Till mänsklighetens största nytta. många faktatexter om Nobelprisbelönade arbeten som förändrat världen

Transkript

1 Till mänsklighetens största nytta många faktatexter om Nobelprisbelönade arbeten som förändrat världen

2 Detta material är en del av Akkaprojektet och kompletterar materialet i Till mänsklighetens största nytta. Lycka till! Nobelpriset är en fantastisk källa till kunskap. I över 100 år har priset delats ut till vetenskapsmän, författare och fredskämpar. På Nobelmuseet finns ett stort utbud av skolprogram för alla åldrar. I dagsläget är vi sex utbildade lärare som arbetar med att ta emot skolklasser på museet. Men alla skolor kan inte komma till oss. Sedan 2009 reser vi därför runt i landet och erbjuder program på skolor. Detta resande skolprojekt har fått namnet Akka. Namnet har vi tagit från ledargåsen i Selma Lagerlöfs bok Nils Holgerssons underbara resa genom Sverige. Detta material är en del av Akkaprojektet och innehåller faktatexter om Nobelprisbelönade arbeten som förändrat världen. Materialet kompletterar häftet Till mänsklighetens största nytta. Tipsa oss gärna om vilka Nobelprisbelönade arbeten som mer bör ingå i materialet! Lycka till! Skolavdelningen på Nobelmuseet. Nobelmuseet, Box 2245, Stockholm, Telefon: , E-post: info@nobelmuseum.se Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete

3 Innehållsförteckning Wilhelm Conrad Röntgen, 1901 (röntgen) 4 Henri Becquerel, 1903 (radioaktiv strålning) 5 Pierre och Marie Curie, 1903 (radioaktiv strålning) 6 Joseph John Thomson, 1906 (elektronen) 7 Ernest Rutherford, 1908 (atomkärnan) 8 Marie Curie, 1011 (nya grundämnen) 9 Fritz Haber, 1918 (övergödning) 10 Niels Bohr, 1922 (atommodellen) 11 Karl Landsteiner, 1939 (blodgrupper) 12 James Chadwick, 1935 (neutronen) 13 Frédéric Joliot och Irène Joliot-Curie, 1935 (isotoper) 14 Otto Hahn, 1944 (kärnklyvning) 15 Alexander Fleming, Ernst Chain och Howard Florey, 1945 (penicillin) 16 Paul Müller, 1948 (DDT mot malaria) 17 Archer Martin och Richard Synge, 1952 (kromatografi) 18 Linus Pauling, 1954 (bindningar, molekyler och atomer) 19 William Shockley, John Bardeen och Walter Brattain, 1956 (transistorn) 20 Melvin Calvin, 1961 ( fotosyntesen) 21 Francis Crick, James Watson och Maurice Wilkins, 1962 (DNA-molekylen) 22 Karl Ziegler och Giulio Natta, 1963 (plast) 23 Aung San Suu Kyi, Nelson Mandela och F.W. de Klerk, Paul Crutzen, Mario Molina och Sherwood Rowlands, 1995 (ozon) 26 ICBL och Jody Williams, Ahmed Zewail, 199 (kemiska reaktioner) 28 Läkare utan gränser (MSF), Wangari Maathai, 2004 (hållbar utveckling) 30 Muhammad Yunus och Grameen Bank, IPCC och Al Gore, 2007 (klimatförändringar) 32 Françoise Barré-Sinoussi och Luc Montagnier, 2008 (HIV) 33 Elinor Ostrom, 2009 (naturreservat) 34 André Geim och Konstantin, 1010 (grafen) 35 Robert G. Edwards, 2010 (IVF) 36 Saul Perlmutter, Brian Schmidt och Adam Riess, 2011 (universum) 37 Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 3

4 Wilhelm Conrad Röntgen Nobelpriset i fysik 1901 såsom ett erkännande av den utomordentliga förtjänst han inlagt genom upptäckten av de egendomliga strålar, som sedermera uppkallats efter honom Thomas Mann (Nobelpristagare i litteratur 1929) har i sin roman The Magic Mountain ägnat ett helt kapitel åt att beskriva hur en röntgenundersökning går till. Titeln på kapitlet sammanfattar reaktionen vid Röntgens upptäckt: Min Gud jag ser! * 27 mars 1845 i Lennep, Preussen (nu Tyskland) 10 februari 1923 i München, Tyskland Wilhelm Conrad Röntgen upptäckte röntgenstrålarna Han blev känd över en natt och några år senare fick han ta emot det allra första Nobelpriset i historien för sin bedrift. Röntgenstrålning är släkt med vanligt ljus men har större energi och är osynlig för människan. Den kan bildas då elektroner med hög fart träffar ytan på en metall. Elektronerna kallades på Röntgens tid katodstrålar, för på den tiden kände man inte till elektronen. I ett katodstrålerör av glas rör sig katodstrålen (elektronerna) från den ena elektroden till den andra varvid det uppstår en ljusblixt som får röret att lysa upp. Det var detta fenomen som Röntgen studerade vid tidpunkten för sin upptäckt. En dag upptäckte Röntgen till sin förvåning att något sorts osynligt ljus kom fram ur röret även om han täckte för det så att inget ljus från blixten kunde ses. Han hade nämligen ett sorts ämne i närheten av glasröret som började lysa när det träffades av ljus, vilket alltså skedde trots att katodstråleröret var täckt av svart papper. Han låste in sig i laboratoriet och började undersöka ljuset. Snart hade han förstått att strålningen trängde igenom olika material olika lätt. Det gjorde det ibland möjligt att se skuggbilder av ett föremåls inre. som intresserade sig för strålarna, läkare blev snabbt intresserade. För första gången i mänsklighetens historia gick det att titta in i kroppen utan att behöva skära i människor. Det fascinerade och skrämde många. Den första röntgenbilden Röntgen tog var på sin frus hand. När hon fick se sin bröllopsring löst hängande på benet gick hon aldrig mer i närheten av hans maskiner. Bara ett år efter upptäckten var strålarna vida använda inom vården, till exempel för att bedöma benbrott men även för att upptäcka cancer. Även i andra sammanhang är röntgenstrålarna viktiga, t ex inom industrin kan man kontrollera svetsar och annat som inte syns på ytan, samt inom astronomin då alla stjärnor sänder ut röntgenstrålning som avslöjar en del om deras sammansättning. Röntgenstrålning används också som verktyg för att studera materians innersta, till exempel kan man studera hur molekyler ser ut och är uppbyggda med hjälp av röntgenstrålning. Att Röntgen och hans upptäckt blev så berömda berodde delvis på att hans experiment var så lätt att kopiera. Men det var inte bara fysiker Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 4

