naturvetare förändrar samhället före och efter

Transkript

1 naturvetare förändrar samhället före och efter 1

2 Utgivare: Naturvetarna Redaktör: Frida Lawenius Text: Kim Bergström, Lennart Köhler/Ord & Vetande Form och layout: Katarina Bengtsson, Jacob Blomqvist Tryck: Norra Skåne Offset AB 2009 Bilder: Colourbox, SPL samt IBL 2

3 Innehållsförteckning Introduktion...4 Miniatyriseringen förändrar samhället...5 Före och efter. Från isolering till masskommunikation...10 Före och efter. Från laser till elektronikrevolution...11 Före och efter. Från elektriska urladdningar till röntgen...12 Före och efter. Från partikelkrock till diagnos...13 Genetiken förändrar samhället...14 Före och efter. Från ärtor till personliga läkemedel Före och efter. Från vattenbrist till osmos...18 Före och efter. Från stratosfär till politisk hetluft...19 Före och efter. Från krossat blötdjur till fantastiskt verktyg...20 Hjärnforskningen förändrar samhället...21 Före och efter. Från mögel till penicillin...25 Före och efter. Från koma till normalt liv...26 Naturvetenskapen i teknikens tjänst

4 Med utgångspunkt i några av de Nobelpris som delats ut i fysik, kemi och medicin tar vi med dig på en resa i tiden för att visa hur samhället påverkats. Natur vetarna och den forskning de bedriver har större betydelse för ditt liv än vad du kanske tror. Grundforskning beskrivs ofta som nyfikenhetsforskning. Tanken är att det är nyfiken heten som driver forskaren, men det betyder inte att forskningen i sig är världs frånvänd eller icke-produktiv. Sanningen är den, att det ganska sällan finns tydliga frågor till de problem vi i slutändan vill lösa. Frågorna blir ofta inte uppenbara, förrän vi vet tillräckligt mycket. Ofta kan det som sker inom ett område totalt revolutionera ett annat. Flera Nobelpris i fysik har till exempel haft en enorm medicinsk betydelse. Gränser har med andra ord alltid överträtts inom naturvetenskapen och idag börjar de suddas ut. Först nu vet vi tillräckligt för att kunna börja ta oss an helheten. Vi har nyfikenheten att tacka för mycket av det som vi idag tar för givet. Låt oss unna också våra barn och barnbarn nya, fantastiska framsteg genom att satsa på grundforskning idag. 4

5 Miniatyriseringen förändrar samhället I dag går de inte att se längre, ens med förstoringsglas. Trots det påverkar transistorerna i stort sett varenda minut av våra liv. De har sitt ursprung i några fysikers önskan att ta reda på varför vissa material samtidigt kunde vara och inte vara elektriska ledare. Tänk tillbaka på Sverige för 20 år sedan. Det fanns släpbara biltelefoner med tunga batterier. Det fanns persondatorer, men inte i varje hem. Internet var ett okänt begrepp. Tänk tillbaka ytterligare ett halvt sekel. En dator var uppbyggd av radiorör. Transistorn var ännu inte upptäckt. Elektroniska apparater var stora och otympliga. Vi kan lätt konstatera att mycket har hänt sedan dess. I dag har de flesta vuxna i Sverige en mobiltelefon. Datorerna finns i stort sett i varje hem. Elektroniken har blivit så liten och smidig att vi ibland inte ens märker att den finns där. Mycket runt omkring oss har påverkats av den extrema miniatyriseringen, det vill säga strävan efter att lägga till allt fler funktioner på allt mindre utrymme. Men hur har miniatyriseringen egentligen påverkat vårt samhälle och våra liv? Framförallt har den påskyndat och förstärkt fenomen som redan hade sitt ursprung i andra innovationer. Med miniatyriseringen har förändringar slagit igenom som annars hade varit otänkbara. Ett exempel är mobiltelefonin. Den grundläggande samhällsförändringen började redan på 1800-talet då telegrafen utvecklades. Redan då påbörjades en uppluckring av rummets gränser. Men med en telefon i fickan hos varje person är i dag hela världen närmare varje människa i en helt annan skala än när telegrafen hade sin guldålder. Det skiljer sig markant, men det är ändå en gradskillnad, snarare än en artskillnad, kommenterar Anja-Sofi Karhi, filosofie doktor vid Tema teknik och social förändring på Linköpings universitet. Århundradets teknikupptäckt? Upptäckten av transistorn är en verklig milstolpe inom miniatyriseringen. Upptäckten belönades också med Nobelpriset i fysik Utan transistorerna hade man fått miniatyrisera radiorören istället. Men det hade inte gett samma skjuts till utvecklingen som halvledartekniken gjorde, och det hade gått oerhört mycket långsammare, säger Bertil Hök, tidigare professor i tillämpad elektronik, numera vd för ett eget innovationsföretag. 5

