Något som jag faktiskt saknar från min tid som forskare är att kunna ägna hela dagar åt att köra mycket tekniskt avancerade och hutlöst dyra maskiner. Det var ofta riktigt kul. Tyvärr har jag inga foton av mig själv i labbet. Inte heller har jag några foton på alla de apparater vi använde. Det enda undantaget jag har hittat bland mina gamla filer är det här (ganska dåliga) fotot av vad som kan kallas för mynningen på den genkanon som vi använde för att skjuta in DNA i granceller. Genkanonen var varken den dyraste eller den mest avancerade apparaten jag använde som forskare men eftersom jag inte har någon bild på de andra så får den duga som exempel. Den var monterad i en sterilbänk som blåste ut steril luft från bakstycket för att minska risken att cellerna blev kontaminerade under processen.
Normalt genmodifierar inte forskare växtceller direkt utan låter en jordbakterie som heter Agrobacterium tumefaciens göra jobbet istället. I naturen genmodifierar den växter så att de bildar en tumör. Bakterien tvingar på så sätt växterna att tillverka mat åt den. På labbet byter man ut tumörgenen i bakterien mot den gen man vill stoppa in i växten och låter sedan bakterien göra jobbet. Det är nämligen avsevärt lättare att ändra i bakteriers DNA än i flercelliga organismers. Tyvärr fungerade den tekniken inget vidare med granar. Där fick vi istället köra med brutalare metoder. Vi täckte pyttesmå guldkulor med DNA:t och sköt in det i grancellerna istället. Cellerna placeras, efter en förbehandling, i en öppen petriskål inuti den genomskinliga cylindern på bilden och besköts sedan ovanifrån. Vetenskapligt sett var projektet tyvärr ingen succé, men det var i alla fall kul att få skjuta några omgångar celler med kanonen.
Jag älskar Twittertaggen #girlswithtoys (flickor med leksaker) som drogs igång av Kate Clancy (@KateClancy) i irritation över att forskare i en intervju beskrevs som boys with toys (pojkar med leksaker). Där lägger kvinnliga forskare upp bilder på sig själva med de apparater de använder i sitt jobb. För en gångs skull ser bilder av forskare på nätet verkligen ut som riktiga forskare. Önskar bara att jag hade någon bättre bild att bidra med.
För att en idé som påstås förklara någon del av växternas (eller för den delen djurens) evolution ska vara trovärdig måste den kunna förklara både de molekylära bevisen och de fossila bevisen. Problemet är att molekylärbiologer och paleontologer normalt inte pratar med varandra eller läser varandras publikationer. Detta var något som jag ägnade mycket tid åt som doktorand. Jag försökte förstå barrträdskottarnas och blommornas evolutionära ursprung och varför både barrträden och blomväxterna kommit att använda samma gener för att bilda sin reproduktionsorgan trots att organen i sig inte verkar ha något gemensamt ursprung.
När man gör molekylära släktskapsanalyser av nutida växtgrupper kommer man fram till att bryofyterna (levermossor, nålfruktsmossor och mossor) bildar en gren längst ner på släktträdet. Nästa gren är lummerväxterna som är en separat grupp av kärlväxter. Sen kommer en grupp kärlväxter som innehåller fräken och ormbunkar. Längst upp finns fröväxterna som i sin tur delas in i nakenfröiga växter (barrträd, kottepalmer, ginkgo och gnetales) och gömfröiga växter (blomväxterna). Allra längst ner på släktträdet, under alla landlevande växtgrupper, sitter grönalgerna. Problemet är att detta släktträd ger en felaktig bild av hur växternas evolution gått till eftersom man struntar i alla utdöda växtgrupper.
Vad jag upptäckte när jag började läsa litteratur om växtfossil mer i detalj var att de olika organen inte dyker upp i fossilen i den tidsordning man skulle förvänta sig från det beskrivna släktträdet. Jag gjorde bilden ovan som en sammanställning över vad jag hittade i litteraturen inför min disputation 2010. Jag ville visa att det finns fler än ett sätt att se på växternas evolution. I själva doktorsavhandlingen kom jag senare att använda en förenklad version av bilden så jag har aldrig haft möjlighet att publicera originalet. Jag bestämde mig därför för att lägga upp den här. Tyvärr har jag inte längre tillgång till Adobe Illustrator så jag kan inte längre redigera bilden eller översätta den till svenska. I menyn till höger finns en förenklad version av den geologiska tidsskalan på svenska.