5 Henri Becquerel Nobelpriset i fysik 1903 såsom ett erkännande av den utomordentliga förtjänst han inlagt genom upptäckten av den spontana radioaktiviteten SI-enheten för radioaktivitet, 1 Becquerel (Bq) har fått sitt namn efter Henri Becquerel. * 15 december 1852 i Paris, Frankrike 25 augusti 1908 i Le Croisic, Frankrike Henri Becquerel arbetade med att undersöka olika bergarters förmåga att utsända ljus efter att de har laddats upp med hjälp av en ljuskälla, s.k. fosforescens. När han får höra talas om Röntgens upptäckt om röntgenstrålar börjar han undersöka ett eventuellt samband mellan röntgenstrålar och ljus. Av en ren tillfällighet upptäckte han att en bit uranmalm svärtade fotoplåtar, då de råkade ligga i samma byrålåda. Han drog då slutsatsen att malmen avger energirik strålning på egen hand, utan att först ha laddats upp med hjälp av ljus. Tanken på att en stenbit kunde avge en så pass energirik strålning att den kunde svärta fotoplåtar motsade allt som vetenskapen trodde sig veta, särskilt principen om energins oförstörbarhet. Det han upptäckte var radioaktiv strålning! Becquerels upptäckt om radioaktiviteten är ett mycket viktigt steg i förståelsen för atomens uppbyggnad och funktion. Med hjälp av radioaktivstrålning (alfastrålning) kunde Rutherford senare visa att atomens massa var samlad i en atomkärna och att det mesta av atomen är tomrum. Det har alltid funnits strålning runt omkring oss. Den kommer från rymden, solen och från radioaktiva ämnen i marken och din egen kropp. Idag har vi utvecklat metoder för att skapa och dra nytta av strålningen inom forskning, sjukvård och industri. Strålningen kan var bra för dig, men den kan också skada dig. Becquerel fortsatte sina studier om den nyupptäckta strålningens egenskaper. Han upptäckte bl.a. att strålningen joniserade luften så att luften kring uranet blev ledande. Att strålningen från uran består av minst två komponenter, alfa- och betastrålning var det Ernst Rutherford, Nobelpristagare i Kemi 1908, som sedan upptäckte och lyckades separera. Gamma strålningen upptäcktes 1900 av Paul Villard, men det var Rutherford som hittade på namnet gammastrålning. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 5

6 Pierre och Marie Curie Nobelpriset i fysik 1903 såsom ett erkännande av den utomordentliga förtjänst de inlagt genom sina gemensamt utförda arbeten rörande de av Professor Henri Becquerel upptäckta strålningsfenomen Familjen Curie har tilldelats Nobelpriset tre gånger. Marie och Pierre tilldelades priset i fysik (1903), Marie tilldelades priset i kemi (1911), och sedan tilldelades dottern Irène Joliot-Curie priset i kemi (1935) tillsammans med sin make Frédéric Joliot. Pierre Curie * 15 maj 1859 i Paris, Frankrike 19 april 1906 i Paris, Frankrike Tog ett oförsiktigt steg ut i Paristrafiken och blev överkörd av en hästdroska. Marie Curie * 7 november 1867 i Warszawa, Polen (då tillhörande Ryssland) 4 juli 1934 i Sancellemoz, Frankrike Avled av blodcancer. Tillsammans forskade makarna Curie vidare på den uranstrålning, som tidigare upptäckts av Henri Bequerel. De finner att strålningen, som de ger namnet radioaktiv strålning, omvandlar syre till ozon, svärtar glas, och sönderdelar vatten. Dessutom insåg de att den radioaktiva strålningen uppstod genom att något hände inuti atomen. Atomens inre visste man inte något om vid denna tidpunkt. Inom sjukvården idag används strålningen från radioaktiva ämnen för sina celldödande effekter, speciellt som strålbehandling av cancer och sterilisering av medicinaska instrument, men även för att diagnostisera sjukdomar. Järn är ett grundämne som är stabilt. Krafterna i atomkärnan är i jämvikt och järn är alltid järn. Om kärnan i ett grundämne inte är stabilt, sönderfaller den spontant och det bildas ett nytt ämne. Under processen sänder kärnorna ut joniserande strålning och det fenomenet kallas radioaktivitet. Beroende på hur atomkärnorna är uppbyggda sker sönderfallet (omvandlingen) på olika sätt, man skiljer idag på alfasönderfall, betasönderfall och gammastrålning. Makarna Curies upptäckter inom radioaktivitetens område blev början till förståelsen av atomernas inre byggnad och den enorma energi som finns lagrad inuti atomkärnan. De upptäcker även att strålningen kan påverka kroppen på olika sätt. Den kan bota cancer och läka svårläkta sår på huden, men också ge upphov till detsamma. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 6

7 Joseph John Thomson såsom ett erkännande av den stora förtjänst han inlagt genom sina teoretiska och experimentella undersökningar över elektricitetens gång genom gaser Hans far ville egentligen inte att han skulle bli fysiker utan snarare att han skulle bli ingenjör. Men för att bli ingenjör krävdes ganska mycket pengarna för en lärlingsutbildning pengar som familjen inte hade. Istället skickades Thomson till universitetet. * 18 december 1856, Cheetham Hill, England 30 augusti 1940, Cambridge, England Ordet atom härstammar från den grekiske filosofen Demokritos (460 f. Kr 370 f. Kr). Han föreställde sig att om man delar något tillräckligt många gånger skulle man till slut få en liten, liten del som inte går att dela mer. Atomos som betyder odelbar. I början 1800-talet utvecklade John Dalton en teori om att materian är uppbyggd av små odelbara atomer av en specifik sort. Genom att kombinera atomerna på olika sätt kunde man få andra, sammansatta ämnen. Mot slutet av 1800-talet experimenterade många fysiker med ström som sändes tvärs igenom tomma glasrör, så kallade katodstrålar. I varje ände av glasröret fanns kablar monterade. Om man pumpade ut luften ur röret och sedan skickade ström genom det så började glasröret att lysa. Någon slags strålning måste bildas av katoden, stålning som fick röret att stråla. Om man hade en stark magnet i närheten av glasröret med strålarna fick man strålarna att vika av, att flytta på sig. Men vad bestod strålarna av? J.J, som Joseph John Thomson kallades, förfinade några av experimenten genom att låta bygga ett katodstrålerör med två metallplattor som kopplades till en elektrometer för att kunna mäta elektrisk laddning. Han använde sedan en magnet för att böja strålen för att försöka separera laddningen från själva strålen. Det gick inte. Han förstod att laddningen hörde ihop med själva strålen. Han förfinade metoden för att få ut luft ur glasröret och lyckades få hela katodstrålen att påverkas av ett magnetfält och vika av mot den positivt laddade plattan. Slutligen mätte han hur mycket som strålarna böjde av i magnetfält och hur mycket energi som strålen innehöll och kunde beräkna massan hos de pyttesmå partiklar som katodstrålen bestod av. Men vad var de för små, små partiklar? De var mycket mindre än atomer. Han upprepade experimentet men ändrade materialet i ledningarna till glasröret. Oavsett vad han använde för metall fick han samma storlek på laddningen och massan hos den lilla negativt laddade partikeln. Han förstod att de var en del av atomen. Idag kallar vi dem för elektroner. För sitt arbete som ledde fram till upptäckten av elektronen fick han Nobelpriset i fysik Han förstod att en neutral atom inte bara kunde bestå av negativt laddade elektroner. Istället tänkte han sig atomen som en positiv kaka där elektronerna låg spridda som russin i kakan. Vi vet idag att denna atommodell inte är korrekt, men den utgjorde tillsammans med upptäckten av elektronen ett stort steg mot ökad förståelse för atomen. Dessutom betydde hans arbete mycket för utvecklingen av bildrör som länge användes i bland annat TV apparater. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 7

