Etikett: kemi

Svensk forskare vann stort europeiskt uppfinnarpris

Uppföljning av min tidigare bloggpost om det Europeiska patentverkets stora uppfinnarpris:

Pål Nyrén vann priset i kategorin små och medelstora företag (small to medium-sized enterprises) för uppfinningen av pyrosekvensering. Grattis Pål!

Populäritetspriset, där vinnaren röstades fram av allmänheten, vanns av José Luis López Gómez för ett system som förbättrar hur tåghjulen hos höghastighetståg följer spåren i kurvor. Uppfinningen uppges ha gjort tågresande med det spanska tågbolaget Patentes Talgo både bekvämare och säkrare.

Vackra blommor gjorda av mineraler

Hur kommer man egentligen på idén att om man tillför koldioxid (CO2) till en vattenlösning av bariumklorid (BaCl2) och natriumsilikat (Na2SiO3) kan man skapa pyttesmå ”blommor”, trattar och vaser? ”Blommorna” består i detta fall av utfällningar av mineralerna witherit (bariumkarbonat, BaCO3) och kvarts (kiseldioxid, SiO2), och forskarna som hittade på detta lyckades till och med lära sig kontrollera utseendet på utfällningarna i detalj genom att ändra koldioxidkoncentrationen, temperaturen och lösningens pH. De kallar det för nanoteknologi, fast de små blommorna faktiskt är i mikrometerskala, snarare än nanometerskala. Se färgbilder på de små ”blommorna” här. Artikeln ”Rationally Designed Complex, Hierarchical Microarchitectures”, som nyligen publicerades i Science, kan laddas ner från författarens hemsida. Kolla på bilderna! De är underbara.

Kommer morgondagens bilar att drivas av träd istället för fossil?

Enligt en rapport från Kungl. Vetenskapsakademiens energiutskott skulle Sverige kunna använda skogen för att bli självförsörjande på drivmedel. Vi behöver inte använda fossila bränslen alls. Det förutsätter dock att skogsbruket effektiviseras och att vi ersätter bensin och diesel med metanol (träsprit) och DME (dimetyleter). Båda dessa har tidigare använts som drivmedel i motorer. De är kanske inte jordens mest hälsosamma ämnen, men är sannerligen inte bensin och diesel heller, och de ger i alla fall betydligt renare avgaser. Metanol kan dessutom tillverkas från koldioxid, och koldioxidöverskott är ju för tillfället något vi gärna vill bli av med för klimatets skull. Dessutom kan metanol användas för att lagra energi från t.ex. vindkraftverk. Detta låter ju bra. Varför har vi då fortfarande bensin och diesel i bilarna?

Den mest grundläggande anledningen är naturligtvis att fossila bränslen fortfarande är alltför billiga för att biobränslen ska kunna konkurrera på allvar. Det finns trots allt fortfarande en hel del lättillgänglig olja i världen. Dessutom finns det konkurrerande idéer om vad träden i skogen ska användas till. En effektivisering av skogsbruket skulle i och för sig ge mer råmaterial, men det är inte självklart att ens detta överskott ska användas till att tillverka just drivmedel. Av träd gör man även t.ex. byggmaterial, papper och olika kemiska och biokemiska produkter.

Fungerande testanläggningar finns för att tillverka  biodrivmedel från träd, men ännu finns inga fullskaliga industriella anläggningar. Skogsindustrin behöver i och för sig hitta nya användningsområden för skogen, men det är en långdragen och dyr process att ställa om industriell produktion. Dessutom måste både fordon och infrastruktur anpassas. Kort sagt behövs det en hel del pengar och politisk beslutsamhet om det ska bli något av med det hela. Men visst skulle det vara ett stort steg på vägen mot målet att bli oberoende av fossila bränslen…

Där ingen trodde något kunde leva

Mitt examensarbete vid universitetet handlade om arkéer, närmare bestämt om en arkéart som lever i 80-gradig syra i heta källor. Det är en så extrem miljö att det enligt all logik inte borde vara möjligt att överleva där. Jag har fascinerats av dessa bisarra och oerhört tuffa småttingar ända sedan jag som universitetsstudent först hörde talas om dem. Varför hade ingen berättat om dem tidigare?

I många hundra år delade vetenskapsmännen (och de ytterst få vetenskapskvinnorna) in livet i fem riken; djur, växter, svampar, protister (= alla andra eukaryoter) och bakterier. Bakterierna kallades också för prokaryoter eftersom de, till skillnad från eukaryoterna, inte har någon cellkärna. Detta system användes fortfarande när jag var barn, trots att forskarna vid det laget hunnit bli ordentligt skeptiska till denna gamla ”sanning”.

Det var i den moderna molekylärbiologins begynnelse på 1970-talet som Carl Woese upptäckte att vissa celler som ser ut som bakterier i mikroskopet egentligen är något helt annat. I början kallades dessa för ärkebakterier och man tänkte sig att de måste vara någon sorts unik typ av bakterier, men med tiden blev det allt mer uppenbart att de så kallade ärkebakterierna inte alls är några bakterier. De är något helt annat. Och sedan 1990 har forskarna dumpat de fem rikena och övergått till att dela in allt liv på jorden i tre domäner istället: eukaryoter, bakterier och arkéer. Tyvärr tar det ett tag för vetenskapliga revolutioner att nå de svenska skolorna (har den gjort det än?), så där regerade fortfarande de fem rikena under hela 90-talet.

Arkéer finns, precis som bakterier, överallt. Bland annat lever de i de kalla och syrefattiga sedimentlagren på havsbotten. Arkéer är svårstuderade eftersom de ofta trilskas och vägrar växa i laboratoriemiljö. De få arkéer som går att odla brukar ha en metan- eller svavelbaserad ämnesomsättning, men nu har forskare upptäckt att vissa sedimentlevande arkéer istället lever på en proteindiet.

