Linné lade svampsporer i ljummet vatten och lät dem stå några dagar. Då han åter studerade provet myllrade det av levande organismer. Mik un På en auktion i Göteborg fann Hans Nyman ett mikroskop, som förmodligen är just det som Linné använde. 32
Imaj skulle naturforskningens grand old man Carl von Linné ha fyllt 300 år. Illustrerad Vetenskap firar jubileet med denna specialartikel, skriven av ekologen Hans Nyman, som under en rad år har forskat i Linnés användande av mikroskopi, och illustrerad med bilder tagna av den världsberömde, svenske fotografen Lennart Nilsson. I ett unikt projekt har Nyman och Nilsson upprepat ett försök utfört av Linné 1766 med ett mikroskop som sannolikt är identiskt med det som Linné använde för nästan 250 år sedan. CARL VON LINNÉ (1707 1778) HANS NYMAN J U B I E U M L L E U M B I J U J U B I L 300 år E U M E U M L I B J U robernas iversum Misslyckat försök öppnade dörren till Carl von Linné satte naturen i system. Han studerade noggrant naturens skapelser och använde sina iakttagelser för att klassificera växter och djur, men då han utförde sitt livs enda mikroskopiska försök, feltolkade han helt vad han såg. Likväl kom försöket att i hög grad prägla den forskning som till sist klarade upp en av biologins allra hetaste frågor: huruvida liv kan uppstå spontant. Av Hans Nyman 33
BRIDGEMAN ART LIBRARY Prästson skapade ordning i kaos Linné skulle egentligen ha blivit präst som sin pappa men fångades tidigt av ett brinnande intresse för naturen. Hans stora förtjänst är att han som den förste någonsin skapade en systematisk överblick över naturen genom att med sitt geniala Systema Naturae kategorisera varje enskild djur- eller växtarts släktskap med andra arter, bland annat i form av ett tvådelat latinskt namn bestående av släkt- och artnamn. På så sätt satte han hela naturen i system med riken, stammar, klasser, ordningar, familjer, släkten och arter. Systemet används av vetenskapen än i dag. 1707 Carl Linnaeus föds den 23 maj i Råshult i södra Småland. 1728 Avslutar botanikstudier vid universitetet i Lund. 1735 Tar doktorsgrad i medicin i Holland efter att ha läst medicin på universitetet i Uppsala. Utger första upplagan av Systema Naturae. 1741 Professor i medicin och botanik vid universitetet i Uppsala. 1757 Adlas och tar namnet Carl von Linné. 1767 Utger Mundum Invisibilem om livsformer som bara kan ses i mikroskop. 1775 Delvis invalidiserad efter flera slaganfall. 1778 Dör den 10 januari i Uppsala. NATURAL HISTORY MUSEUM LONDON P å en auktion i Göteborg i slutet av 1980-talet uppmärksammade artikelns författare ett gammalt, dammigt mikroskop från 1700-talet. Det låg i en papplåda och såg mest ut som skräp. Jag kände emellertid igen mikroskoptypen och köpte det. Då jag kom hem och monterade ihop mikroskopet fick jag bekräftat att jag hade gjort ett unikt fynd: ett nästan komplett dubbelmikroskop, byggt av instrumentmakaren John Cuff i London mellan 1744 och 1758. Modellen betraktas som det första moderna mikroskopet, och det finns bara mycket få exemplar bevarade i hela världen. Efter lång tids research stod det klart att detta sannolikt är just det exemp lar som bland andra Carl von Linné använde för snart 250 år sedan. Linné litade mest på sina ögon Sveriges store naturforskare är inte känd som någon stor mikroskopist. Linné föredrog att studera och beskriva vad kan kunde se med blotta ögat. Många av de växter och andra organismer som han undersökte var dock så små att han inte hade något annat val än att lägga dem under mikroskopet. Linné ägde själv ett genialt mikroskop, som han fått av vännen och forskarkollegan John Ellis i England. Även detta instrument var tillverkat av John Cuff, men kallades Ellis akvatiska mikroskop, då Ellis bidragit till konstruktionen. Det var utmärkt för att studera små blommor och insekter, men inför mycket små organismer kom det till korta, då det bara kunde förstora cirka 32 gånger. Av en slump konfronterades Linné med 34 DET SÅG LINNÉ Så här ser sporer från svampen Ustilago hordei ut, när de rörs ut i vatten och förstoras 270 gånger i Cuffmikroskopet. DET KAN VI SE I Lennart Nilssons elektronmikroskop förstoras sporerna 33 000 gånger. De punkterade sporerna har torkat in.
