempel LED-lampor och solceller.
Det är här termoelektriciteten kommer in. Principen med termoelektricitet handlar om att utnyttja den spänning som uppstår när elektroner börjar förflytta sig från varma till kalla områden. I nanotrådarna börjar elektroner vandra från den yttersta, varma änden – som i experimentet värms med hjälp av ett litet element men som i en tillämpning kan utnyttja värmeskillnader från omgivningen – till den innersta, kalla änden av nanotråden och blir ström.
Men det räcker inte med nanotrådar. Man måste också lyckas fånga den energi som annars ”går upp i rök” som värme. Lundaforskarnas ”infångare” heter kvantprickar. Inuti nanotråden har de placerat en – minst sagt – extremt liten struktur som fungerar som ett filter. Denna väljer ut de elektroner som drivs av exakt den mängden energi som ger optimal verkningsgrad. Elektroner som för med sig mycket värme, men generar lite ström, avvisas.
Tar tillvara värmeskillnaderna i omgivningen
Storheten i de nya resultaten ligger i att forskarna utvecklat en materialoberoende teknik som skulle kunna användas i flera sammanhang. Energiförbrukningen kan minska rejält om olika slags elektronik förmår tillvarata värmeskillnader i omgivningen för att utvinna elektrisk ström.
Exempelvis kan solceller och andra sensorer bli effektivare, kylskåp vara längre och elektriska prylar behöver inte laddas lika ofta.
Härnäst kommer forskarna att jobba vidare med tekniken genom att undersöka om den går att tillämpa på att solceller.
– I solceller är det så att ljusets fotoner ger elektronerna en extra knuff som i traditionella solceller går förlorad som värme. Vi hoppas på att den nya tekniken istället kan omvandla den extra energin till el och på så vis kanske kunna göra dem mer effektiva.
Kontakt:
Heiner Linke, professor i nanofysik vid LTH, Lunds universitet, heiner.linke@ftf.lth.se
I djurvärlden är det vanligt med skillnader i åldrande och livslängd mellan hannar och honor. Ofta lever hannar lite kortare liv än honor. En forskargrupp vid Linköpings universitet vill ta reda på mer om varför det är så. En möjlighet är att könsskillnaderna i åldrande hänger ihop med djurs strävan efter att maximera antalet ungar de kan få under livet.
Fler ungar om kroppen är i god form – Man tänker sig att varje individ har en viss mängd resurser som kan användas till olika aktiviteter. Individen kan antingen lägga mer energi på att öka chansen att få så mycket avkomma som möjligt här och nu. Eller så kan energin investeras i att hålla kroppen i god form, så att individen lever längre och kan fortsätta få ungar senare i livet. Teorin som vi ville testa är att könen prioriterar att använda sina resurser olika och att det bidrar till könsskillnader i åldrande, säger Martin Brengdahl, doktorand vid Institutionen för fysik, kemi och biologi, IFM, huvudförfattare till studien.
Könens strategier för att lyckas fortplanta sig så mycket som möjligt skiljer sig åt. Hos många djurarter beror hannars möjligheter att bli fäder till många ungar på hur bra de klarar att konkurrera med andra hannar om honorna. Det kan handla om att vinna fysiska kraftmätningar, eller att på olika sätt attrahera honorna med starka färger eller lockande ljud. Denna evolutionära mekanism, där vissa egenskaper avgör vilken tillgång en hanne har till det motsatta könet, och därmed möjlighet att sprida sina gener vidare till nästa generation, kallas sexuellt urval.
Tog hjälp av bananflugan För att undersöka om sexuellt urval kan ligga bakom könsskillnader i åldrande tog forskarna hjälp av bananflugan, Drosophila melanogaster. Forskarna undrade om de båda könen skulle påverkas olika av att vara i sämre kondition, alltså att ha sämre tillgång till näring och energi. De var specifikt intresserade av flugornas förmåga att få ungar och hur denna fortplantningsförmåga ändrades när flugorna åldrades, det som kallas reproduktivt åldrande.
Flugorna fick göra det som bananflugor gör mest, nämligen äta och para sig. Men i en del av bananflugorna hade forskarna manipulerat arvsmassan, så att flugorna hade många små skadliga mutationer i sina gener. Mutationerna hade en negativ påverkan hela livet och bidrog till att individernas kroppar var lite sämre på att omvandla mat till användbar energi. Så även om alla bananflugorna hade tillgång till samma mat och kunde äta lika mycket, var de manipulerade flugorna i sämre kondition.