8 Ernest Rutherford för hans undersökningar rörande elementens sönderfallande och de radioaktiva ämnenas kemi Rutherford handledde eller samarbetade under sitt liv med inte mindre än elva Nobelpristagare, ett svårslaget rekord! Att få Nobelpriset i kemi var dock inget han uppskattade: vid ett tillfälle uttryckte han att all vetenskap kunde delas in i antingen fysik eller frimärkssamlande. * 31 augusti 1871, Nelson, Nya Zeeland 19 oktober 1937, Cambridge, England Ernst Rutherford spände upp ett tunt stycke guldfolie. Mot folien sköt han positivt laddade partiklar, alfapartiklar (heliumkärnor). Han mätte sedan hur många partiklar som passerade igenom guldfolien och märkte då att en del reflekterades (studsade) tillbaka. Rutherfords teori var att de alfapartiklar som reflekterades tillbaka måste ha stött på en jämförelsevis mycket liten, positiv laddning mitt inne i guldatomen - en positivt laddad ytterst liten kärna. Bara de partiklarna som träffade rakt på en guldatomkärna reflekterades tillbaka. De andra kunde åka igenom mellan kärnan och elektronerna. Atomerna måste alltså mest bestå av tomrum, eftersom nästan alla partiklarna passerade igenom. I och med detta var atomkärnan upptäckt och en ny atommodell, som kunde liknas vid ett solsystem (en positiv kärna) med planeter (negativ laddade elektroner). Detta är en av de största upptäckterna i fysiken, epokavgörande, men belönades aldrig med Nobelpriset! I stället blev det grunden till den danske fysikern Niels Bohrs utveckling av atommodellen, som belönades med Nobelpriset i fysik Innan sin stora upptäckt hade Rutherford mottagit Nobelpriset, men inte i fysik utan i kemi för sitt arbete om radioaktivitet. Bequerels upptäckt av radioaktiviteten år 1897 gjorde att Rutherford började intressera sig för de radioaktiva strålarna. Han undersökte de strålar som sändes ut från uran och torium. Det leder till att han blev den förste som beskrev och lyckades visa att strålningen var av åtminstone två olika slag: positiv alfastrålning och negativ betastrålning. Det var också han som hittade på namnet gammastrålning (upptäckten av gammastrålningen står fransmannen P. V. Villard för). Vid sina studier upptäckte han även att det radioaktiva grundämnet torium gav upphov till en radioaktiv gas. Det visade sig sedan att grundämnet torium spontant hade omvandlats till ädelgasen argon. Rutherford och hans medarbetare hade upptäckt var att radioaktiva ämnen kan sönderfalla och omvandlas till andra grundämnen. Det talade mot det så många fortfarande trodde: att atomer var odelbara och oförstörbara. Samtidigt som ett radioaktivt grundämne sönderfaller och omvandlas till ett annat grundämne avges radioaktiv strålning (alfa-, beta- eller gammastrålning). Rutherford och hans medarbetare fann även att varje radioaktivt ämne hade en bestämd halveringstid, den tid som det tar för strålningens intensitet att minska till hälften. Under en halveringstid omvandlas hälften av atomerna i ett grundämne till en isotop eller ett annat grundämne. Om det ämnet som ett radioaktivt ämne sönderföll och omvandlades till också var ett radioaktivt grundämne, kom även det att sönderfalla men med en annan halveringstid. För sina upptäckter inom radioaktivitet tilldelades han Nobelpris i kemi Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 8

9 Marie Curie Nobelpriset i kemi 1911 såsom ett erkännande för den förtjänst hon inlagt om kemins utveckling genom upptäckten av grundämnena radium och polonium, genom karakteriserandet av radium och dess isolerande i metalliskt tillstånd samt genom sina undersökningar angående detta märkliga grundämnes föreningar Curie var den första kvinnan att få Nobelpris. Hon är fortfarande den enda kvinnan som tilldelats Nobelpriset två gånger, det första i fysik, och andra i kemi, och är därmed en av två personer som tilldelats priset inom två olika kategorier. * 7 november 1867 i Warszawa, Polen (då tillhörande Ryssland) 4 juli 1934 i Sancellemoz, Frankrike Marie Curie upptäckte två helt nya radioaktiva grundämnen, radium och polonium. Hon undersökte det sedan tidigare kända radioaktiva grundämnet uran och upptäckte att det var betydligt mer radioaktivt än förväntat. Hon antog då att det fanns andra mer radioaktiva ämnen uppblandade med uranet. För att visa det var hon tvungen att rena fram de nya ämnena, vilket hon till sist lyckades med. Hon döpte de två nyfunna grundämnena till radium och polonium. är döpt efter Maries hemland, Polen. Idag används den också som neutronstrålningskälla. Den energirika strålningen från Polonium innebär en stor värmeutveckling och den kan därmed även utnyttjas som värmekälla i satelliter. Radium är ett grundämne som hör till de alkaliska jordartsmetallerna i periodiska systemets grupp 2, kemiskt tecken Ra. Idag har radium få användningsområden eftersom dess radioaktiva egenskaper finns hos andra ämnen som är lättare att hantera, men radium används som neutronstrålningskälla inom forskningen. Förr i tiden användes radium i bl. a skönhetskrämer då det ansågs vara ett undermedel och till att göra självlysande klockvisare. Men efter rapporter om att radium orsakade cancer och flera dödsfall hos kvinnorna som arbetade med att måla de självlysande klockvisarna (de brukade spetsa penslarna genom att slicka på dem), förbjöds denna användning av radium. Polonium är ett mycket sällsynt grundämne som man naturligt hittar i uranmalm. Det är en giftig, silvergrå, instabil metall med kemiskt tecken Po, som sänder ut alfastrålning. Ämnet Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 9

