Honungsbin (Apis mellifera) är enormt viktiga för mänskligheten, och omfattande förluster av honungsbisamhällen de senaste åren oroar. En tredjedel av våra livsmedel är beroende av bins och andra insekters pollinering av frukter, nötter och grönsaker, samtidigt som honungsbin hotas av sjukdomar, klimatförändringar och skötselmetoder. För att kunna möta dessa utmaningar är det viktigt att förstå honungsbinas utveckling och hur de är anpassade till olika miljöer.

– Vi har använt den senaste tekniken inom genforskningen, och har identifierat oväntat höga nivåer av genetisk mångfald i honungsbin. Till skillnad från andra domesticerade arter verkar människans hantering av honungsbin ha lett till förhöjda nivåer av genetisk variation då bin från olika delar av världen har blandats. Resultaten kan också tyda på att inavel inte är en viktig orsak till de globala förlusterna av bisamhällen, säger Matthew Webster, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi, Uppsala universitet.

Ett annat oväntat resultat var att honungsbin verkar komma från en forntida linje av bin från Asien för runt 300.000 år sedan, som snabbt spreds över Europa och Afrika. Detta står i kontrast till tidigare forskning som tytt på att honungsbin har sitt ursprung i Afrika.

– Det evolutionära träd som länkar samman genomsekvenserna stöder inte honungbiets ursprung i Afrika, vilket ger oss helt nya insikter om hur honungsbin spreds och anpassade sig till livsmiljöer i hela världen, säger Matthew Webster.

I mönstren för genetisk variation hos bina finns signaler som tyder på stora cykliska svängningar i populationsstorlek. Detta speglar historiska mönster av istider, och tyder på att klimatförändringarna kraftigt påverkat honungsbipopulationer historiskt.

– Bipopulationen i Europa verkar ha minskat under istider medan de afrikanska populationerna samtidigt har expanderat, vilket tyder på att de afrikanska miljöförhållandena var mer gynnsamma då, säger Matthew Webster.

I gener som är viktiga för anpassning till faktorer som klimat och patogener identifierade forskarna också specifika mutationer, till exempel sådana som har med morfologi, beteende och medfödd immunitet att göra.

– Studien ger nya insikter om evolution och genetisk anpassning som kommer att hjälpa oss att undersöka biologiska mekanismer bakom sjukdomsresistens och anpassning till klimat, kunskap som kan vara avgörande för att skydda honungsbin i en snabbt föränderlig värld, säger Matthew Webster.

Referens: ”A worldwide survey of genome sequence variation provides insight into the evolutionary history of the honeybee Apis mellifera”, Nature Genetics’s, DOI: 10.1038/NG.3077.  Wallberg et al.

Science for Life Laboratory (SciLifeLab) är ett center för molekylära biovetenskaper med fokus på forskning inom hälsa och miljö. Centret kombinerar teknisk expertis och avancerade instrument med ett brett kunnande inom transnationell medicin och molekylär biovetenskap. SciLifelab är en nationell resurs och ett samarbete mellan fyra universitet: Karolinska Institutet, Kungliga Tekniska högskolan, Stockholms universitet och Uppsala universitet.

Två av de krav Trafikverket ställer på vägräcken i Sverige handlar om höjd och lutning. Vägräckena får inte luta mer än 5 grader och inte vara lägre än 45 centimeter.

Varför? Och vad innebär det när ett räcke är för lågt eller lutar för mycket?

Det är Trafikverkets vägutrustningsspecialister Hans Holmén och David Björklöf som sökt svar på frågan hur funktionen hos stålbalksräcken påverkas över tid.

I projektet har man gjort samma tester som när ett nytt räcke ska godkännas. Ett godkänt räcke ska klara av att en stor personbil på 1 500 kilo träffar det med en hastighet på 110 kilometer i timmen. Då ska räcket ge med sig något, men inte för mycket. Samtidigt får bilen inte studsa tillbaka ut på vägbanan.