Den största utmaningen med att upprepa Linnés försök var att skapa samma belysning. Vätskefyllda glasklot används här för att koncentrera ljuset. ett vetenskapligt problem, vars lösning krävde ett betydligt kraftigare mikroskop. I Hannover satt en viss baron Otto von Münchhausen (ej att förväxla med den litteräre figuren med samma namn), som Linné korresponderade med. Denne lade fram en teori om att svampsporer utvecklas till smådjur för att sedan åter bli till svampar. Linné tvivlade starkt på idén men beslutade 1766 ändå att göra sitt eget experiment. Han valde sporer från Ustilago hordei, en svampart som angriper spannmål och därför också var intressant att arbeta med ur ett ekonomiskt perspektiv. Sporerna är emellertid så små att de knappt kan anas med det lilla Ellismikroskopet, så Linné behövde ett bättre. Han valde ett så kallat cuffianskt mikroskop, fackbeteckningen för John Cuffs stora nyutvecklade mikroskop, som var sammansatt av f lera linser. Detta var dåtidens mest avancerade och moderna, sammansatta mikroskop och identiskt med just den mikroskopmodell som jag fann på auktionen i Göteborg. Fick hjälp av sin stormrike elev År 1766 fanns det enligt min och Lennart Nilssons research bara två sådana mikroskop i hela Sverige. Det ena tillhörde Vetenskapsakademin och användes varje vecka av Johan Carl Wilcke, som var lektor vid de Thamiska föreläsningarna i Stockholm, Sveriges första populärvetenskapliga föreläsningar för allmänheten. Det andra mikroskopet ägdes av Claes Alströmer, Linnés stormrike lärjunge. Linné har förmodligen haft möjlighet att låna båda två, men vi tror att det återfunna mikroskopet med all sannolikhet är Alströmers, då det är i mycket fint skick och inte slitet som Vetenskapsakademins exemplar måste ha varit. Hans Nyman studerar ett objekt under samma förutsättningar som på Carl von Linnés tid. 35
DET KAN VI SE På Linnés tid ansåg en del mikroskopister att sädesceller var små människor, som bara behövde en ruvhöna att växa i. HANS NYMAN DET SÅG LINNÉ 36 I Cuffmikroskopet anas sädescellernas form och rörelse om provet är färskt. I elektronmikroskopet kan man se sädescellerna simma mot den stora äggcellen, som är täckt av ett lager av näringsceller.