6 Telegrafi är som en mycket, mycket lång katt. När du drar den i svansen i New York så jamar den i Los Angeles. Förstår du? Radio fungerar på precis samma sätt, du skickar signaler härifrån och de tar emot dem där. Förutom att det inte finns någon katt. Albert Einstein Det var vetenskapens intresse för de märkliga halvledande grundämnena som påbörjade utvecklingen av transistorer, som i dag finns i så gott som all elektronik. Ett av jordens vanligaste ämnen, kisel, har just denna halvledande förmåga. Ämnet kan alltså fungera både som ledare och som isolator. Forskarna som studerade kisel upptäckte så småningom att det gick att förändra kisels ledande egenskaper genom att förorena materialet med ämnen från angränsande grupper i det periodiska systemet. Därmed lades grunden för transistortekniken och det dryga halvsekel av exponentiell elektronikutveckling som vi i dag kan blicka tillbaka på. Halvledaregenskaperna och transistoreffekten gjorde det möjligt att bygga allt mindre minneselement, logiska element och signalförstärkare. Redan i presentationen av den prisbelönta forskningen vid Nobelceremonin 1956 konstaterades: En transistor fungerar likt ett radiorör. Men den är mindre och behöver ingen ström för att värma upp en tråd. Hörapparater, räknemaskiner, telefonstationer och många andra behöver just en sådan anordning. Små saker gör stor skillnad Nobelpriskommittén var framsynt; sensorer, mobiltelefoner och datorer är tre områden som fullständigt har revolutionerats som en följd av miniatyriseringen sedan 1940-talet. Sensorer i kisel kan i dag registrera till exempel temperatur, rök, acceleration, tryck, koncentrationer i lösningar, rörelse och mycket, mycket annat. Datorerna finns i dag i varje hem åtminstone i västvärlden. Även mobiltelefonerna innehåller betydande datorkraft. För drygt 50 år sedan var situationen en helt annan. En dator fullspäckad med radiorör som den svenska BESK tog ett helt rum i anspråk. I dag har en mobiltelefon större datorkraft än BESK. De allt mindre datorerna kan vi delvis tacka forskarna Albert Fert och Peter Grünberg för. Deras upptäckt av jättemagnetoresistensen har gjort det möjligt att läsa av magnetiska data som är mycket tätare packade 6

7 än tidigare. De fick Nobelpriset i fysik 2007 och jättemagnetoresistensen har hittills bidragit till bättre datorer, musik- och videospelare för människor i hela världen. Jättemagnetoresistensen erbjuder en mycket känslig metod för att mäta magnetfält, till exempel för att läsa lagrad information. I dag vidareutvecklas tekniken till olika slags datorminnen, så kallade MRAM, som både är mycket snabba och kan packa informationen mycket tätt. En med magnetiska pärlor inne i människokroppen. Mikrometerstora sensorer skulle kunna upptäcka magnetiskt märkta molekyler som kännetecknar en viss sjukdom. Det skulle kunna leda till billigare och snabbare diagnostik ute i primärvården, säger Peter Svedlindh. Utvecklingen av jättemagnetoresistensen kunde ha gått mycket fortare, men när Utan transistorerna hade man fått miniatyrisera radiorören istället. Bertil Hök, tidigare professor i tillämpad elektronik fördel med MRAM är att det behåller informationen tillgänglig även när datorn är avslagen. Det innebär att datorn inte behöver någon väntetid för att starta, säger Peter Svedlindh, professor i fasta tillståndets fysik vid Uppsala universitet. Det är inte bara i elektronikens värld som det är intressant att mäta små magnetfält. Sensorer som använder jättemagnetoresistens på satelliter skulle kunna mäta hur solvinden påverkar det jordmagnetiska fältet högt över våra huvuden. Samtidigt kan magnetiska sensorer användas för att mäta magnetfält från molekyler märkta forskningen funderade på fenomenet på 1970-talet fanns det inga möjligheter att testa den. Peter Svedlindh ser paralleller till dagens elektronikforskning. Idén har funnits länge om molekylär elektronik, något som ytterligare skulle kunna förminska elektronikens beståndsdelar. Men det är inte förrän nu som tekniken finns för att kunna forska inom området. Statskontrollerade apparater De vanliga datorernas, Internets och mobiltelefonernas potential som samhällsförändrare märks kanske tydligast i olika regimers 7