Resultatet av studien visar att ett nedsjunket räcke eller ett räcke som lutar för mycket kan få allvarliga följder. I vissa fall kan räcket fungera som en språngbräda. Den allra värsta kombinationen är när räcket både lutar och är lågt.

Trafikverkets entreprenörer inventerar och dokumenterar regelbundet vägräckenas tillstånd. Den nya forskningen kommer att underlätta bedömningen av när ett räcke ska bytas ut eller justeras.

Enligt Hans Holmén har det inte gjorts den här typen av tester med fordon någon annanstans i världen. I USA har man gjort olika försök med skadade räcken, men då har man använt en pendel istället för ett fordon.

Forskare vid Umeå universitet och Sveriges lantbruksuniversitet bekräftar detta experimentellt i en studie som publiceras i tidskriften Nature Communications.

– Vår studie är den första som kan presentera data på hur stora de här skillnaderna är. En slutsats vi kan dra är att det metylkvicksilver som bildas i marken och transporteras ut till kustområdena med avrinning ackumuleras effektivt i plankton och utgör en större källa till metylkvicksilver i fisk – och därmed också exponering för människor – än vad man tidigare trott, säger Erik Björn, docent på kemiska institutionen vid Umeå universitet och ledare för forskningsprojektet.

Kvicksilver förekommer i miljön till största del som oorganiska fasta former (mineraler) och i elementär form (som tidigare använts i termometrar). En liten del av detta kvicksilver omvandlas av bakterier i främst syrefattiga jordar och sediment till metylkvicksilver, ett nervgift som anrikas i vattenekosystemens näringsvävar till så höga koncentrationer i fisk att det utgör ett hot mot människors hälsa och vår miljö.

Att få ner halten metylkvicksilver i fisk genom att reducera utsläppen av kvicksilver från till exempel förbränning av fossila bränslen och småskalig guldutvinning är ett internationellt högt prioriterat miljömål. Den första internationella överenskommelsen nåddes dock så sent som förra året under ledning av FNs miljöprogram. Hur snabbt halterna i fisk kan förväntas sjunka om utsläppen kan minskas beror till stor del på hur stor andel av metylkvicksilver i fisk som kommer från kvicksilver som nyligen släppts ut till miljön jämfört med de ”pooler” som under lång tid ackumulerats i sediment och jordar. Detta har tidigare varit oklart eftersom kunskap om de olika poolernas tillgänglighet för bildning och bioackumulering av metylkvicksilver har saknats. Experimentellt är det en stor utmaning att ta fram den typen av data.

Erik Björn och hans forskargrupp har använt en nyutvecklad metodik med isotopanrikat kvicksilver i avancerade experimentsystem på mesokosm-laboratoriet vid Umeå marina forskningscentrum. Med hjälp av isotopmetodiken har forskarna kunnat simulera olika biogeokemiska ”pooler” av kvicksilver med avseende på deras kemiska struktur och fördelning i ekosystemen. Dessa har sedan använts i experimentella slutna modellekosystem med intakta sedimentproppar och bräckvatten i mesokosm-anläggningen, vilken består av 12 stycken fem meter höga rör där ljus och temperatur kan detaljstyras.

De data forskargruppen tagit fram är viktiga för att kunna utveckla tillförlitliga modeller för kvicksilvers kretslopp i miljön.

– Vi tror att studien kommer att få stor betydelse för nästa generation biogeokemiska modeller för kvicksilver, och framför allt för att förutse hur ändrade utsläpp av kvicksilver, klimatförändringar och olika typer av markanvändning i vattendragens tillrinningsområden kan påverka halterna av metylkvicksilver i fisk, säger Erik Björn.

FAKTA
Studien har utförts av forskare vid Umeå universitet och Sveriges lantbruksuniversitet med expertkunskap inom analytisk kemi, biogeokemi, marin kemi och ekologi.