Åldern inte lika viktig som god kondition För att få para sig med honorna behövde de åldrande hannarna konkurrera ut unga hannar. Det visade sig, som väntat, att hannarna som var i god kondition var relativt bättre på det än de som var i sämre kondition, oavsett hur gamla de var. Hannarnas reproduktiva åldrande sjönk dock i samma takt, oberoende av om de var i bra eller i sämre form.
För honorna såg det annorlunda ut. Tidigt i livet var det ingen skillnad på antalet ungar producerade av honor i god kondition, som kunde utnyttja resurserna bättre, jämfört med de muterade honorna som var i sämre kondition. Däremot åldrades de båda grupperna olika fort. Ju äldre honorna blev, desto fler ungar fick honorna som var i bra form jämfört med sina mindre lyckligt lottade artfränder. Fyndet ligger i linje med att det anses vara tillgången på resurser, till exempel energi från födan, som begränsar hur många ungar honorna kan få.
– Resultaten visar att sexuellt urval bidrar till skillnaderna mellan könen i reproduktivt åldrande. Det beror förmodligen på att honor i god kondition, som har bra tillgång till näring, investerar de extra resurserna i att underhålla sin kropp så att de kan fortsätta få ungar längre upp i åldrarna. Hannar verkar däremot oberoende av kondition lägga en stor del av sina resurser på att omedelbart försöka säkra parningstillfällen, säger Martin Brengdahl.
Forskarna tror att sambandet gäller för fler arter än bananflugan, men att det kan vara skillnad mellan djurslag hur åldrandet påverkas när resurserna begränsas.
– Jag såg hur solvinden böjde av lite när den träffade kometens atmosfär vilket var förväntat men när den böjt av 90 grader så var det mer än jag förväntat mig, säger Etienne Behar, som arbetat med data från ett instrumentet, Ion Composition Analyser, ICA. som är utvecklat vid IRF i Kiruna.
Med ICA kan forskarna mäta hastighet och massa hos joner i kometens atmosfär. Genom atmosfären strömmar en elektriskt laddad gas, solvinden, med en hastighet av ungefär 400 km/s. Solvinden och kometens atmosfär påverkar varandra.
Hålighet i solvinden
– Riktigt förvånad blev jag när solvinden böjdes av ännu mer och började röra sig tillbaka mot solen. Strax därefter försvann solvinden från den plats där Rosetta befann sig. Det hade uppstått en hålighet i solvinden, en så kallad magnetosfär, berättar Etienne Behar.
Rymdfarkosten Rosetta sköts upp 2004 och kom tio år senare fram till kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko som då befann sig långt bort från solen mellan Mars och Jupiters banor.
Rosetta följde kometen i dess avlånga bana medan den rundade solen för att sedan bege sig utåt i solsystemet igen. Mätningarna avslutades i samband med en planerad kraschlandning på kometytan den 30 september 2016.
– Det är sedan tidigare känt att magnetosfärer bildas runt kometer som sedan försvinner igen med jämna mellanrum av ett tidsintervall på ungefär ett år eller två men före mina studier från Rosetta var det mindre känt exakt hur det sker, säger Etienne Behar.
Fysikalisk modell för hur magnetosfären uppstod
Magnetosfärer uppstår runt planeter och andra objekt i solsystemet och Rosettas mätningar gav Etienne möjligheten att se hur en magnetosfär gradvis uppstår runt en komet. Magnetosfärer är viktiga för hur solvinden kan påverka en planets atmosfär, men även för fenomen som norrsken, magnetiska stormar och strålningsbälten.
– Mätningarna räckte inte för att förstå vad som hände så jag började titta på olika modeller för att komplettera mätningarna. Min första modell skulle illustrera hur det kunde se ut när solvinden påverkades av kometens atmosfär men när jag bearbetat den ytterligare insåg jag att det var möjligt att göra en enkel fysikalisk modell som kunde förklara vad jag såg, och hur magnetosfären uppstod, säger Etienne Behar.