10 Fritz Haber Nobelpriset i kemi 1918 för hans syntes av ammoniak ur dess element Fritz Haber försökte utveckla en metod för att extrahera guld ur havsvatten, men lyckades inte. Han fick ge upp och erkänna att guldkoncentrationen var för låg och metoden för kostsam. * 9 december 1868, Breslau (nuvarande Wroclaw), Preussen (nuvarande Polen) 29 januari 1934, Basel, Schweiz Vilken är den viktigaste uppfinning/upptäckt som gjorts under de senaste århundradena? Kanske en ganska okänd innovation: syntesen som gör att luftens väte (H) och kväve (N) kan omvandlas till ammoniak (NH3). Ammoniak är en färglös gas med stickande lukt, som kan användas för att tillverka bland annat kvävegödsel. Utan denna syntes skulle jorden inte kunna föda sin nuvarande befolkning. Inom industrin används även ammoniak vid tillverkning av salpetersyra och ammunition. Haber uppfann en storskalig metod att framställa ammoniak från luftens väte och kväve (vilka både finns i överflöd och är billiga). Genom att använda hög temperatur, starkt tryck och en järnkatalysator kunde Haber tvinga de relativt oreaktiva gaserna kväve och väte att reagera med varandra och bilda ammoniak. Ammoniak är sedan i sig en viktig komponent i kvävegödsel. För att överleva behöver alla växter socker som bildas i fotosyntesen med hjälp av energi från solljuset, koldioxid, vatten och mineralämnen. Mineralämnen är viktiga gödningsämnen t.ex. kväve, fosfor och kalium som kommer från markens bergarter och mineraler. Växter kan inte utnyttja luftens kväve, utan måste ta upp det ur marken i form av joner (laddade atomer och molekyler) som transporteras med hjälp av vattnet in i växten via rötterna. Mineralämnena återförs sedan till marken när döda växter och djur sönderdelas av nedbrytare (bakterier och svampar). Det blir ett naturligt kretslopp inom ekosystemen i naturen. Från åkermarken tar vi bort skörden (växterna), och med den följer alla mineralämnena som växterna tagit upp ur marken. Då behöver vi (kväve)gödsla marken för att ersätta de mineralämnen vi plockar bort, men även för att förbättra skördarnas storlek. Allt kväve tas inte upp av växterna utan en del läcker ut i diken och bäckar, för att slutligen nå sjöar och hav där gödslingen bidrar till övergödning. Då ökar mängden alger och växter i vattnet. På bottnarna får nedbrytarna mer näring från döda växter och kan föröka sig mera. Precis som andra levande organismer förbrukar nedbrytarna syre och ju fler de blir desto större är risken för att syret tar slut nere på botten. Alla bottenlevande djur kommer då att kvävas. Om syret tar slut kan istället svavelbakterier ta över och föröka sig. De bildar svavelväte som är giftigt för andra levande organismer. Växtplanktonen som lever nära ytan förökar sig också pga. kvävegödningen och hindra solljuset från att tränga ned i vattnet. Det innebär att växter som lever närmare botten inte får något solljus och inte klarar av att göra fotosyntesen. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 10

11 Niels Bohr Nobelpriset i fysik 1922 för hans förtjänster om utforskandet av atomernas struktur och den från dem utgående strålningen Var vän med Nobelpristagaren Albert Einstein, som han hade många fysikdiskussioner med. * 7 oktober 1885 i Köpenhamn, Danmark 18 november 1962 i Köpenhamn, Danmark All materia är uppbyggd av atomer. Niels Bohr var med och utforskade hur atomen är uppbyggd och vilka egenskaper den har. Han insåg betydelsen för atomnumret (antalet protoner) för atomernas egenskaper, liksom att de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos atomerna har med elektronerna att göra. Det vill säga hur många elektroner och hur långt bort från kärnan de sitter påverkar hur gärna och med vilka atomerna vill reagera. Bohr kommer på en teori som förklarar hur atomen kan vara stabil, dvs. varför inte elektronerna hela tiden förlorar energi och dras in mot atomkärnan. Elektronerna är ju minusladdade och kärnan positivt laddad, de borde dras mot varandra. Hans atomteori säger att elektronerna i en atom har en bestämd mängd energi och bara kan finnas i en bestämd bana på ett visst avstånd. Han säger också att elektronerna kan flytta sig mellan dessa banor. När de flyttar sig mellan dessa banor tar atomen antingen upp eller avger energi. har både inspirerat och kritiserat andra forskares tankar och idéer så att forskningen gått framåt är det hundra års jubileum av Bohrs atommodell. Han förstod att hans teori inte var fullständig, men den blev en viktig del i utforskandet och förståelsen för atomens värld. Den utgör idag grunden för vad vi vet om materiens uppbyggnad och används ofta, framförallt i undervisning. Bohrs ägnade sig åt grundforskning, dvs. systematiskt och metodiskt söka efter ny kunskap och nya idéer utan att veta hur den kunskapen de kom fram till skulle användas i framtiden. Hans grundforskning var ett viktigt steg för den fortsatta forskningen inom alla de naturorienterade ämnena. Den har haft stor betydelse för många av vetenskapens framsteg. Han Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 11

12 Karl Landsteiner Nobelpriset i Fysiologi eller medicin 1930 för hans upptäckt av människosläktets blodgrupper * 14 juni 1868 i Wien, Österrike 26 juni 1943 i New York, USA En vuxen individ har ca.4-6 liter blod som cirkulerar i kroppen och som transporterar syre och näring till kroppens alla celler. Blod består av olika celltyper (röda blodkroppar, vita blodkroppar och blodplättar) som flyter omkring i blodplasma. Vid en blödning går det hål på ett blodkärl och blodet läcker ut ur blodkärlet. Stora blödningar kan vara livshotande om de inte stoppas eller om inte nytt blod kan tillföras genom blodtransfusion. Karl Landsteiner såg att om man blandade blod från två olika människor kan blodet ibland klumpa ihop sig men inte alltid. Om blodet klumpar ihop sig kan man dö eftersom klumparna inte kan transporteras genom blodkärlen. Han förstod att hur blod beter sig när man blandar det har med kroppens immunförsvar att göra. Immunförsvaret känner igen och attackerar sådant som kroppen uppfattar som främmande. som attackerar det främmande blodet och får det att klumpa ihop sig. Upptäckten av de olika blodgrupperna gjorde att man kunde börja testa människor för att se vilken blodgrupp de tillhör. Då kunde man undvika att ge fel blod till patienter som behövde blodtransfusioner. Därmed blev blodtransfusioner säkrare och fler patienter överlevde. Test av blodgrupp används idag bland annat för att utesluta misstänkta brottslingar, inom faderskapsmål och för att undvika komplikationen i situationer då mor och barn har olika blodgrupper. Kunskap om blodgrupper ligger också i grunden för organtransplantation (till exempel hjärta) mellan människor. Landsteiner insåg att olika människor har olika blodgrupper (A, B, AB eller O). Det som skiljer de olika blodgrupperna åt är små proteiner, antigener, som sitter på blodkropparnas yta. Det är antigenerna som gör att blod inte kan blandas hur som helst. Fel blodgrupp uppfattas som främmande av immunförsvaret och då bildas antikroppar Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 12