8 Sensorer ersätter våra egna sinnen och kan rädda liv. Krockkuddar är ett välbekant exempel. I krockkudden sitter en mikrosensor som känner av den snabba inbromsningen vid en krock. försök att kontrollera dem. I Saddam Husseins Irak var mobiltelefoner inte tillåtna. I dagens Kina är internet hårt kontrollerat, till exempel har Google en särskild kinesisk version. Outsourcade sinnen En annan följd av halvledartekniken är som sagt alla de sensorer som finns runt om oss i samhället. Det är sensorer som läser av magnetfält, temperaturer, ljusstyrka, tryck och vibration. Det finns till och med sen Där försöker regimen att stoppa den sorer som kan upptäcka särskilda slags mosamhällsförändrande effekten och hindra lekyler. att fler tar till sig kunskap om omvärlden, konstaterar Anja-Sofi Karhi. Dagens miniatyriserade sensorer spränger i dag gränserna för de mer traditionella ämmed Internet och en persondator har varje nesområdena. Det är helt enkelt inte fruktanvändare i dag möjlighet att bli sin egen pu- bart längre att dela in tekniken i materialblicist. Det vimlar alltså av möjliga masskom- teknik för sig och biomolekylteknik för sig. munikatörer över hela världen en situation som få kunde förutse för bara 20 år sedan. Den som inte kan jobba över gränserna 8

9 är förlorad i dag och det gäller även på universiteten. säger Bertil Hök. Att gränserna försvinner mellan traditionella ämnesområden är ingen ny företeelse. Snarare är det en återgång till ett äldre synsätt, ett synsätt från tiden före upplysningen. Upplysningstraditionen har lärt oss att skapa särskilda fack och tydliga gränser mellan olika områden, till exempel mellan vetenskapliga discipliner. Men nu tvingas vi att rucka på gränserna. Det är intressant att det är den västerländska och rationella vetenskapen som i sig har möjliggjort de genombrott inom forskningen som kommer att luckra upp gränserna igen, säger Anja-Sofi Karhi. Sensorerna är i dag så små att vi ibland inte ens tänker på att de finns där. Ett exempel är utlösaren i bilarnas krockkuddar eller intelligenta funktioner i så kallade smarta fönster som reglerar värme- och ljusflöden in och ut ur ett hus. De tar över några av uppgifterna från våra egna sinnen. Vi lägger ut våra sinnesintryck på den miniatyriserade tekniken, vilket kan komma att förändra vårt förhållningssätt till omgivningen, säger Anja-Sofi Karhi. En gränslös, liten värld Miniatyriseringen inverkar också på hur vi systematiserar vår världsbild. Under en tid har gränserna mellan till exempel levande och döda material varit knivskarp. Men i takt med att vi i allt större utsträckning kan manipulera materialen på atomnivå börjar gränserna att suddas ut. Här har olika slags elektronmikroskopi bidragit till att nå viktiga milstolpar. Elektronmikroskopin belönades med Nobelpriset I de första elektronmikroskopen utnyttjade forskarna hur elektronstrålar växelverkar med och sprids från en yta för att undersöka strukturer på till exempel kiselchips i mikroskala. Utan dem skulle hela den miniatyriseringsprocess som har pågått under 1900-talets andra hälft varit omöjlig. På 1980-talet kom så resultatet av forskarnas strävan att titta ännu närmare på materian. De första så kallade svepspetsmikroskopen kunde se strukturer som inte är större en enstaka atomer. Det är en av de faktorer som öppnade forskarvärldens sinnen för den nanoverklighet som vi ser i dag. De nya teknikerna till exempel möjligheten att förflytta enskilda atomer satte igång kreativa processer inom forskningen som nano- och mikrotekniken skördar frukterna av i dag. Den skörden visade sig redan tidigare inom mikrotekniken genom växande försäljningssiffror. Miniatyriseringen har möjliggjort allt mer funktionalitet i produkter som från början är enkla och okomplicerade. Det leder till att produkten får ett ökat värde, vilket visar sig i att efterfrågan på produkten ökar. Enligt det resonemanget ökar kundnyttan av de miniatyriserade produkterna i takt med att funktionaliteten ökar. Det kan kanske vara svårt att säga att en GPS i mobilen är nyttigt i sig, men det är ett faktum att försäljningssiffrorna ökar, konstaterar Bertil Hök. # 9