Etienne Behar påbörjade sina doktorsstudier när Rosetta kommit fram till kometen i augusti 2014. Studierna har möjliggjorts tack vare tidigare kollegors många års förberedande arbete av instrumentet ICA och Rosetta. Den första vetenskapligt ansvariga för instrumentet och den ansvariga ingenjören och programmeraren som skrivit all programvara för instrumentet är numera pensionerade.
Viktiga för fenomen som norrsken
Magnetosfärer uppstår runt planeter och andra objekt i solsystemet och Rosettas mätningar gav Etienne möjligheten att se hur en magnetosfär gradvis uppstår runt en komet. Magnetosfärer är viktiga för hur solvinden kan påverka en planets atmosfär, men även för fenomen som norrsken, magnetiska stormar och strålningsbälten.
Han påbörjade sina doktorsstudier när Rosetta kommit fram till kometen i augusti 2014. Studierna har möjliggjorts tack vare tidigare kollegors många års förberedande arbete av instrumentet ICA och Rosetta. Den första vetenskapligt ansvariga för instrumentet och den ansvariga ingenjören och programmeraren som skrivit all programvara för instrumentet är numera pensionerade.
Luften möter ett ökat motstånd när den närmar sig staden, vilket gör att en del av luften kommer att strömma över och runt staden istället. Den rena luften lägger sig ovanför husen. Forskarna undersöker möjligheterna att leda ner luften och hur man kan göra det genom varierande höjd på husen och variation i gatubredder.
Kan späda ut luftföroreningar – Då ökar möjligheten att få ner den rena luftströmmen och späda ut föroreningar, säger Mathias Cehlin, professor i inomhusmiljö vid Högskolan i Gävle.
Om staden är kompakt med en hög bebyggelse kan inte den rena luften komma ner till marknivån, eller så bildas ofta virvlar som har en ackumulerande förmåga.
– Det kan man se nu på hösten då bladen hålls kvar i sådana virvlar. Det är precis samma med luftströmning med föroreningar, virvlarna gör att de ackumuleras och får högre och högre koncentration och det vill man inte ha.
Vindtunneln på Högskolan i Gävle
För att få bra luftkvalitet både utomhus och inomhus vill forskarna få ner den rena luften till gatunivå. Byggnader tar sin ventilationsluft från stadsluften och problemet är att luften där ofta är smutsig.
– I Sverige brukar vi säga att vi ventilerar byggnaderna med ren luft, men när det gäller storstäder så är det ju inte ren luft vi får in utan det är förorenad luft.
Metoder för att utveckla ventilationen Forskarna ser staden som en byggnad med taklösa rum och använder samma teknik för att mäta ventilation av stadens rum som byggnaders rum. Sedan tidigare har de utvecklat metoder för att mäta ventilationen i byggnader som har en komplicerad strömning.
– Det inträffar till exempel ofta att luften och föroreningar kommer tillbaka till området de kom från. Inom byggnadsventilation kan vi hantera sådana komplicerade situationer, kunskaper som vi under lång tid utvecklat i samarbete med forskare från Japan, Kina och Europa.
De ska nu skapa grunden för arbetsmetoder för bedömning av luftkvalitet som tar hänsyn till hur staden är byggd, stadsdelar kommer att byggas, och där staden ses som ett byggnad bestående av rum.
– Vi vill ta fram enkla verktyg som ska kunna användas av stadsplanerare vid jämförelse av olika alternativ för utformning av stadsdelar.
Fel träd kan hindra luften att passera Till sin hjälp har gävleforskarna en vindtunnel samt en modellstad i Guangzhou i Kina med 3300 byggnader som man kan stuva om för att prova olika utformning.
– Vi samarbetar även med forskare från Italien som är experter på träd och parkers betydelse.
Modellstaden i Guangzhou, Kina
Träd är normalt väldigt positivt, de dämpar solstrålning, har en skuggande effekt och kyler ner städer, de tar upp smuts och filtrerar.
– Men om det är väldigt trånga gator och mycket biltrafik så kan de ackumulera föroreningar och ge högre koncentrationer och det blir också motstånd för ren luft att passera. Så man får se upp och fundera vilken typ av träd man planterar, när det är trångt och höga hus, säger Mathias Cehlin.
En färsk studie som presenteras i tidskriften Nature Communications visar hur innerörat bearbetar talljud, något som hittills varit okänt. Bakom upptäckten står forskare från bland annat Linköpings universitet, Danmark, USA, England och Indien.