13 James Chadwick för upptäckten av neutronen Chadwicks forskning tog honom tack vare ett stipendium till Tyskland Då första världskriget bröt ut internerades han som krigsfånge och kunde inte återvända hem till England förrän kriget var slut. * 20 oktober 1891, Manchester, England 24 juli 1974, Cambridge, England Det rådde mycket stor förvirring om egenskaperna hos alfapartiklar (heliumkärnor) i början av 1900-talet. Jämfört med väteatomer hade heliumkärnorna dubbelt så stor positiv laddning men fyra gånger högre atomvikt. Något stämde inte. Ernst Rutherford (Nobelpriset i kemi 1908) hade 1919 lagt fram en hypotes om en neutral, oladdad partikel i atomkärnan. Protonen och elektronen påverkas av magnetfält eftersom de är laddade. De går att upptäcka och styra tack vare laddningen. En stråle med negativt laddade elektroner böjer sig bort från en negativ laddningar, men dras mot positiva laddningar. Laddade partiklar beter sig också som om de är mycket större än vad de egentligen är eftersom de har sitt magnetfält omkring sig. Men hur hittar man en partikel som inte är laddad? Eftersom allt omkring oss består av atomer och varje atom mest består av tomrum med en ytterst liten kärna kan oladdade neutroner passera långa sträckor utan att kollidera med en atom. På 1930-talet gjordes experiment med att bestråla grundämnet beryllium (Be) med heliumkärnor. Man upptäckte att beryllium då avgav en starkt genomträngande strålning som kunde gå genom en flera centimeter tjock mässsingsplåt och få atomer att närmast explodera. Bland de som experimenterade fanns Iréne Juliot-Curie och Frédéric Juliot (Nobelpriset i kemi 1935). De upptäckte att paraffin som bestrålades med den energirika strålningen i sin tur avgav en stråle av positivt laddade protoner. Men vad bestod strålningen av? James Chadwick, Rutherfords elev, upptäckte att flera andra grundämnen också kunde sända ut en liknande strålning som beryllium. När han jämförde den uppmätta energimängden i strålningen med beräkningar för hur mycket energi som borde finnas hos olika sorters strålning så stämde det inte. Han förstod då att strålning måste vara en dittills okänd sorts strålning. Chadwick bombarderade olika grundämnen med den energirika strålningen och mätte hur energin förändrades hos ämnet. Genom att jämföra olika grundämnen kunde han räkna ut att massan hos den oladdade partikeln publicerade han sin upptäckt att strålningen bestod av neutrala partiklar med ungefär samma vikt som protonen. Upptäckten av den oladdade partikeln inuti atomkärnor, som fick namnet neutron, ledde till Nobelpris i fysik Upptäckten av neutronen var ett viktigt steg: grundmodellen av atomen bestod nu av tre delar och den skulle bli ett viktigt steg för att förstå frigörandet av den enorma energi som dolde sig i atomkärnan. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 13

14 Frédéric Joliot och Irène Joliot-Curie Nobelpriset i kemi 1935 såsom ett erkännande för deras gemensamt utförda syntes av nya radioaktiva grundämnen Med sina fem Nobelmedaljer bräcker släkten Curie alla andra vetenskapliga släkter flera gånger om, de som kommer närmast har inte fler än två. Makarna Curie-Juliots pris är ett av få pris som delats ut snart efter upptäckten - i enlighet med Alfred Nobels vilja. Frédéric Joliot *19 Mars 1900, Paris, Frankrike 14 augusti 1958, Paris, Frankrike Irène Joliot-Curie * 12 September 1897, Paris, Frankrike 17 Mars 1956, Paris, Frankrike Alkemisterna strävade efter att omvandla ett ämne till ett annat, eller mer specifikt att omvandla olika ämnen till guld. Makarna Curie-Joliot lyckades inte framställa guld men de lyckades att omvandla ett grundämne till ett annat. Frédéric Joliot och Irène Joliot-Curie belönades med Nobelpriset för en upptäckt de gjorde året innan priset delades ut, så de blev ovanligt snabbt belönade. Som de andra Nobelprisen inom släkten rörde det sig om radioaktivitet och utforskandet av atomerna. Det var redan känt att tunga radioaktiva grundämnen sönderfaller av sig själva och bildar nya lättare grundämnen (Rutherford, Nobelpris i kemi 1908). Det var också känt att man kunde slå sönder grundämnen genom att bestråla dem med snabba heliumkärnor (alfapartiklar) från till exempel ett radiumpreparat. I sådana experiment hade man visat att de slutprodukter som med tiden bildades var vanliga stabila grundämnen, men de var lättare än de sönderfallande ursprungsämnena. sedan stängde av strålningen hände något oväntat. De upptäckte att det fortsatte att avges en strålning från aluminiumfolien trots att den inte längre bestrålades. Det visade sig att alfapartiklarna (heliumkärnor) absorberas och att man på så sätt framställt helt nya och obekanta radioaktiva former, så kallade isotoper, av det kända grundämnet fosfor. Först när dessa radioaktiva ämnen efter en tid sönderfallit bildades de lättare slutprodukter som man tidigare hade identifierat. För första gången hade ett radioaktivt ämne skapats på konstgjord väg. Detta, att man kunde skapa radioaktiva ämnen på konstgjord väg, var en viktig upptäckt som till exempel öppnade vägen för medicinska tillämpningar av radioaktivitet utan giftiga tungmetaller! Radioaktiv kol, och andra radioaktiva ämnen, kunde nu skapas för att tas upp av växter och djur och på så sätt undersöka många av de processer som sker i både djur och växter. Makarna Joliot-Curie bestrålade grundämnen som magnesium och aluminium med höga intensiteter av alfapartiklar (heliumkärnor) och då uppkom en ny strålning. Om man bestrålade en folie av aluminium med alfastrålning och Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 14