Fotosyntesen (photosynthesis) uppfanns av cyanobakterierna långt innan det fanns något liv på land överhuvudtaget. Resultatet var att syre med tiden började dyka upp i atmosfären och senare även ozon som gjorde det möjligt att leva på land. De tidigaste fossila spåren av landväxter (early land plants) består av sporer och dyker upp under ordovicium. Från silur finns det fossil av hela växter. På dessa fossil har man hittat klyvöppningar (stomata) och ledningsvävnad. Landväxterna under silur var alltså kärlväxter (vascular plants) och inte bryofyter.
De första bladen (leaves) bestod av de typ av blad som lummerväxter har. Lummerväxternas blad kallas mikrofyll (microphylls). Fossila mikrofyll dyker upp under den första delen av devon. De första fossila fröna (ovules=fröämnen, obefruktade frön), rötterna (roots) och stammarna (stems) är också från devonperioden. Med stammarna och rötterna följde även den första veden (wood). Träden hade gjort entré. Först mot slutet av devon dyker de första vanliga bladen (megafyll, megaphylls) upp. Alltså sådana blad som ormbunkar och fröväxter har. Notera att bladen kom efter fröna, inte före.
De tidigaste barrträden (conifers) dök upp under karbon men de första fossila representanterna för dagens barrträdsfamiljer är från dinosauriernas tidsålder. De äldsta blommor (flowers) som hittats är från krita.
Det här sättet att se på växternas evolution innebär att skifta fokus från arternas evolution till själva växtkroppens evolution. I takt med att nya fossil hittas och nya tolkningar görs av tidigare kända fossil kommer tidsskalan att behöva ritas om. Men det är viktigt att inte bara stirra sig blind på vilken art olika fossil tillhör utan även titta på vad fossilen faktiskt föreställer. Att försöka hävda att de nutida växtgrupperna representerar växternas totala diversitet är lika tokigt som att tro att styrelseledamöterna i Sveriges största företag är ett representativt urval av Sveriges befolkning.
Så där ja. Alla buffrar jag tillverkade med stor noggrannhet är nu uthällda i vasken. Mängder av använda små plaströr ligger i soporna. Mina bakterieplattor och transgena växter är autoklaverade, eller tryckkokade som det väl heter på vanlig svenska. Labböcker och datafiler är överlämnade. Skrivbordet är tömt. Fikat är uppätet. Min sista dag som forskare på KTH är avklarad.
Eftersom akademien är som den är innebär det i och för sig inte att själva jobbet är avslutat. De rapporter som ska publiceras om arbetet är fortfarande inte klara. Men i princip är jag färdig med KTH. Och jag lämnar därmed livet som universitetsforskare bakom mig. Kanske återkommer jag en vacker dag, men just nu känner jag mig färdig med den delen av mitt liv.
Jag kommer istället att återigen sätta mig i skolbänken för att plugga miljö- och hälsoskydd. Dessutom har jag redan börjat läsa geologi på distans som komplement till min tidigare biologiutbildning. Snart kommer även min första ”riktiga” vetenskapsjournalistiska artikel ut i studenttidningen Gaudeamus.
Länge var det min stora dröm att disputera och bli en forskare. Nu har jag gjort allt det jag drömde om. Jag har min doktorstitel och jag har till och med jobbat med forskning i flera år efter doktorandtiden. Nu är det är dags att gå vidare och uppfylla nya drömmar.
Naturvetare kommer jag alltid att vara i själ och hjärta oavsett om jag jobbar som forskare eller inte. Men i fortsättningen är målet att vara en både fysiskt och psykiskt frisk och hälsosam naturvetare. Och jag är överens med min läkare om att i dagsläget förstör en fortsatt karriär som universitetsforskare mina chanser att uppnå det målet.
Jag vet att man måste vara molekylärbiolog för att fatta skämtet hyllningen ovan, men jag kan bara inte låta bli. Tack Ed Yong för idén. (tips: genetiska koden)
Det är en sista hälsning till Fred Sanger, vinnare av två Nobelpris och en pionjär inom DNA-sekvensering, som har avlidit vid 95 års ålder.