10 Från isolering till masskommunikation När Tesla, Hertz, Edison, Marconi och de andra radiopionjärerna gjorde sina elektromagnetiska experiment i slutet av 1800-talet kallades det trådlös telegrafi, och var en konsekvens av Maxwells banbrytande teoretiska arbete om elektromagnetismen. Sedan dess har tillämpningarna sprungit långt bortom vad som ens gick att föreställa sig för förra sekelskiftets människor. Radiotekniken har förändrat världen på ett så fullständigt sätt att vi idag inte kan tänka oss en värld utan denna elektromagnetiska informationsförmedlare. Marconi fick tillsammans med Braun Nobelpriset 1909 för sina insatser. Radio demokratiserade kommunikations- och kulturutbudet på ett sätt som inte varit möjligt tidigare. Ett helt land och så småningom en hel värld kunde ta del av samma nyhetssändningar, samma underhållning och samma kulturutbud. Radio gav också folkvalda ett sätt att tala till alla medborgare utan mellanhänder. Ett konkret exempel var när Winston Churchill talade till det brittiska folket i radio under andra världskriget, något som påverkade krigsmoralen i Storbritannien i hög grad. Radion har också blivit ett sätt för medborgare i ett land att ta emot information utifrån även när statsledningen gärna sett att de inte kunnat det. Via radion har dessutom många kommit till tals som kanske annars hade fått vänta länge. När den första kvinnan hördes i radio blev det en stor lyssnarstorm. Där har radion visat vägen, och fortsätter att göra det i våra dagar då det är vanligt att höra många olika röster, dialekter och brytningar i etern. FÖRE NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR Kommunikation EFTER Radio användes till en början som livräddare på båtar för att sända ut nödsignaler om ett skepp råkade i sjönöd. Radio ligger också till grund för radar, TV, dagens mobiltelefoni, navigation och mikrovågsugnar. # Radiotekniken är ursprunget till det trådlösa internet som blir allt vanligare i våra hem. Men istället för att bara vara mottagare, kan vi i dag vara våra egna publicister. 10

11 Från laser till elektronikrevolution Ljus och elektricitet är två sidor av samma mynt. Hur stor roll själva ljuset skulle komma att spela för elektroniken var det nog ingen som på allvar anade, ända till för några decennier sedan. Men optoelektroniken har varit som ett andra steg i miniatyriseringsraketen. Grunderna lades av bland andra den sovjetiske fysikern Zhores Alferov och hans tyske kollega Herbert Kroemer, som år 2000 delade Nobelpriset i fysik för den upptäckt som banade väg för optoelektroniken. Målet för deras forskning var en ny typ av laser, en halvledarlaser. Ironiskt nog fick Herbert Kroemer inte fortsätta arbeta med den nya lasertekniken, eftersom de som höll i hans pengar berättade för honom att det inte kunde finnas några tänkbara tillämpningar för den. Idag har halvledarlasern gett oss cd- och dvd-skivor, laserskrivare, streckkodsläsare, diodlasrar för laserkirurgi, detektorer för datortomografi, svetsar och mycket mer därtill. Fiberoptiken utvecklades parallellt med halvledarlasern i slutet av 1960-talet och de utgör idag tillsammans ryggraden i internet. Förhoppningarna om att i en framtid kunna möta vårt energibehov med hjälp av solceller vilar även de på hur väl vi förstår hur ljus och halvledare samverkar. FÖRE NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR Den digitala fototekniken är ytterligare ett barn till optoelektroniken. Kameran som numera finns i mobilen är säkert den mest spridda inkarnationen av detta. Men även de satelliter som övervakar katastrofområden är beroende av den digitala fototekniken. Musik EFTER Den billigaste lasern idag kostar ungefär en krona, och det säljs årligen uppåt en miljard halvledarlasrar, jämfört med dryga hundra tusen av alla andra typer tillsammans. Det visade sig att det fanns tillämpningar. # Halvledarlasern har gjort det lättare än någonsin att lagra och ta med musik. 11