15 Otto Hahn Nobelpriset i kemi 1944 för upptäckten av tunga atomkärnors klyvning På grund av andra världskriget 1944 fick Otto Hahn rent fysiskt motta Nobelpriset * 8 mars 1879 i Frankfurt, Tyskland 28 juli 1968 i Goettingen, Västtyskland Otto Hahn var en tysk kärnfysiker som forskade på radioaktiva ämnen och radioaktiv strålning. Han var chef på ett kemiinstitut i Berlin och samarbetade med Lise Meitner. De undersökte tillsammans vad som hände när neutroner skickades mot uranatomers kärnor. När han 1938 höll på att experimentera med detta upptäckte han att det bildades ett nytt ämne som heter barium. Han förstod inte hur det kunde komma sig. Om man ökar antalet neutron i urankärnan borde den bli tyngre och inte lättare som barium. Hahn skrev då till Meitner, som hade tvingats fly undan nazisterna till Sverige på grund av sitt judiska ursprung, och frågade om hon kunde komma med en rimlig förklaring. Det kunde hon: med hjälp av neutroner hade Hahn lyckats klyva uranatomernas kärnor till två mindre atomkärnor. När detta sker frigörs samtidigt en enorm mängd energi som tidigare varit bunden i atomkärnan, samt fria neutroner. De fria neutronerna kan sedan i sin tur klyva ytterligare urankärnor, och en kedjereaktion är igång. Det politiska läget i Europa gjorde att Hahn fick publicera upptäckten under eget namn, även om han fått hjälp av Meitner för att tolka sina experiment. Meitner delade inte priset med honom, trots att det anses varit en gemensam upptäckt och de samarbetade i 30 år. Med Hahns upptäckt grundades en ny era i mänsklighetens historia: Atomåldern. Hans upptäckt öppnade upp för en helt ny typ av krigsföring, att bygga så enormt kraftfulla bomber som kunde förgöra hela mänskligheten. En enda sådan bomb kan utplåna allt inom en radie på flera kilometer. Upptäckten av kärnklyvning innebar också att människan fick tillgång till en ny energikälla uran som används som bränsle i kärnkraftverk. Den stora mängden energi som frigörs vid kärnklyvning kan användas på många olika sätt, bland annat i kärnkraftverk och i atombomber. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 15

16 Alexander Fleming, Ernst Chain och Howard Florey Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1945 för upptäckten av penicillinet och dess botande verkan vid olika infektionssjukdomar Fleming tillhörde inte de mest fanatiska forskarna. Han drack afternoon tea, spelade biljard, schack, kort, tog en drink för att sedan gå hem till familjen och äta middag klockan åtta på kvällarna. Sir Alexander Fleming * 6 augusti 1881 i Lochfield, Skottland 11 mars 1955 i London, England Sir Ernst Boris Chain * 19 juni 1906 i Berlin, Tyskland 12 augusti 1979 i Mulrany, Ireland Sir Howard Walter Florey * 24 september 1898 i Adelaide, Australien 21 februari 1968 i Oxford, England Alexander Fleming upptäcker 1928 att ett mögel har växt i en av hans bakterieodlingar. Runt möglet har bakterierna dött. I de andra proverna, där det inte finns mögel har bakterierna växt normalt. Fleming inser snabbt att det här är en fantastisk upptäckt. Kan man använda den här mögelsvampen som medicin? Han börjar odla den speciella svampen i större skala, för att få möjlighet att också testa den på bakterier som angripit djur och det fungerar. Från mögelsvampen (Penicillium notatum) lyckas Fleming få fram ett ämne som dödar ett flertal olika bakteriearter. Penicillinet är upptäckt och därmed det första antibiotiska preparatet. Antibiotika är idag samlingsnamnet för alla bakteriedödande ämnen producerade av mikroorganismer (t ex encelliga svampar). Alexander Fleming skriver om sin upptäckt 1929 men detta får inte så mycket uppmärksamhet, eftersom han också konstaterar att det är svårt att isolera ämnet i större mängder. Ernst Chain och Howard Florey tar vid när Fleming ger upp lyckas de utveckla en metod för att rena penicillin. Fem år senare, 1945 har de också lyckats ta fram en metod för att masstillverka och distribuera stora mängder av penicillin. och blodförgiftning till döden. Idag kan vi med penicillin eller motsvarande antibiotika bota dem. Men för stor användning av antibiotika har också lett till att bakterier blivit resistenta. Detta innebär att det börjar bli allt vanligare med bakteriesjukdomar som inte går att bota med de antibiotika som finns tillgängliga idag. Det finns därför ett stort behov av att hitta nya former av antibiotika. Redan 1945 i sin Nobelföreläsning varnade Fleming för att bakterier lätt kan utveckla motståndskraft mot penicillinet om det används fel. Alla läkemedel kan ge oönskade effekter. Några personer får biverkningar efter en läkemedelsbehandling, andra inte. Man ska inte använda penicillin om man vet om att man är överkänslig mot ämnet, eftersom man kan få kraftiga reaktioner, till exempel hudutslag. Penicillin (och liknande antibiotika) minskar antalet bakterier i kroppen, både de som orsakar sjukdom och andra som är nyttiga. Den minskade mängden nyttiga bakterier i tarmarna gör att medicinen kan ge magbesvär. För hundra år sedan ledde vanliga bakteriesjukdomar som till exempel lunginflammation Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 16

17 Paul Müller Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1948 för hans upptäckt av DDT:s starka verkan som kontaktgift mot ett flertal arthropoder Vid prisutdelningen sade Paul Müller: en bomb exploderade i mitt bröst när jag hösten 1939 löst gåtan med ett effektivt insektsbekämpande medel. * 12 januari 1899 i Olten, Schweiz 12 oktober1965 i Basel, Schweiz Insekter kan ställa till problem på olika sätt, de kan förstöra skördar och sprida sjukdomar. I vissa delar av världen är myggor infekterade med en encellig parasit av släktet Plasmodium som överförs till djuret som den sticker. Hos människan ger det upphov till malaria. Malaria är en mycket utbredd sjukdom: 3,3 billioner människor som bor i 109 länder riskerar att smittas. Störst är problemen i Afrika och Asien. Att malariaparasiten tar sig in i kroppen genom myggor på något sätt har man anat länge. Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1902 gick till Ronald Ross för hans studier av hur malariaparasiten kommer in i människokroppen och 1907 fick Alphonse Laveran Nobelpris i fysiologi eller medicin för sin upptäckt av parasiten i människoblodet. Man har länge försökt att hitta vaccin och botemedel för att förhindra infektion och hitta bot mot malaria. Men parasiten ändrar form flera gånger inuti kroppen och kan då lura immunförsvaret, vilket gör det svårt att hitta bra botemedel. Paul Müller letade efter ett medel mot malaria men upptäckte ett ämne som bet på arthropoder dvs. leddjur som till exempel insekter (myggor, löss, loppor, mal, flugor m.m.). Medlet, DDT (DiklorDifenylTriklormetan), skulle frälsa världen från malaria. DDT är stabilt, enkelt att tillverka och dödar effektivt insekter. Det slog ut myggan som sprider malariaparasiten och sjukdomstalen och dödsfallen sjönk. Malaria försvann i Europa. Att ämnet var stabilt blev med tiden en nackdel: det finns kvar i naturen. Giftet sprids långväga med jord och vatten, tas lätt upp av djur och växter men kan inte brytas ned, utan lagras istället i organismernas fettvävnader. För toppkonsumenterna i en näringskedja blir resultatet katastrofalt. Först har deras byten samlat på sig gift och sedan anrikas det ytterligare i toppkonsumenternas kroppar. Så höga koncentrationer hade man inte testat när man bedömde ämnet som ofarligt för männsikor och andra ryggradsdjur. Framför allt påverkar DDT förmågan att fortplanta sig och få livsdugliga avkommor. Sedan 1970-talet är det därför förbjudet att använda DDT i de flesta länder. Idag finns det ännu inget vaccin mot malaria, men det är ett aktivt forskningsområde. Sjukdomen kan förebyggas med medicinering och genom att försöka minska risken för myggbett. I vissa länderna tillåts återigen DDT att användas för att bekämpa malarian, men det används på ett annat sätt bestämda WHO (World Health Organisation) att de tolv värst drabbade länderna (mest i Afrika) fick använda sig av IRS (Indoor Residual Spraying), dvs. bespruta med DDT inomhus. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 17