BRIDGEMAN ART LIBRARY (Akademins mikroskop försvann redan på 1700-talet.) Då det har varit betydligt lättare för Linné att få tillgång till Alströmers mikroskop än till akademins, talar mycket för att det återfunna mikroskopet var det som Linné använde. I mikroskopets lilla låda låg fyra origi nalpreparat på en elfenbenssticka mellan tunna skivor av glimmer. Det ena av dem, en bokskorpion, är i fantastiskt fint skick, medan de övriga tre, en loppa och två löss, är mer präglade av sin ålder. Ser nu världen med Linnés ögon Lennart Nilsson och jag arbetar på ett tämligen stort projekt, i vilket vi utför försök med samma instrument som en del av mikroskopins största genier använt. Idén är att fotografera vad de gamla mästarna såg och jämföra bilderna med vad man med modern teknik kan se i dag. På så sätt vill vi bland annat illustrera vilken betydelse de gamla forskarnas arbete fick för eftervärlden. Fyndet av det gamla Cuffmikroskopet var en lyckoträff, som har gjort det möjligt att också dra in Linné i våra projekt. Med det fina gamla instrumentet har vi studerat de fyra preparat som låg i mikroskopets låda, andra originalpreparat från samma period och färska preparat från nutiden. Vi har även upprepat Linnés enda mikroskopförsök på precis samma villkor som han arbetade under. Trots att Linnés arbete med mikroskopi är i det närmaste okänt, fick detta försök faktiskt stor betydelse för en vidare utforskning av vetenskapens kanske hetaste fråga: hur liv kan uppstå. Detta trots att Linné fullständigt feltolkade vad hans experiment visade honom. Sporrad av korrespondensen med von Münchhausen blandade Linné svampsporer i ljummet vatten och lät dem stå ett par dagar. Då han åter betraktade vätskan i mikroskopet, såg han till sin stora förvåning att vattnet nu var fullt av encelliga djur. Linné antog därför att sporerna utvecklades till ett slags maskar för att därefter fästa sig vid underlaget och bli till svampar. Linnés elev Johan Carl Roos beskrev experimentet och skildrade de små livsformerna sålunda: Dessa smådjur visa de sig i det genomskinliga vattnet bleka, af långa, i främre ändan trubbigare, simmande som lekande fiskar, stundom med ett skutt undvikande varandra, men för det mesta gyttrande sig tillsammans. Beskrivningen passar bra på infusorier, encelliga organismer, som snabbt utvecklas i en näringslösning. De kan ha kommit från det vatten som Linné använde eller från de sädesax som svampen hade infekterat, men inte från svampsporerna själva. Carl von Linné beskrev entusiastiskt vad han hade sett i sitt verk Mundum Invisibilem, Den osynliga världen, och Ögat har fått hjälp i 1 000 år Linsliknande föremål har existerat ända från antikens tid, men en praktisk användning av optisk förstoring kan bara dokumenteras cirka 1 000 år tillbaka. I takt med att mikroskopen har förbättrats, har de revolutionerat vår syn på världen. Mikroskopen gav inblick i en fascinerande men även skrämmande värld. Denna teckning från runt 1820 skildrar vad som gömde sig i dricksvatten från Themsen. Omkring 1000 Den arabiske vetenskapsmannen Alhazen experimenterar med ljusets brytning. Vid denna tid tillverkade vikingarna linser av bergkristall. Kanske var det sådana som Alhazen använde. LÄNSMUSEET PÅ GOTLAND Omkring 1300 De första egentliga glasögonen tas i bruk i Italien. 1590 1610 Glasögonmakaren Hans Janssen i Holland uppfinner världens första mikroskop. Galilei konst ruerar ett eget, som han använder för vetenskapliga studier. 37