Växtforskare måste gilla att läsa sagor för det finns backtravsgener med namn som HOBBIT och ELF. Faktum är att det finns många gener i backtrav som heter ELF, och de brukar därför ha ett nummer efter namnet för att skilja dem åt. När jag letade efter en av dessa ELF-gener i backtravsdatabasen hittade jag istället en gen med ett ännu häftigare namn: PRIORITY IN SWEET LIFE 1. Översatt till svenska skulle det väl bli något i stil med första prioritet i ett härligt liv.
Samma gen har också ett par andra namn, nämligen de betydligt torrare och tråkigare EMS-MUTAGENIZED BRI1 SUPPRESSOR 2 och CALRETICULIN 3. EMS-MUTAGENIZED BRI1 SUPPRESSOR 2 måste ursprungligen vara ett mutantnamn för EMS är en kemikalie som används för att skapa slumpmässiga mutationer i växters arvsmassor. CALRETICULIN är ett calciumbindande protein, så det sista namnet är egentligen det namn som ger mest information om vilken sorts gen detta är.
Det jag är nyfiken på är vem som döpte genen till PRIORITY IN SWEET LIFE 1 och varför de valde just det namnet, men detta hittade jag ingen information om på genens hemsida. När ordet sweet (söt) dyker upp i ett gennamn brukar det betyda att genen i fråga är inblandad i sockermetabolismen, men jag hittar inget som tyder på att PRIORITY IN SWEET LIFE 1 har något med socker att göra. Mycket mystiskt…
Eukaryota celler är inte homogena. De innehåller en massa olika separata delar som var och en har sin egen funktion. Dessa enheter fungerar ungefär som en sorts miniorgan och kallas därför för organeller. Nu har en grupp forskare hittat en ny sorts organell som de döpt till tannosomen. Denna upptäckt är i grund och botten resultatet av att forskarna på klassiskt biologmaner använt ett mikroskop för att titta på växtceller i hög förstoring, även om de i detta fallet inte använde ett enkelt ljusmikroskop utan ett antal mer avancerade och betydligt dyrare mikroskoperingstekniker.
Tannosomer bildas inuti kloroplasterna genom att små bubblor avknoppas från tylakoidmembranerna. Tylakoidmembranerna är mest kända för att det är här som fotosyntesens ljusreaktion sker. Inuti dessa små bubblor, som bara är några tiotals nanometer stora, bildas tanniner. Detta är naturligtvis anledningen till att bubblorna kallas tannosomer. Tanniner är garvämnen. Namnet kommer av att de används för att garva läder, men deras viktigaste uppgift i naturen är att ge växter en otrevlig smak som skyddar dem mot betande djur.
Tannosomerna i sin tur avkoppas gruppvis från kloroplasterna i s.k. skyttlar. Skyttlarna skapas genom att utbuktningar i kloroplasternas membran avsnörs till små påsar. Varje påse, som är någon mikrometer i diameter, är proppfull med små tannosomer. Skyttlarna färdas genom cellens cytoplasma till vakuolen där de tas upp. Återigen sker det alltså en sorts avknoppning, men denna gång inåt mot insidan av vakuolens membran. Resultatet är att varje påse kommer att täckas av ytterligare ett påslager som skapas av vakuolens membran.
Vakuolen är en stor, vätskefylld organell som fyller ut växtcellernas volym och även fungerar som förvaringsplats för diverse olika molekyler. Dessutom bryts vissa oönskade molekyler ner i vakuolen. Det är alltså vakuolen som är slutmålet för tanninerna, men när de väl kommer fram är de mycket väl förpackade. Hela tre lager membran skiljer dem från det övriga innehållet i vakuolen. Det innersta lagret kommer alltså från tylakoidmembranet, det mittersta lagret från kloroplastmembranet och det yttersta lagret från vakuolmembranet.
Tidigare så trodde man att tanniner bildades i det endoplasmatiska nätverket, vilket är en annan sorts organell där ett flertal olika typer av komplexa molekyler byggs upp. Upptäckten att tanniner istället bildas i tannosomer är ett bra exempel på att vi egentligen bara har börjat skrapa på ytan av vad som finns att upptäcka i naturen. Mycket av det som kallas etablerad kunskap i läroböckerna visar sig vid närmare granskning bara vara mer eller mindre kvalificerade gissningar. Det finns massor kvar att göra för framtidens forskare bara när det gäller att kontrollera vilka av läroböckernas påståenden som verkligen är sanna och vilka som inte är det.