18 Archer Martin och Richard Synge Nobelpriset i kemi 1952 för deras uppfinning av fördelningskromatografien Archer Martin * 1 mars 1910 i London, England 28 juli 2002 i Llangarron, England Richard Synge * 28 oktober 1914 i Liverpool, England 18 augusti 1994 i Norwich, England Inom kemin behöver man ibland kunde dela på blandningar, dvs. skilja de olika molekylerna åt, för att t.ex. kunna analysera vilka molekyler som ingår i en blandning. Kromatografi ( färgskrift från grekiskan) är en sådan separeringsmetod. Den beskrevs för första gången i början av 1900 talet, men glömdes sedan bort tills Archer Martin och Richard Synge 1940 presenterade sin studie av vätskekromatografi. De finns två olika typer av kromatografi, gasoch vätskekromatografi. Metoderna är liknande, det som skiljer dem åt är vad som används i den rörliga fasen, en vätska eller en gas. Den rörliga fasen används för att dra med sig de olika delarna i det ämne som ska analyseras. därmed längre från ursprungspricken. Nu har man delat upp de olika molekylerna som ingick i blandningen från början. Idag används kromatografi huvudsakligen för två olika syften inom både forskning och industri. Dels för att undersöka vilka molekyler som ingår i en blandning (analys), men även för att ta fram större mängder av ett specifikt ämne. Särskilt intressant är det inom läkemedelstillverkningen för att till exempel få fram insulin. Papperskromatografi är en enkel och mycket användbar variant av vätskekromatografin. Den går ut på att man sätter en droppe av analysämnet (det ämne man vill separera molekylerna i) på en remsa av ett filterliknande papper (stationära fasen), typ filtreringspapper eller kaffefilter. Man doppar sedan ner ena kanten av pappret i ett lösningsmedel, rörliga fasen (t.ex. vatten). Lösningsmedlet sugs upp av kapillärkrafterna i filterpappret, passerar droppen av analysämnet och vandrar bort mot andra kanten på pappret. De olika molekylerna i droppen är olika lösliga och stora, de följer då med lösningsmedlet olika fort. Små och lättlösliga dras fortare och lättare med och hamnar Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 18

19 Linus Pauling Nobelpriset i kemi 1954 för hans arbeten över den kemiska bindningens natur med tillämpning på komplicerade ämnens byggnad Pauling mottog också Nobels fredspris år 1962 för sin kampanj mot ovanjordiska kärnvapenprov. Han är därmed hittills den ende person som ensam har fått två Nobelpris. * 28 februari 1901 i Portland, USA 19 augusti 1994 i Big Sur, USA Linus Pauling arbetade med att ta reda på hur olika ämnen var uppbyggda. Han upptäckte hur atomerna binder till varandra i olika komplicerade molekyler och genom detta vilken struktur molekylerna har. Han har också förklarat vilken roll elektronerna har när det gäller hur atomerna binder till varandra. Det han studerade var kemisk bindning, den dragningskraft som finns mellan atomer och gör att de håller ihop till en molekyl. Ett ämnes egenskaper beror inte bara på vilka atomer det är uppbyggt av utan också på hur atomerna är bundna till varandra, vilka olika vinklar det är mellan atomerna. Ämnena koksalt, diamant och koppar har olika egenskaper på grund av att de har olika sorters kemisk bindning. Det finns flera olika kemiska bindningar. Koksalt har jonbindning, koppar har metallbindning och diamant har kovalent bindning Med hjälp av Paulings arbete kan man idag t.ex. förstå hur några viktiga proteiner i kroppen fungerar och också vad det kan bero på om de inte fungerar. Eftersom hans forskning handlar om något så grundläggande som hur molekyler är uppbyggda har hans grundforskning haft stor betydelse för en massa naturvetenskapliga områden, inte bara inom medicin och fysiologi. Allt i naturen är ju uppbyggt av molekyler. Pauling försökte bland annat komma på hur atomerna i en proteinmolekyl är bundna till varandra. På ett papper ritade han först upp hur han tänkte sig att kedjan såg ut om den var platt. Sedan började han vika och vika och vika och vika. Han vek på de ställena där molekylbindningarna tillät och fick tillslut fram en modell som liknade en spiral där molekylstrukturen kunde haka i sig själv. Alfa-helix-molekylen var upptäckt. Idag har vi datorer som utför beräkningarna baserade på Pauling regler. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 19

20 William Shockley, John Bardeen och Walter Brattain Nobelpriset i fysik 1956 för deras undersökningar över halvledare och upptäckt av transistoreffekten John Bardeen är en av fyra Nobelpristagare som tilldelats två Nobelpris. William Shockley * 13 februari 1910 i London, England 12 augusti 1989 i Palo Alto, USA John Bardeen * 23 maj 1908 i Madison, USA 30 januari 1991 i Boston, USA Walter Brittain * 10 februari 1902 i Amoy, Kina 13 oktober 1987 i Seattel, USA En transistor är en elektrisk komponent och en viktig byggsten i all modern teknik. Dess föregångare kallades för ett elektronrör eller vakuumrör och var en mycket viktig komponent i till exempel radioapparater och i de allra första datorerna. Elektronröret var dock stort och klumpigt och gick lätt sönder. Transistorn ersätter elektronröret och har många fördelar, som till exempel att den är liten, hållbar, alstrar inte särskilt mycket värme, energisnål och kan tillverkas billigt. så kallade integrerade kretsar (mikrochips, chips). Dessa är grunden för både processorer, minnen och andra funktioner i datorer, som numera sitter i både bilar, klockor, tvättmaskiner och i en stor mängd andra apparater. Deras upptäckt har gjort att det i framtiden hägrar många praktiska tillämpningar, så som att skapa en mängd ny elektronik. Transistorprincipen innebär att man med en konstruktion av olika halvledande grundämnen kan styra, förstärka, reglera eller förändra en elektrisk ström. Man kan med hjälp av en transistor få en svag ström att styra en stark ström. Den kan också fungera som en på- och avkopplare till ström. Transistorer finns t.ex. i radioapparater, datorer, bilar, TV-apparater, stereoanläggningar och mobiler. Till en början var de vanliga i små bärbara radioapparater som därför fick kallas transistor-radio. Innan Bardeen, Brattain och Shockleys upptäckter var ju radioapparater stora och klumpiga eller känsliga och kunde därför inte flyttas runt så lätt. I många av våra moderna elektroniska apparater finns det massor av transistorer. De är oftast mycket små och ihopkopplade till Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 20