–Talljudet i innerörat består av två komponenter. Den ena komponenten är detaljvariationen i ljudet. Den andra komponenten är de yttre kanterna i talljudet, det så kallade höljet, säger Anders Fridberger, professor i neurovetenskap vid Linköpings universitet och en av artikelns två huvudförfattare.
Höljet viktigt för att uppfatta tal Höljet, som varierar relativt långsamt, kan betraktas som den övergripande strukturen i talsignalen. Forskare har tidigare visat att det är höljet som är viktigast för att uppfatta vad någon säger.
– Men vad man tidigare inte vetat är hur innerörat avkodar talsignalens hölje. Det är det vi tagit reda på och det är en ny upptäckt, säger Anders Fridberger.
Innerörat alstrar små elektriska strömmar varje gång det kommer in ljud i det, det omvandlar ljud till elektriska signaler som leds vidare till hjärnan. Genom att lägga in små elektroder i hörselgången hos försökspersoner, och även placera elektroder nära hörselsnäckan hos patienter som opererats, har forskarna kunnat registrera innerörats kodning av talliknande ljud.
Ger upphov till elektriska signaler Genom upptäckten har forskarna förstått att talsignalen ger upphov till en särskild sorts elektriska signaler till hjärnan. De signalerna skiljer sig från de signaler som uppkommer från andra typer av ljud.
–Det är både märkligt och oväntat, säger Anders Fridberger.
Forskarnas upptäckt är en viktig pusselbit för att förstå hur innerörat fungerar. Innerörat är inbäddat i ett tjockt ben och därför svåråtkomligt och komplicerat att studera. Därför är det idag svårt att diagnostisera exakt var i innerörat en skada finns.
–Vi tror att vår upptäckt på sikt kan förbättra diagnostiken för olika hörselrubbningar, det finns ett stort behov av att förbättra den. Men mycket arbete återstår, säger Anders Fridberger.
Artikeln: “A mechanoelectrical mechanism for detection of sound envelopes in the hearing organ”, Alfred Nuttal, Anthony J Ricci, George Burwood, James M Harte, Stefan Stenfelt, Per Cayé-Thomasen, Tianying Ren, Sripriya Ramamoorthy, Yuan Zhang, Teresa Wilson, Thomas Lunner, Brian C J Moore och Anders Fridberger, (2018), Nature Communications, publicerad online 9 oktober 2018, doi: 10.1038/s41467-018-06725-w
Eftersom Rift Valley-feberviruset är starkt smittsamt behövs hög säkerhet vid laboratorietest och man behöver därför andra sätt att göra en första sortering av vilka ämnen som är värda att analysera vidare.
Umeåforskaren har studerat hela 28 437 kemiska föreningar som skulle kunna fungera mot Rift Valley-feberviruset i celler.
Fruktat myggburet virus
– Behovet av att utveckla nya medel mot Rift Valley-feber är akut, Koushikul Islam, som har utvecklat en metod för att identifiera det kemiska ämnen som hämmar Rift Valley-feberinfektion.
Rift Valley-feber är en virussjukdom som för närvarande finns i Afrika och på den arabiska halvön vilken orsakar svåra konsekvenser för människor och djur i drabbade länder. Sjukdomen kan leda till allt från influensaliknande symtom till blödarfeber och död. RVF-viruset sprids via mygg eller annan kontakt med smittade djur.
Vid genomgången hittade han flera kemiska föreningar som var intressanta att studera närmare i laboratoriet. En förening plockades ut med särskilt goda virushämmande egenskaper, kallad förening 1. Och genom att göra om i den utplockade molekylens struktur, skapat en ny molekyl med samma goda antivirala effekt som den ursprungliga – men avskaffat all toxisk effekt på de celler som Rift Valley-feberviruset angriper.
Den nya föreningen är inte toxisk för värdcellerna i kroppen ens vid höga koncentrationer, enligt forskaren.
– Vi fortsätter att forska på den här kemiska föreningen som ser lovande ut, för att mer exakt förstå hur den verkar. På sikt kan det leda fram till läkemedel mot Rift Valley-feberviruset, säger Koushikul Islam.