De utsöndrar enzymer som bryter ner proteiner i sedimentet till mindre bitar. Dessa mindre bitar tas sedan upp av arkécellerna genom speciella kanaler i cellmembranet för fortsatt nedbrytning och återanvändning av beståndsdelarna. Proteinerna kommer huvudsakligen från döda organismer och ansamlas i sedimenten där de ingår i en av jordens största reservoarer av organiskt kol. De sedimentlevande arkéernas nedbrytning av proteiner påverkar därför den globala kolcykeln. David Valentine uppskattar att det kan finnas 1000 000 000 000 000 000 000 000 000 arkéer som lever i havssedimenten, så det är knappast någon liten effekt vi pratar om.

Dessutom finns de inte bara i sedimenten ovanpå havsbotten. En annan grupp forskare har letat liv på helt nya ställen och funnit att det lever mikroorganismer, inklusive arkéer, även inne i själva jordskorpan. De har borrat flera hundra meter ner i 3,5 miljoner år gammal jordskorpa av basalt som ligger under sedimentet på havsbotten utanför västra USA. Där, inne i själva jordskorpan, hittade de levande mikroorganismer som verkar ha metan- och svavelbaserad ämnesomsättning. De oceaniska plattorna är den största potentiella livsmiljön på hela jorden, så detta fynd har potentiellt stor betydelse.

Än vet vi inte hur mycket liv som egentligen finns där nere, men det skulle kunna vara det första stora ekosystem på jorden som drivs av kemosyntes snarare än fotosyntes. Vilket är egentligen det vanligaste systemet? På jordytan är livet fotosyntetiskt och använder solenergi för att omvandla koldioxid till organiska molekyler. Kemosyntetiskt liv är helt oberoende av solen och använder istället energi från andra källor. I den varma havsskorpan (temperaturen ligger konstant på ungefär 64°C) frigörs energi när havsvatten tränger in i basalten och reagerar med den, och det är denna energi som verkar utgöra basen för livet där inne.

För att kontrollera att de spår av liv de hittat inne i basalten inte bara var nedbrytningsprodukter från döda organismer försökte de odla proverna på laboratoriet. De växte visserligen mycket långsamt, men de producerade mätbara mängder metan vilket visade att de innehöll levande metanogener. Livet har ännu en gång visat sig klara mer än vi trott. Finns det egentligen någon gräns för var det är möjligt att leva?

Källor:

Mark A. Lever m.fl. (2013) Evidence for Microbial Carbon and Sulfur Cycling in Deeply Buried Ridge Flank Basalt. Science 339, s. 1305. Se också kommentar av Ed Yong (Life found deep under the sea) på Nature News & Comments den 14 mars.

Karen G. Lloyd m.fl. (2013) Predominant archaea in marine sediments degrade detrital proteins. Nature 496, s. 215. Se också kommentar av David L. Valentine (Microbiology: Intraterrestrial lifestyles). Nature 496, s. 176

Carl R. Woese, Otto Kandler och Mark L. Wheelis (1990) Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. PNAS 87, s. 4576

Svensk forskare nominerad till stort europeiskt uppfinnarpris

Jag bloggar normalt inte om min arbetsplats och mina kollegor, men idag gör jag ett undantag. På sistone har både svenska och utländska TV-team varit och filmat på vårt laboratorium. Anledningen till uppståndelsen är att Pål Nyrén, en av professorerna i biokemi, har nominerats till det Europeiska patentverkets stora uppfinnarpris (European Inventor Award) för att ha uppfunnit pyrosekvensering. Han är en av tre finalister i kategorin små- och medelstora företag (small and medium-sized enterprises).

Pyrosekvensering är en teknik för att snabbt och billigt sekvensera DNA. Pål är den enda svensken bland finalisterna i hela tävlingen. Hittills har det bara hänt en gång att en svensk vunnit ett av Europeiska patentverkets uppfinnarpriser. Det var när Per-Ingvar Brånemark 2011 vann priset för bästa livstidsprestation.

Utöver själva uppfinnarpriset finns också ett popularitetspris (Popular Prize). Allmänheten kan rösta på sin favorit bland tävlingskandidaterna här. De som röstar kan själva vinna en Apple iPad, Microsoft Surface eller Samsung Galaxy Note 10.1. Rösta gärna på Pål, och i förlängningen på svenska uppfinnare!

Vet inte om SVT har sänt sitt inslag ännu. Annars har Ny teknik har också rapporterat om saken.

Bokrecension: Ond kemi

Populärvetenskapliga böcker om kemi är inte direkt särskilt vanliga. Tror bara jag har läst en: Ond kemi – berättelser om människor, mord och molekyler av Ulf Ellervik. Jag tycker egentligen att titeln är lite missvisande. Den ger associationer till missbruk av vetenskap, men mycket av boken handlar istället om vardagens kemi.

Ulf skriver en hel del om kemin bakom olika lukter och smaker. Exempelvis tar han upp varför människor ofta uppfattar samma lukt eller smak på väldigt olika sätt. Vad som händer om man dricker för mycket vatten och hur sillinläggningar fungerar är andra exempel på vad som finns med. Lite mer onda aspekter på kemi saknas i och för sig inte. Ulf skriver också om droger, gifter och sprängämnen.

Boken är väl värd att läsa. Jag hoppas det dyker upp fler liknande böcker på svenska. Den enda andra bok jag känner till är En dos stryknin av Olle Matsson om giftmord i litteraturen. Den boken har jag inte läst ännu, har bara hört Olle prata om boken på Kulturnatten.