38 HANS NYMAN CORBIS/SCANPIX Omkring 1700 Med ett mikroskop gör den holländske naturforskaren Anton van Leeuwenhoek under 50 år mängder av observationer, bland annat av sädesceller, bakterier och encelliga djur. 1758 Den engelske optikern John Dollond patenterar den så kallade akromatiska linsen, som inte sprider ljuset i olika färgstrålar. 1767 Carl von Linné publicerar Mundum Invisibilem Den osynliga världen. Boken ger inspiration till en omfattande mikroskopiforskning, bland annat om hur liv kan uppstå. han ändrade följaktligen också Systema Naturae, hans system för klassificering av alla naturens skapelser. Det skedde genom att han placerade svamparna i ett särskilt rike, Regnum chaoticum, där han redan hade placerat en lång rad djur arter, som han hade svårt att placera in på något annat ställe. Försök ledde kollegor på villospår Många av Linnés forskarkollegor upptäckte snabbt att han hade dragit fel slutsatser, och att det han hade sett var infusorier. Från sina litteraturstudier kände Linné själv väl till existensen av infusorier, och han nämner dem också i Mundum Invisibilem, men en sak är att läsa om infusorier i litteraturen, något helt annat är att se dem live under mikroskopet. Hade Linné varit en mer erfaren mikroskopist, hade misstaget aldrig skett, DET SÅG LINNÉ En blomfluga finner nektar i en blomma här sett i ett så kallat Ellismikroskop, som Linné också använde i sina botanikstudier. HANS NYMAN men då hade hans försök inte heller fått samma uppmärksamhet. Andra inf lytelserika forskare, till exempel den engelske biologen John Needham, läste och tolkade nämligen Linnés experiment som ett skolexempel på uralstring att liv kan uppstå spontant. Needham ansåg sig själv ha iakttagit uralstring i egna mikroskopförsök. Dessutom hade han arbetat med Frankrikes store naturforskare Georges Buffon, som var Linnés motpol i forskar världen. Buffon hade inte mycket till övers för Linnés Systema Naturae, som han ansåg vara helt verklighetsfrämmande. Buffon hade en egen teori om en ur alstring driven av organiska molekyler. Linnés experiment kom att inom forskarvärlden rikta en kolossal uppmärksamhet mot uralstring. Forskarna var synnerligen oeniga om fenomenet,
Bilden visar hur biet täcks av pollen, så att det kan pollinera andra blommor. Den har använts som förlaga till den svenska 100-kronorssedeln. DET KAN VI SE Blommor parar sig som människor En del betraktar Linné som pervers för att han såg paralleller mellan växters och människors sexliv. I motsats till nutidens mikroskopister kunde han inte följa fortplantingen live, men han kunde se likheterna mellan ett frö och ett foster och förstod sexualitetens stora betydelse för organismernas utveckling som arter. Moderna elektronmikroskop visar att Linné uppfattade mycket korrekt. Han trodde dock inte att sädesceller själva kunde röra sig utan tolkade det han såg som strömningar i vätskan. När pollen landat på blommans märke, borrar sig en pollenpenis genom stiftet till fruktämnet. Inne i fruktämnet växer det nu befruktade fröanlaget till ett färdigt frö likt ett mänskligt foster. 39
DET SÅG LINNÉ Linnés doktorsdisputation från 1735 handlade om malaria. I hans gamla Cuffmikroskop kan man se de angripna blodkropparna men inte själva parasiten. Geni ruinerades av omoraliska snobbar I dag har mikroskopmakaren John Cuff (1708 1772) fallit i glömska, men på 1700-talet var han en känd person och leverantör till några av tidens främsta vetenskapsmän. Cuff hade ett nära samarbetade med de forskare som använde mikroskopen. Han lyssnade till deras problem och löste dem. Tack vare detta professionella arbetssätt var han långt före sin tid. Dessvärre hade Cuff inte samma ordning på sin ekonomi. År 1750 gick han i konkurs, och från 1758 förlorade han rätten att driva egen verkstad. Ett av hans berömda dubbelmikroskop kunde visserligen säljas för ett pris av sju guineas, vilket var en smärre förmögenhet vid denna tid, men dessvärre fanns det endast mycket få vetenskapsmän som använde så avancerade mikroskop. John Cuffs kunder var därför ofta gentlemen, som bara använde de förnäma optiska instrumenten till att signalera för umgängeskretsen hur bildade de var. Deras betalningsmoral lämnade emellertid ofta mycket att önska, och när en gentleman vägrade att betala, hade en enkel man som Cuff i princip inget att sätta emot. John Cuff vid sin arbetsbänk 1772, samma år som han dog. ROYAL COLLECTION 40