12 Från elektriska urladdningar till röntgen Den nobelprisbelönade grundforskning som kanske förändrat sjukvården mest är den som belönades med det allra första Nobelpriset. Men det var inte ett Nobelpris i medicin, utan i fysik. Priset gavs till Wilhelm Konrad Röntgen för upptäckten av de strålar som nu bär hans namn. Fram till dess kunde läkaren endast basera sina diagnoser på yttre tecken på sjukdom och på vad patienten själv berättade. Röntgenutrustningen gjorde det möjligt för läkaren att faktiskt se in i kroppen och få en bild bokstavligen svart på vitt av vad som var fel. Forskare var snabba att se den medicinska användningen av Röntgens upptäckt. Att säga att röntgenundersökningen idag är ett av de absolut viktigaste verktygen inom sjuk- och tandvård är närmast en underdrift. Och detta för att en tysk fysiker undersökte elektriska urladdningar i vakuumrör. # FÖRE NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR Diagnoser EFTER Det dröjde bara tre veckor efter Röntgens första offentliga föreläsning innan den första röntgenbilden togs vid ett svenskt sjukhus, i Uppsala. 12

13 Från partikelkrock till diagnos Ett av de mest använda instrumenten inom cancerdiagnostiken är PET-kameran. Med hjälp av en sådan kan läkarna avbilda tumörer och söka efter dottertumörer, så kallade metastaser. Att PET, eller positronemissionstomografi som det egentligen heter, är ett så effektivt verktyg för dagens läkare kan vi delvis tacka Ernest Lawrence för. Det var han som 2 januari 1931 byggde den första cyklotronen, en typ av partikelaccelerator som är nödvändig för att producera de spårämnen PET-kameran är beroende av för att kunna ta sina bilder. PET-kameran är även ett viktigt verktyg för att skilja alzheimer från andra diagnoser, och kan också vara ett sätt att tidigt diagnostisera alzheimer. Den är också ett effektivt hjälpmedel i jakten på nya läkemedel. En fascinerande detalj är att den första cyklotronen Lawrence konstruerade var gjord av mässing, ståltråd och vax, var tio centimeter tvärsöver och kostade några hundralappar. FÖRE NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR Varför konstruerade Lawrence sin cyklotron? Jo, för att använda den i kärnfysikaliska experiment där han krockade högenergetiska partiklar med varandra. Utan kärn fysiken hade vi idag inte haft PET-kameror på våra sjukhus. Detta är ett utmärkt exempel på den krokiga vägen från grundforskning till tillämpning. Lawrence fick Nobelpriset i fysik 1939 för sin insats. # Djurförsök EFTER PET-kameran gör det lätt att i prekliniska tester följa läkemedlens väg genom försöksdjur. Tidigare var forskarna tvungna att avliva och dissekera djuren för att få denna information. 13