21 Melvin Calvin Nobelpriset i kemi 1961 för hans undersökningar av växternas kolsyreassimilation Melvin Calvins Nobelpris bygger på flera Nobelpris: att märka molekyler genom att göra dem radioaktiva och papperskromatografi för att separera olika ämnen. Hans experiment kallas ofta för "the lollipop experiment" eftersom det såg ut som stora gröna klubbor med alla alger i de platta behållarna. * 8 april 1911, St. Paul, USA 8 januari 1997, Berkeley, USA Fotosyntesen är en av de viktigaste kemiska reaktionerna för liv på jorden. För att kunna fotosyntetisera behöver växter vatten, koldioxid och ljus. Vattnet kommer in genom rothåren och transporteras sedan upp via kranskärlen till kloroplasterna i bladen. Kloroplasterna innehåller klorofyllkorn där fotosyntesen sker. Koldioxiden kommer in genom klyvöppningarna, små öppningar på bladens undersida, som kan släppa in koldioxid och ut syre och vattenånga. Med hjälp av solljuset (energi) och enzymer omvandlas sedan koldioxiden och vattnet till glukos (druvsocker) och syrgas: koldioxid + vatten + solljus (energi) -> glukos + syre Vad som egentligen sker är betydligt mer komplicerat än vad som beskrivs ovan. Det har visat sig att fotosyntesen är en lång process med många kemiska reaktioner som kan delas upp i olika delsteg. Några som sker i ljus och några som sker i mörker. Förenklat kan man säga att mörkerreaktionerna är själva omvandlingen av koldioxid till druvsocker medan ljusreaktionerna står för förarbetet till denna omvandlingsprocess. Det Calvin upptäckte och kunde förklara var reaktionerna som sker i mörkret. Med nya banbrytande metoder kunde Calvin ta reda på de olika stegen i de snabba mörkerreaktionerna. Hans använde encelliga grön-alger och koldioxid som man märkt genom att göra den radioaktiv (isotopen kol-14). Algen tar upp koldioxid från vattnet under fotosyntesen, koldioxid som sedan omvandlas till socker i flera olika steg. Calvin upprepade sitt experiment gång efter gång, och för varje gång lät han algerna leva lite längre innan han döda dem för att stoppa reaktionerna. För att kunna separera de olika ämnena som bildades i de olika stegen använde han papperskromatografi. När man lade röntgenfilm över filterpapprena som använts i kromatografin syntes det tydligt vilka ämnen som innehöll det märkta, radioaktiva kolet eftersom det svärtade filmen. Man såg att olika ämnen var märkta efter olika lång tid, att det gick från ämne till ämne. Men vad var det för ämnen? Det tog Calvins team 10 år att lista ut vilka ämnen som bildas på vägen från koldioxid till glukos (druvsocker). I dag kallas man reaktionerna som sker för Calvincykeln. Många växter har utvecklat ekologiska anpassningar som gör att de blir bättre på att fotosytetisera: en del kan ta upp mer ljus, klara höga och låga temperaturer bättre, lagra vatten osv. Varför är då fotosyntesen så viktig? De gröna växterna är autotrofa organismer (tillverkar sin egen näring) och näringskedjans producenter. De tillverkar den energirika näringen som sedan djuren, konsumenterna äter. Dessutom tar växter upp koldioxid och avger syre. Utan fotosyntesen inget liv! Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 21

22 Francis Crick, James Watson och Maurice Wilkins Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1962 för deras upptäckt av nukleinsyrornas molekylära uppbyggnad och dess betydelse för informationsöverföring i levande materia Enligt Crick och Watsons var nyckeln till deras framgång förmågan att samarbeta. De kompletterade varandra ämnesmässigt och var inte rädda för tuffa diskussioner. Francis Crick * 8 juni 1916 i Northampton, England 28 juli 2004 i San Diego, USA James Watson * 6 april 1928 i Chicago, USA Maurice Wilkins * 15 december 1916 i Pongaroa, Nya Zeeland 5 oktober 2004 i London, England På mitten av 1940-talet började forskare att misstänka att det inte var proteiner utan DNA (deoxiribonukleinsyra) som ärvs från generation till generation. James Watson och Francis Crick försökte bygga tänkbara modeller av DNA-molekylen som stämde överens med kända fakta, men kombinationsmöjligheterna var för många. Lösningen kom från Maurice Wilkins och Rosalind Franklin. De hade röntgenkristallografibilder som visade hur röntgenstrålar studsade mot de olika atomerna i DNA. Bitarna föll på plats och 1953 kunde Crick och Watson bygga en modell som visar hur en DNA-molekyl ser ut. Därmed tog den moderna molekylärbiologin och genetiken fart. År 1957 höll Crick en föreläsning där han beskrev molekylärbiologins centrala dogma: från DNA via RNA till protein. Sorgligt nog dog Franklin i cancer fem år innan Nobelpriset för upptäckten delades ut. DNA innehåller ritningar för att bygga alla kroppens proteiner, inklusive alla enzymer. En ny förståelse av ärftlighet och ärftliga sjukdomar blev möjlig när Watson och Crick kom fram till att DNA består av två molekylkedjor tvinnade runt varandra, en dubbelspiral. Kedjorna består av sockerarten deoxiribos och fosfat. De två kedjorna hålls ihop med vätebindningar mellan par av organiska kvävebaser: A (adenin), T (tymin), G (guanin) och C (cytosin). A och T binder till varandra och utgör ett baspar, medan C och G utgör det andra basparet. Att det finns baspar, snarare än att alla fyra kan binda hur som helst, gör att man kan kopiera DNA. Informationen i DNA översätts sedan till proteiner i ribosomerna. Ordningen på kvävebaserna avgör vilken form proteinet får, vilket i sin tur avgör vilken funktion proteinet har. Idag används kunskapen om DNA till mycket. Inom biotekniken har man lärt sig att ändra i levande organismers DNA. Detta gör till exempel att man kan producera insulin på ett billigare sätt genom att ändra i en viss bakteries DNA. Tidigare fick man insulinet från bukspottkörteln hos grisar, vilket är mycket svårare och dyrare. Det finns också andra områden där DNA har inneburit stora förändringar, till exempel inom brottsbekämpning, identifiera sjukdomar, kampen mot cancer, förståelsen av ärftliga sjukdomar samt bestämma faderskap. Det används också för att ta reda på hur nära släkt olika djur och växter är. Fler och fler företag erbjuder genetiska tester där kunden får information om han eller hon bär på olika gener som kan ge upphov till sjukdomar. Till mänsklighetens största nytta nobelprisbelönat arbete 22