– Att det finns en koppling mellan metabola faktorer och tjocktarms- och ändtarmscancer oavsett vilka de exakta cellförändringarna är, innebär att förebyggande åtgärder troligtvis skulle ha effekt för att minska alla undertyper av cancer i tjocktarm och ändtarm, säger Robin Myte, doktorand vid Institutionen för strålningsvetenskaper vid Umeå universitet.
Inte bara en sjukdom utan flera Att livsstilsfaktorer, som övervikt och relaterade tillstånd, ökar risken för att utveckla tjocktarms- och ändtarmscancer är känt. Men, tydliga riskfaktorer har varit svåra att identifiera. En delförklaring till detta skulle kunna vara att tjock- och ändtarmscancer inte är en sjukdom, utan flera, med sina egna riskfaktorer. Inom cancerforskningen riktas alltmer uppmärksamhet mot vilken betydelse olika molekylära egenskaper i tumören har för prognos och behandling. Forskning om olika undertyper av tjocktarms- och ändtarmscancer har redan lett till att patienter med olika undertyper av sjukdomen med specifika molekylära egenskaper kan ges olika behandlingar, men huruvida dessa olika undertyper också är förknippade med olika riskfaktorer har varit oklart.
I sin avhandling har Robin Myte studerat data och blodprover från ett stort antal individer som deltagit i hälsoundersökningar i Västerbotten. Dessa individer har han följt via register i upp emot 30 år, och på så sätt kunnat jämföra om metabola riskfaktorer så som kroppsmasseindex, BMI, och andra faktorer eller blodnivåer av olika proteiner och vitaminer skiljer sig hos personer som senare i livet utvecklade tjocktarms- och ändtarmscancer med personer som inte utvecklade cancer.
– Vi har även gått ett steg längre och analyserat tumörvävnad från cancerpatienterna för ett antal molekylära egenskaper. Det ger en unik möjlighet att undersöka relationer mellan riskfaktorer och risken för olika undertyper av sjukdomen definierade av molekylära egenskaper hos tumören, för att se om tjock- och ändtarmscancer kan betraktas som en sjukdom eller flera sjukdomar med olika riskfaktorer, säger Robin Myte.
Livsstilsfaktorer bakom ökad risk för cancer Avhandlingen visar att individer som senare utvecklade cancer hade högre BMI, blodfetter, blodtryck och avvikande nivåer på olika vitaminer och andra ämnen i blodet jämfört med individer som inte utvecklade cancer. Dessa skillnader var liknande oavsett cancertyp.
Tidigare studier på etablerade riskfaktorer för tjocktarms- och ändtarmscancer och molekylära undertyper av sjukdomen har visat att rökning verkar vara kopplat till risken för en specifik typ av sjukdomen, medan resultaten från studier på övervikt har varit oklara. Studier på andra metabola faktorer, som blodfetter, insulinresistens eller olika vitaminer i blodet, har inte tidigare gjorts. Kolorektalcancer, det vill säga cancer i tjocktarm och ändtarm, är den tredje vanligaste cancerformen i Sverige efter bröstcancer och prostatacancer. Årligen drabbas cirka 6 000 svenskar av sjukdomen.
Kontakt:
Robin Myte, Institutionen för Strålningsvetenskaper vid Umeå universitet, robin.myte@umu.se
Allt fler konsthallar och konstmuseer växer fram utanför storstäderna. Vad beror det på och vad driver de personer som ligger bakom dessa?
– Vi ser bland annat att platsen och arkitekturen spelar en stor roll, berättar Lars Lindkvist som tillsammans med David Calås, doktorand i företagsekonomi, skrivit boken ”Avtryck – Kulturentreprenörer, konsthallar och mecenater”.
Vi har intervjuat initiativtagarna till arton nya konsthallar och museer, såsom Galleri Tornedalen i norr, över Vandalorum i Värnamo, Ljungbergmuseet i Ljungby, VIDA på Öland, till Wanås Konst i söder. Gemensamt för entreprenörerna är att de likt äldre tiders mecenater tillför privat kapital i konst- och kulturverksamhet. Det handlar också om självförverkligande och en livsstil, en stark önskan om att göra avtryck och att ge tillbaka till samhället.