14 Genetiken förändrar samhället Under förra århundradets sista decennium tog genetiken på allvar steget från kemilaboratoriet och ut i samhället. I dag vet vi att det inte finns olika människoraser och att djur är mer lika oss än vi hade trott. Samtidigt har åtskilliga medicinska framsteg gjorts. För många barn som drabbats av leukemi har framstegen betytt skillnaden mellan liv och död. Inom genetiken har det gångna århundradet på många sätt varit ett långt och långt ifrån rätlinjigt kemiarbete i som det senaste decenniet börjat resultera i allt fler medicinska behandlingar. Få av dessa hade sett dagens ljus utan de verktyg som 1900-talets genetiska grundforskning satt i händerna på läkevetenskapen. Dessa verktyg sågs ofta som nyttiga enbart inom vetenskapen när de kom, och de som tog fram dem hade långt ifrån alltid någon tanke på konkreta behandlingar. Ett exempel är upptäckten av DNA-strukturens dubbelspiral som gav ledtrådar till vår förståelse för ärftlighetens kemiska mekanismer. Men genetiken har också fått andra effekter i vårt samhälle. Nu vet vi att alla människor i grunden är lika. Genetiken har visat att vi alla ursprungligen härstammar från Afrika. HU- GO-projektet har en gång för alla visat att det inte är meningsfullt att i ett genetiskt perspektiv prata om olika människoraser. Det gör att vetenskapliga avarter som rasbiologin numera är otänkbara som forskningsområden. Detta har förvisso inte gjort att rasismen försvunnit, men den är inte längre intellektuellt gångbar utan har reducerats till en antiintellektuell och antirationell ståndpunkt. Evolutionsgenetiken har också påverkat hur vi ser på djur, inte minst våra närmaste släktingar. En konsekvens av det är att det blir allt svårare att motivera att vi behandlar djur som själlösa saker. Det är nog bara en tidsfråga innan vi inte längre ser människoapor i bur, säger Tora Holmberg, forskare i beteendegenetik vid Uppsala universitet. Större förståelse Genetiken har även ändrat synen på alkoholism och andra beroenden. Idag vet man att dispositionen för alkoholism till en del är nedärvd, och den kunskapen är relativt vitt spridd i samhället. Jag minns när jag 1975 satt i ett radioprogram och i förbigående påstod detta, berättar Lars Oreland, professor emeritus i farmakologi vid Uppsala universitet. Det 14

15 Det är nog bara en tidsfråga innan vi inte längre ser människoapor i bur. Tora Holmberg, beteendegenetiker vid Uppsala universitet var redan då relativt oproblematiskt i forskarkretsar. Men det strömmade in anmälningar till radionämnden för detta! Idag skulle nog inte det hända. På liknande sätt var det med många mentala sjukdomar. Ända in på 1900-talet låste man in oroliga patienter i lådliknande sängar med gallerlock. Det var oerhört skuldbelagt att bli utpekad, säger Anna Tunlid, idé- och lärdomshistoriker på Forskningspolitiska institutet i Lund. Nu har forskarna visat att det finns en genetisk grund för många mentala sjukdomar. Det är alltså biokemin som tillsammans med neurobiologiska och sociala faktorer som en urban uppväxt, fattigdom och diskriminering som orsakar de mentala sjukdomarna och i dag räknas de som sjukdomar bland andra. Att det inte är något som individen kan lastas för har givetvis lyft skammen och skulden, fortsätter Anna Tunlid. Förutom att kunskapen kan leda till att de drabbade inte blir utpekade på samma sätt och bättre förstår sin situation så ökar också möjligheterna att erbjuda effektiva, riktade behandlingar, anpassade efter den individuella kemin i kroppen. Det handlar heller inte enbart om medicinering, utan om att hitta vad som fungerar bäst för individen, påpekar Lars Oreland. Ibland kommer gentekniken att visa att terapi är den bästa lösningen. Så det handlar inte bara om att medicinera effektivare. Viktig nyckel En femtedel av dagens läkemedel är gentekniskt producerade, och denna andel ökar ständigt. Även om de flesta sjukdomar även har andra orsaker, är genetiken viktig för att vi bättre ska kunna förstå sjukdomarna och ta fram effektiva behandlingar. Interferon, som används mot multipel skleros är ett exempel. Mediciner mot ledgångsreumatism och bröstcancer, samt tillväxthormon mot dvärgväxt är andra. 15