Exempelvis har vi ju den uppenbara följdfrågan till denna nya upptäckt: hur kommer de byggstenar som tanninerna byggs upp av och de enzymer som sköter själva byggandet egentligen in i tylakoiderna till att börja med?
För den som gillar att testa nya och bisarra drinkar finns DNAquiri. Denna cocktail blandas genom att man använder ananasjuice (som inte får vara värmebehandlad) och sprit (som måste innehålla minst 75% etanol) för att extrahera och fälla ut DNA från frysta jordgubbar. Sedan dricker man sin cocktail.
Rebecca Helm rapporterar på bloggen Deep Sea News att hon testade drinken på en nördig tjejkväll. De prövade att använda både jordgubbar och persikor som utgångsmaterial, och de verkar ha haft väldigt roligt när de tillverkade sina drinkar. Tyvärr var tydligen själva drinkarna inte någon större smaksensation. Hon passade också på att ta med lite av det utfällda DNA:t till jobbet för att kollegorna skulle få provsmaka. Alla där tyckte tydligen att DNA-klumparna smakade ungefär som själva frukten. DNA verkar alltså inte ha någon särskilt stark egen smak.
Att DNA i sig är rätt smaklöst är väl inte så förvånande, men man kan ju inte veta säkert om man inte smakar på rent DNA, vilket inte är vad man får fram med ovanstående metod. Själv gillar jag överhuvudtaget inte alkohol, så denna drink är nog inget för mig. Jag äter hellre både jordgubbarna och persikorna som de är, inklusive deras DNA.
Jag håller på att förbereda en kort och förhoppningsvis engagerande presentation av min forskning till tävlingen Forskar Grand Prix, som går av stapeln nästa vecka. Ämnet för presentationen är glykosidhydrolaser, vilket är enzymer som bryter ner kolhydrater. Jag tyckte att det kunde vara en bra idé att inleda med att visa ett klassiskt experiment som ofta används i skolundervisningen och som vem som helst kan utföra hemma. Ett experiment som dessutom ger ett färgglatt resultat, vilket alltid brukar vara populärt. Alltså försökte jag utföra detta enkla skolexperiment på labbet, vilket borde ha varit en enkel uppgift…
Det hela går ut på att visa att enzymet amylas (mer specifikt alfa-amylas), som finns i saliven, bryter ner stärkelsen i maten till bl.a. maltsocker (maltos). Stärkelse består av massor av små druvsockermolekyler som sitter ihop, medan maltsocker bara består av två sammanlänkade druvsockermolekyler. Enzymet amylas är ett av de få glykosidhydrolaser som människan själv kan tillverka. De flesta enzymer som bryter ner kolhydraterna i vår mat tillverkas istället av bakterier som bor inne i vår kropp.
Experimentet är mycket enkelt. Blanda stärkelse (t.ex. potatismjöl) med saliv och vatten och håll det hela kroppsvarmt (ca 37°C) i minst 10 minuter. Jag lät röret stå i ett 37-gradigt värmeskåp i en halvtimme. Enligt teorin ska amylasen i saliven under tiden klippa loss maltsocker från stärkelsen.
För att kontrollera om en vätska innehåller reducerande sockerarter som maltsocker eller druvsocker kan man använda Trommers prov. Man börjar med att tillsätta lite kopparsulfatlösning till den vätska man vill testa. Kopparsulfat, som kan köpas i färg- eller byggbutiker, ger en ljusblå lösning när man löser upp pulvret i vatten. Sedan droppar man i lut i lösningen tills den byter färg från ljusblå till mörkt himmelsblå. Därefter doppar man ner röret med vätskan i kokhett vatten så att lösningen värms upp, och låter röret stå där en stund. Om lösningen innehåller minst ett par procent av någon reducerande sockerart bildas röd kopparoxid. Om lösningen innehåller bara lite av någon reducerande sockerart blir den istället grön. Innehåller vätskan inga reducerande sockerarter alls förblir den blå.