Enligt Lars Lindkvist och David Calås är andra kännetecken: entreprenörskap i par, ett starkt personanknutet engagemang, att det finns en tät och nära kontakt med konstnärerna och balansgång mellan konst och kommers. I sin forskning har de också jämfört privata satsningar med de offentliga och ser de båda som komplement till varandra. Ett delaktigt näringsliv och icke-offentliga satsningar inom konsten ska ses som en berikande faktor – inte en ersättning. De offentliga satsningarna behövs också.
Men vad är det då som skiljer kulturentreprenören från andra entreprenörer?
– Kulturentreprenörskap handlar inte främst om att profitera på konsten, utan om skapandet av kulturella värden, förklarar David Calås. Däremot är en av många utmaningar för kulturentreprenörer att skapa ekonomiska former för verksamheten, annars kan de inte försäkra sig om dess bärkraft och långsiktighet.
– En utmaning för blivande kulturentreprenörer är att vinna legitimitet för sina satsningar och skapa en förståelse för de estetiska, ekonomiska och samhälleliga värdena. Här är det viktigt att entreprenören visar på möjligheterna för kommunmedborgarna, att verksamheten är närande och inte tärande, säger Lars Lindkvist. Ett kontinuerligt, kommunalt engagemang är viktigt.
Konsten att fånga en dröm
Med start den 18 november 2018 visas dokumentärserien ”Konsten att fånga en dröm” på SVT om kulturentreprenören Gunhild Stensmyr och hennes arbete med att skapa en konsthall i Vitsaniemi i Tornedalen. David Calås har följt hennes arbete för sitt avhandlingsarbete.
Katalysatorer används för att underlätta kemiska reaktioner. De flesta tänker på avgasrening, men katalysatorer används inom en rad olika områden i samhället. Det har uppskattats att mer än 90 procent av alla kemikalier och bränslen tillverkas med katalysatorer. Oavsett i vilket sammanhang de används, bygger katalys på komplexa atomära processer. I den nya studien från Chalmers har fysikforskarna samarbetat för att lägga en ny bit i katalyspusslet. De har använt både avancerad, högupplöst elektronmikroskopi och en ny typ av datorsimuleringar.
– Det är fantastiskt att vi har lyckats tänja på gränserna och kunnat uppnå en sådan precision med elektronmikroskopi. Vi kan se exakt var och hur atomerna sitter i en struktur. Genom att ha pikometer-precision, det vill säga en precision som är en hundradel av en atom, kan vi på sikt förbättra materialegenskaperna och därmed den katalytiska prestandan, säger Torben Nilsson Pingel, forskare på institutionen för fysik på Chalmers och en av författarna till den vetenskapliga artikeln.
Elektronmikroskopi
Elektronmikroskopi är ett samlingsnamn för olika typer av mikroskopi där man använder elektroner i stället för elektromagnetisk strålning för att få fram bilder av mycket små objekt. Med hjälp av denna teknik kan man komma förbi det synliga ljusets upplösningsgräns, vilket gör det möjligt att studera enskilda atomer. Det finns olika typer av elektronmikroskop, till exempel transmissionselektronmikroskop (TEM), sveptransmissionselektronmikroskopi (STEM), svepelektronmikroskop (SEM) och kombinerat fokuserat jonstråle och SEM (FIB-SEM).
Genom sitt arbete har han och kollegorna lyckats visa att pikometersmå förändringar av atom-avstånden i metalliska nanopartiklar påverkar den katalytiska aktiviteten. Det är nanopartiklar av platina som forskarna har studerat. Experimenten har gjorts med hjälp av sofistikerade elektronmikroskop i Chalmers materialanalyslaboratorium. Genom metodutveckling av Andrew Yankovich har forskarna kunnat förbättra precisionen, och kan nu till och med nå ner till subpikometer-precision.
– Våra metoder är inte bundna till något särskilt material, utan bygger på generella principer som går att applicera på olika katalytiska system. När vi kan designa materialen bättre kan vi få både mer energieffektiva katalysatorer och en renare miljö, säger Eva Olsson, professor på institutionen för fysik på Chalmers.
Små ändringar i atomavstånd påverkar katalys
Arbetet har utförts på Kompetenscentrum katalys på Chalmers. För att kunna studera hur små förändringar av atomavstånd verkligen påverkar katalysprocessen har Mikkel Jørgensen och Henrik Grönbeck gjort avancerade datorsimuleringar på det nationella datacentrum som finns på Chalmers. Med hjälp av informationen från mikroskopen har det varit möjligt att se exakt hur den katalytiska processen påverkas av små ändringar i atomavstånd.