16 Cancer som sjukdom har varit känd länge. Men till bara de senaste decennierna visste man nästan ingenting om vad det egentligen var, och operation var den enda behandlingsmetoden. Tack vare att vi nu vet hur cancerceller växer till kan vi behandla med medicin och strålning, och prognoserna har förbättrats oerhört, säger Lars Oreland. Han menar att stamcellsforskningen är en väg att fortsätta dyrka upp cancerns gåta. Vi borde kunna lära oss varför dessa celler utvecklas till de celltyper de gör istället för att bara fortsätta dela sig. Det skulle i sin tur kunna säga oss vad det är som får cancerceller att växa till obehindrat. Kanske kan vi då hitta ett sätt att stänga av cancerceller. Gentekniken har också gjort det möjligt att identifiera vilken kromosomdel som var boven vid en särskild form av Forskningen har gett oss redskap för att ta reda på vilken roll den genetiska variationen spelar för stora folksjukdomar som hjärt- och kärlsjukdomar, cancer, diabetes, ledgångsreumatism och psykiska sjukdomar som depression, manodepression och schizofreni. leukemi. Därigenom kunde forskarna designa en molekyl som blockerade den del på en gen som producerar ett skadligt protein. Tack vare detta går det idag att framgångsrikt behandla denna leukemivariant. DNA-tekniken har även räddat liv på ett lite förvånande sätt. Den har lett till ett ökat motstånd mot dödsstraffet, eftersom gentekniken på kemisk väg har kunnat bevisa att oskyldiga avrättats. Personliga läkemedel Gentekniken ger också hopp om att vi ska kunna få fram läkemedel som är bättre anpassade till individen. På så sätt skulle det gå att designa läkemedel som har bättre effekt och färre bieffekter. Forskarna tror till exempel att man kommer att kunna dela in schizofreni i flera undersjukdomar, och därigenom ge patienterna den behandling som är effektivast. Individuella variationer av hur läkemedel verkar kan ha dramatiska effekter. Ett exempel är för det blodförtunnande medlet waran, som används vid hjärt- och kärlsjukdomar. Man har uppskattat att antalet hjärnblödningar och hjärtinfarkter i samband med waranbehandling skulle kunna minskas till hälften om man kunde styra behandlingen efter patientens genetiska förutsättningar. Med hjälp av genetiska analyser kan friska släktingar få reda på om de bär på anlaget för en genetisk sjukdom som finns i familjen. På så sätt kan de få en bra behandling tidigare än de annars skulle ha fått. # 16

17 Från ärtor till personliga läkemedel Som många framstegsområden började genetiken som något som bara intresserade forskarna. Strax efter upptäckten av mikrobiologin ansågs den förvisso mycket intressant för just forskare, men fullständigt värdelös för alla utanför forskarvärlden. Trots en lång räcka av upptäckter är det först det senaste decenniet som genetiken börjat ge resultat som märks i samhället utanför forskarleden. Därför är det inte alltid så lätt att se den oerhörda betydelsen av grundforskningen. Helt säkert är att genetikens fader, augustinermunken Gregor Mendel, inte hade en tanke på varken insulin eller schizofreni när han under 1800-talets andra hälft sorterade sina olikformade ärtor. Ändå är det Mendel dagens läkemedelsforskning alltmer lutar sig mot. # FÖRE NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR Genetik EFTER Idag vet vi att en viss medicin kan fungera mycket olika på olika personer. Det gäller både själva effekten och vilka biverkningar som kan uppstå. Med hjälp av genetiska analyser kan rätt behandling sättas in direkt. 17

18 Från vattenbrist till osmos Tillgång till rent vatten är en av vår tids stora frågor. Effektiva vattenreningsanläggningar är en förutsättning för att vi ska kunna nå dit. Kanske kommer avsaltning av havsvatten att bli ett nödvändigt steg för att lösa färskvattenproblemet. I båda fallen är den så kallade omvända osmosen en nyckel. Osmos är ett fysikaliskt och kemiskt fenomen som innebär att salter i en lösning kan vandra över till en annan lösning som den är skild från med ett delvis genomsläppligt membran. Osmosen belönades med det allra första Nobelpriset i kemi. Den som tog emot priset var den holländske kemisten Jacobus Henricus van t Hoff. Hans forskning lade grunden för det som idag kallas fysikalisk kemi. FÖRE NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR De praktiska användningarna som följt ur van t Hoffs arbete är mångskiftande. Avsaltning, som ett led i vattenrening, vid processer inom mejeri- och vinindustrin är ett exempel. Men viktigast är kanske de dialysapparater som håller njursjuka vid liv och som fungerar just genom osmos. # Genetik EFTER Dialys räddar livet på njursjuka patienter. Behandlingen bygger på osmos. 18