Forskningen har i huvudsak finansierats av Vetenskapsrådet, Kempestiftelserna, Knut & Alice Wallenbergs Stiftelse, karriärbidrag till Erik Björn från Umeå universitet, Sveriges lantbruksuniversitet och Umeå marina forskningscentrum.

Sekretariatet finns i Malmö och drivs av Research Match på uppdrag av VINNOVA. Det ska hjälpa svenska företag som vill delta när anläggningarna gör upphandlingar av utrustning, varor och tjänster. Upphandlingarna kan innefatta alltifrån högteknologisk utrustning och byggprojekt till leveranser av enklare varor och tjänster. Det nya sekretariatet ska också medverka till att företag i Sverige utnyttjar anläggningarna för forskning i större utsträckning.

Exempel på forskningsanläggningar det handlar om är European Spallation Source, ESS, och MAX IV i Lund, men även om anläggningar som finns i andra länder såsom CERN och European Space Observatory (ESO).

– Sverige investerar betydande belopp i dessa stora forskningsanläggningar, men  svenska företag har varit underrepresenterade jämfört med företag i andra länder när det gäller att utnyttja de forsknings- och affärsmöjligheter som anläggningarna ger. Den funktion vi nu har startat ska bidra till att ändra på det, säger Charlotte Brogren, generaldirektör för VINNOVA. 

Hemsida (under uppbyggnad): www.researchmatch.se

– Man har länge känt till att bakterier i världshaven fungerar som nedbrytare, likt svampar och andra mikroorganismer i jorden, berättar Jarone Pinhassi, docent i marin mikrobiologi vid Linnéuniversitetet. Men att de tack vare det ljuskänsliga pigmentet proteorodopsin också effektivt fixerar koldioxid är en nyhet.

Världshaven spelar en avgörande roll i kolets globala kretslopp. I första hand genom att binda stora delar av den koldioxid vi människor producerar genom förbränning av fossila bränslen. Men också genom den fotosyntes som mikroskopiska alger, växtplankton, utför i havens solbelysta ytvatten. Denna fotosyntes beräknas dagligen binda kring 72 miljoner ton kol. Nu visar forskarna vid Linnéuniversitetet att även bakterier med proteorodopsin kan fixera stora mängder koldioxid: upp till 30 % av cellmaterialet i bakterierna som växer i ljus kommer från koldioxid.

– Vi har tidigare tänkt att bakteriernas utnyttjande av solljus fungerar som ett näringstillskott, ett tillägg, säger Jarone Pinhassi. Men våra genetiska analyser av bakterier i haven visar att solljuset direkt styr hur centrala delar av ämnesomsättningen hos bakterierna fungerar.

Det finns i runda tal kring 1 miljard bakterier per liter havsvatten, som ständigt är aktiva. Sedan proteorodopsin upptäcktes år 2000 har studier visat att hälften av bakterierna i havet har pigmentet. Jarone Pinhassi och hans forskarlag har tidigare funnit att bakterier med proteorodopsin kan växa bättre i ljus än i mörker och att bakterier med pigmentet även överlever svältperioder bättre i ljus. De nya resultaten visar att dessa egenskaper är direkt kopplade till mekanismer som regleras genetiskt.

– En lockande tanke är att utnyttja marina bakteriers förmåga att hushålla med solljus och koldioxid för bioteknologiska tillämpningar, säger Jarone Pinhassi. Att i slutändan utnyttja kunskapen om bakteriers koldioxidfixering och ämnesomsättning inom ramen för utvecklingen av miljövänlig och förnyelsebar energiproduktion vore fascinerande.

FAKTALäs hela artikeln som publiceras i veckan på hemsidan för Proceedings of the National Academy of Sciences USA:

Jarone Pinhassi är forskningsledare för en av Linnéuniversitets spetforskningsgrupper: Linnaeus Univercity Centre for Ecology and Evolution in Microbial model Systems. Läs mer om Eemis.