DET KAN VI SE 1800-talet Teorin om att livet kan uppstå spontant avlivas slutgiltigt av den franske kemisten Louis Pasteur. Han och hans rival, tysken Robert Koch, lägger grunden till bakteriologin. THE ART ARCHIVE men de omfattande mikrobiologiska experiment som de var för sig kastade sig ut i ledde till en lång rad vetenskapliga landvinningar, bland annat insikten att alla levande organismer består av celler. Först 100 år efter Linnés experiment lycka des Louis Pasteur sätta punkt för striden om uralstring. Han påvisade att levande organismer bara kan uppstå i näringslösningar, om dessa i förväg har förorenats utifrån. Även ett feltolkat experiment kan alltså resultera i viktig forskning när, märk väl, den som tar fel är en fyrbåk i forskarvärlden. Själv var Linné dock till sin dödsdag en stor motståndare till teorier om uralstring, och han har givetvis varit mycket irriterad över att just hans experiment användes som bevis för denna. Å andra sidan hade ett av hans viktigaste mål med utgivandet av I elektronmikroskopet ses tydligt hur malariaparasiten har infekterat två röda blodkroppar och har fått den ena av dem att brista. Mundum Invisibilem som beskrev både hans eget försök och andra mikroskopisters forskning varit att inspirera kollegor att göra nya upptäckter, och det kan man i varje fall lugnt konstatera att han lyckades mycket väl med. Sädesceller var färdiga människor Linné var mycket upptagen av fortplantningens gåta. Hans första kategorisering av växtvärlden var baserad på ett sexualsystem, som tog sin utgångspunkt i växternas könsorgan, nämligen ståndarnas och stiftens antal, form och placering. Han studerade också sädesceller och såg klara paralleller mellan växters och människors sätt att fortplanta sig på. En av tidens utbredda uppfattningar, nämligen att sädesceller var små, färdiga människor, som bara behövde en ruvhöna att växa i, avvisade han HANS NYMAN 1928 Den brittiske läkaren Alexander Fleming upptäcker pe nicillinet i mikroskopet. Nutid Lennart Nilsson öppnar med sina bilder mikroorganismernas universum för alla och dokumenterar tidens viktigaste vetenskapliga genombrott. 41
DET SÅG LINNÉ Ett av de originalpreparat som låg i ett fodral i Linnés Cuffmikroskop är denna bokskorpion. Linné observerade med synligt ljus Carl von Linné använde ett så kallat dubbelmikroskop, tillverkat av John Cuff. Mikroskopet består av tre handslipade linser. Den nedersta objektivlinsen kan bytas ut och finns i sex olika styrkor. Objektet belyses underifrån av en spegel, som reflekterar ljus från till exempel stearinljus eller oljelampor. Upplösningen är 1,7 mikrometer. Lennart observerar med elektroner Ett elektronmikroskop använder inte synligt ljus. Lennart Nilssons skanningelektronmikroskop sveper i stället en elektronstråle över objektet. Mikroskopet kan särskilja strukturer ända ned till 0,2 nanometer. Nackdelen med elektronmikroskop är att objektets färger försvinner. Därför lägger man ofta konstgjorda färger över bilden. fullständigt. I stället antog han i Mundum Invisibilem att de små sädesdjuren kanske hade samma funktion som växternas pollen. Den överväldigande mängden sädesceller bekymrade honom emellertid, för han kunde inte tro att Gud skulle tillåta ett sådant slöseri. Samtidigt trodde han inte heller att sädesceller kunde ha förmågan att röra sig själva, utan att de, liksom pollen, måste ha hjälp utifrån. Att man i mikroskopet kunde se sädescellerna röra sig, måste bero på några omedvetna rörelser i vätskeprovet, menade han. Han kan därför knappast ha studerat levande sädesceller i det stora Cuffmikroskopet, som stod stadigt på ett bord i motsats till de portabla mikroskopen. 