– Vi har utvecklat en ny metod för att göra simuleringar för katalytiska processer på nanopartiklar. Eftersom vi har kunnat använda verkliga värden i vår beräkningsmodell kan vi se hur reaktionen kan optimeras. Katalys är ett betydelsefullt teknikområde, så varje förbättring är ett viktigt framsteg – både ekonomiskt och miljömässigt, säger Henrik Grönbeck, professor på institutionen för fysik på Chalmers.
Datorsimuleringarna har utförts på Chalmers Centre for Computational Scientific and Engineering – C3SE, som är ett centrum för vetenskapliga och tekniska beräkningar vid Chalmers. C3SE är ett av sex centrum i det nationella metacentrumet Swedish National Infrastructure for Computing (SNIC).
Kontakt:
Eva Olsson, professor, institutionen för fysik, Chalmers, 031-772 32 47, eva.olsson@chalmers.se Henrik Grönbeck, professor, institutionen för fysik, Chalmers, 031-772 29 63, henrik.gronbeck@chalmers.se
Forskningsinfrastrukturen på Chalmers
På Chalmers materialanalyslaboratorium (CMAL) finns avancerade instrument för materialforskning. Laboratoriet ligger formellt under institutionen för fysik men är öppet för alla forskare från universitet, institut och industri. Experimenten i den här studien har gjorts med hjälp av avancerade och högupplösta elektronmikroskop – i det här fallet så kallade transmissionselektronmikroskop (TEM). Stora investeringar har nyligen gjorts för att laboratoriet ska ligga i framkant när det gäller materialforskning. Totalt handlar det om utrustning för 66 miljoner kronor, varav forskningsfinansiären Knut och Alice Wallenbergs stiftelse har bidragit med hälften.
– Vi dricker fler kalorier än många tänker på, säger Henrik Scander, doktorand i måltidskunskap vid Örebro universitet.
Han tror att restaurangbranschen kan bidra till nya vanor som är både hälsosammare och gör att mat och dryck smakar gott.
– Män får i sig mest energi från dryck. De dricker mycket läsk, mjölk och öl. Kvinnor dricker mer te och vatten, säger Henrik Scander, som nyligen gjort två studier om dryckesvanor och hur vi kombinerar mat och dryck.
Fokus på svenska folkets dryckesvanor
Han har använt Livsmedelsverkets senaste undersökning i serien Riksmaten som underlag. Nästan 1 800 personer deltar och rapporterar vad de äter och dricker – under olika dagar och under olika tider på året för att få en bra spridning. Henrik Scander har särskilt fokuserat på vad svenskar dricker.
– Vi dricker till exempel mer juice idag än tidigare. Det är jättegott men när du pressar frukt får du främst i dig vatten och socker. Dessutom kan du dricka 10 äpplen utan att bli mätt.
– Svenskarna har också tagit efter vanan i Medelhavsländerna att dricka ett glas vin på vardagskvällarna.
Problemet är att svenskarna samtidigt fortsätter dricka stora mängder på helgerna. Det gör att 25 procent, eller en av fyra svenskar, konsumerar för mycket alkohol.
Sommelieren har viktigt roll att spela
Henrik Scander, som själv har en bakgrund som sommelier, anser att restauranger har en viktig roll att spela.
– Våra vanor påverkas av hur andra gör. Vi kan redan se hur restauranger i högre utsträckning har börjat ta fram dryckespaket med alkoholfria alternativ. Tidigare var det ett glas vin till varje rätt som gällde.
– Nu läggs större omsorg på att ta fram fina teer, must och egensmaksatt vatten för att kombinera med maten. Kunder ska känna att de får samma värde, men hälsosammare alternativ. Detta är också något som är väl integrerat i vår sommelierutbildning.
Sommelierna har kunskap om hur vi på bästa sätt kan kombinera mat och dryck för att det ska smaka bra. Därför har de en möjlighet att få oss att gå ifrån traditionella kombinationer: vitt vin till fisk, rött vin till det röda köttet eller läsk med pizza.
– När vi tittar på hur mycket energi vi får i oss hamnar ofta drycken i skymundan. Mina studier visar att det behöver lyftas fram och att vi behöver hitta nya kombinationer, säger Henrik Scander.