19 Från stratosfär till politisk hetluft Idag tänker de flesta på att använda solkräm soliga dagar, och barnen går oftare än förr i t-shirt istället för med bar överkropp på sommaren. Men det är inte så många år sedan som vi upptäckte att människans utsläpp av vissa kemikalier långsamt förstör ozonskiktet. Det var först 1970 som Paul Crutzen visade att kväveoxider från konstgödsel och flygplan sannolikt bryter ned ozonskiktet. Några år senare visade Sherwood Rowland och Mario Molina att kolväten som innehåller klor har samma effekt. Ett sådant ämne kallas ofta freon, vilket ursprungligen var ett varumärke på sådana ämnen, tillverkade av kemiföretaget DuPont. Paul Crutzen var på 1960-talet och början av 1970-talet verksam vid meteorologiska institutionen vid Stockholms universitet, MISU, dit han kommit från ett byggföretag i Gävle. Det var forskare vid MISU som i slutet av 1960-talet visade på effekterna av det sura regn som var en konsekvens av svavelutsläpp i atmosfären. Detta var ett politiskt hett ämne, och Crutzen ville hålla sig utanför politiken och syssla med ren grundforskning. Därför valde jag stratosfäriskt ozon som mitt ämne, utan minsta aning om vad som låg framför mig, skriver Crutzen i sin självbiografi. Sällan har någon valt så fel, men på ett sätt som varit till så stor nytta för oss alla. FÖRE Ozonskikt NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR Crutzen, Rowland och Molina delade Nobelpriset i kemi 1995 för sina bidrag till kunskapen om hur ozon bildas och bryts ned. # EFTER Som ett resultat av Crutzens, Molinas och Rowlands forskning slöts den internationella överenskommelsen om ozonnedbrytande ämnen i Montreal Ett avtal som förre FN-chefen Kofi Annan kallat kanske det mest framgångsrika internationella avtalet någonsin. 19

20 Från krossat blötdjur till fantastiskt verktyg När Osamu Shimomura 1955 sattes på att försöka ta reda på varför de krossade resterna av blötdjuret Cypridina lyser när man häller vatten på det var det ett högriskprojekt. Professorn ville inte riskera en av sina fåtaliga doktorander på projektet, utan gav uppgiften till den oerfarne forskningsassistenten. Mot alla odds lyckades Shimomura isolera det lysande proteinet. Detta imponerade på princetonprofessorn Frank Johnsson som rekryterade Shimomura för att ta reda på varför maneten Aequorea victoria lyser när den blir omskakad. Som avskedspresent från sin professor i Nagoya fick Shimomura en doktorsgrad utan att ha varit registrerad som doktorand. Även denna gång lyckades Shimomura isolerade ett lysande protein, som fick namnet GFP det gröna fluorescerande proteinet. Denna rena grundforskningsprodukt tog sedan Martin Chalfie och Roger Tsien vidare, och delade därför nobelpriset i kemi 2008 med Shimomura. GFP utgör idag det kanske allra viktigaste verktyget inom biovetenskapen. Med hjälp av GFP kan forskare märka proteiner i olika färger och på så sätt följa tidigare osynliga biologiska förlopp, allt från hur cancerceller sprider sig eller hur nervceller växer i hjärnan till att identifiera vattenbrunnar som är förorenade av arsenik, kadmium eller zink, något som är en enormt folkhälsoproblem i vissa delar av världen. Shimomuras professor skulle häpna om han vetat vad hans högriskprojekt lett till. # Med GFP kan forskare följa tidigare osynliga biologiska förlopp, allt från hur cancerceller sprider sig till att identifiera arsenikförorenade vattenbrunnar. foto: RICCARDO CASSIANI-INGONI/SPL FÖRE NATU RVETAR E FÖRÄN D RAR GFP EFTER foto: Sierra Blakely 20