42 HANS NYMAN Lennart Nilssons med de två mikroskop han har använt till denna artikel: Cuffmikroskopet t v och skanningelektronmikroskopet t h. Ljuset var en gigantisk utmaning Arbetet med det stora Cuffmikroskopet samt de andra typerna av mikroskop som användes på 1700-talet har gett oss inblick i de svårigheter som dåtidens forskare stod inför, när de skulle utforska mikroorganismernas universum. I dag kan vi använda första klassens antiref lexbehandlad mikroskopoptik. Dessutom har vi tillgång till avancerade lampor, försedda med egen optik, som ger en optimal belysning. Slutligen kan vi söka hjälp i en arsenal av bestämningslitteratur och moderna uppslagsverk,
Bokskorpionen är ett rovdjur. Den är sällsynt men kan finnas i gamla bibliotek, där den äter larver i böckerna. DET KAN VI SE som hjälper oss att identifiera det vi ser i mikroskopet. Linné och hans kollegor på 1700-talet fick klara sig utan allt detta. Linné förfogade bara över tre ljuskällor: dagsljus, stearinljus och oljelampor. Svårast har det varit att rekonstruera hur han har belyst själva preparatet. Tidens litteratur ger här inte mycket hjälp, så vi har varit tvungna att pröva oss fram. Preparatet skall kunna belysas både underifrån och ovanifrån. Vad man väljer i det enskilda fallet beror på hur kraftigt man önskar förstora preparatet, och hur genomskinligt det är. De största problemen har vi haft med att belysa icke-genomskinliga preparat ovanifrån. Här har vi varit tvungna att använda vattenfyllda glasklot till att koncentrera ljuset. Då vi upprepade Linnés försök med svampsporerna, till vilket vi hämtade vattnet från en behållare för uppsamling av regnvatten, skedde detsamma som Linné upplevde. Efter ett par dagar hade en mängd infusorier dykt upp, vilka uppförde sig precis som i beskrivningen av Linnés försök. Precis vad Linné såg kan vi emellertid inte veta, eftersom han inte gjorde några teckningar av det. Däremot kan vi slå fast att Linné i motsats till vad många hittills har menat omöjligt kan ha använt det lilla Ellismikroskopet, som han själv ägde, till försöket. Dels nämner Linné själv att han har använt ett flerlinsmikroskop, dels är Ellismikroskopet inte kraftigt nog för att kunna skilja de små svampsporerna. Försöket kan bara vara utfört med ett stort Cuffmikroskop av allt att döma detsamma som 250 år senare dök upp i en dammig papplåda på en auktion i Göteborg. Läs mer om ämnet på www.illvet.com Sedd i elektronmikroskop visar sig bokskorpionen bland annat ha femfingriga händer ytterst på mundelarna. Deras funktion är okänd, men troligen suger de ut innehållet ur bytesdjuren. 43
Hightech från 1700-talet John Cuffs stora dubbelmikroskop var ett verktyg långt före sin tid, framför allt för att belysningen av preparatet är genomtänkt in i minsta detalj. Som bilderna dokumenterar kan det över 250 år gamla instrumentet än i dag ge imponerande förstoringar. För Hans Nyman och Lennart Nilsson har det varit fantastiskt att arbeta med just detta instrument och titta på just de preparat som även Carl von Linné sannolikt har använt sig av. Bland Cuffmikroskopets tillbehör finns en fuktig kammare. I den har Nilsson och Nyman studerat dessa snigelägg. Denna loppa är ett av de preparat som följde med mikroskopet. Tidens tand har gnagt det 250 år gamla djuret. 44 Polypdjur av släktet Hydra var populära studieobjekt. Klipper man dem mitt itu, lever delarna vidare var för sig. Detta är ett preparat från Linnés tid. I slutet av 1800-talet avslöjades med mikroskop att myggor sprider malaria.
Väl skyddat i sitt hölje av glimmer och elfenben ligger ett av de preparat som Linné själv kan ha studerat under mikroskopet. 45