Jag använde min egen saliv och gjorde om experimentet flera gånger. Varje gång fick jag samma resultat. Lösningen förblev envist knallblå. Inte ett enda litet korn av röd kopparoxid! Inte ens en skiftning i grönt kunde anas. Om mitt saliv överhuvudtaget innehåller amylas verkar mitt enzym alltså vara för ineffektivt eller för sparsamt förekommande för att det ska ha någon effekt.
Märkligt nog verkar stärkelsen ändå lättare brytas ner i närvaro av saliven. Det är nämligen skillnad på resultatet i röret som innehåller stärkelse och saliv jämfört med röret som innehåller lika mycket stärkelse men som saknar saliv. Förutom amylas kan även värme och syra bryta ner stärkelse, så det kan i och för sig hända att saliven gjorde stärkelsen mer värmekänslig. Jag gjorde inga andra tester för att jämföra t.ex. pH på de olika lösningarna, så detta kan jag tyvärr inte säga något om.
Efter att ha utfört Trommers prov på alla tre rören lämnade jag dem sedan i rumstemperatur i några timmar. I maltoslösningen har det bildas en fällning av roströd kopparoxid, men röret med saliv och stärkelse är fortfarande knallblått. I röret med stärkelse, men utan saliv, finns det stärkelsekorn som färgats svarta.
Frågan är varför det inte verkar ha bildats några reducerande sockerarter när saliven fick verka på stärkelsen. Jag hittade en gammal forskningsrapport (se nedan) som tyder på att nivån på amylasaktiviteten i saliven beror på hur stärkelserik mat man äter, och jag äter sedan mer än ett halvår tillbaka en socker- och stärkelsefattig kost. Detta skulle kunna vara en förklaring till den ynkliga nivån på amylasaktiviteten i mitt saliv. Tyvärr testade jag inte enzymaktiviteten innan jag lade om kosten, så det är svårt att veta hur det ligger till med den saken.
Utifrån detta lilla experiment med bara en enda försöksperson kan man egentligen inte dra några vetenskapliga slutsatser, men frågan är intressant. Jag blir faktiskt lite sugen på att göra en mer utförlig vetenskaplig studie av sambandet mellan amylasaktiviteten i saliven och vad man äter. En snabb genomsökning av den vetenskapliga litteraturen visar att detta inte verkar ha studerats särskilt mycket i människor…
Referens: Bernard T. Squires (1953) Human salivary amylase secretion in relation to diet. J. Physiol. vol. 119 sid. 153-156
Drömlikt vackert. Det är egentligen inte en blomma, utan en blomställning med massor av pyttesmå blommor. Bilden ser väldigt redigerad ut, men det är den inte. Jag har bara gjort mindre justeringar av ljusstyrkan och färgerna med nivåfunktionen i GIMP (samma sak som levels i Photoshop CS) och förminskat bilden.
Som du ser består denna blomställning av olika sorters blommor. De yttre blommorna har stora vita kronblad, men inte de inre. Vilken sorts blommor som bildas på olika platser i blomställningen avgörs av vilka gener som är aktiva på just den platsen när det lilla blomanlaget bildas. Genom att studera Gerbera-blommor har forskarna kommit fram till att en speciell sorts transkriptionsfaktorer som bara finns i växter (s.k. TCP-domän-transkriptionsfaktorer) är inblandade i att avgöra vilken sorts blommor som bildas i de olika delarna av de korgblommiga växternas blomställningar.
Transkriptionsfaktorer är proteiner som styr när och var olika gener är aktiva. Andra exempel på transkriptionsfaktorer som är viktiga för blommors utveckling är MADS-domän-transkriptionsfaktorerna. De ser till att de olika blomorganen, som ståndare och pistill, hamnar på rätt plats i blomman. Min doktorsavhandling handlade om MADS-domän-transkriptionsfaktorer, fast jag studerade istället vad de gör i barrträdens kottar.
Blommor är vackra, men jag tenderar att favorisera de växter som inte är blomväxter. Det har en gång i tiden funnits massor av sådana växtgrupper, men tyvärr har bara några få överlevt till idag. De grupper som fortfarande finns kvar är levermossorna, nålfruktsmossorna, mossorna, lummerväxterna, fräkenväxterna, ormbunkarna, barrträden, kottepalmerna, ginkgoväxterna (som bara har en enda levande art kvar) och så de udda gnetalerna Gnetum, Ephedra och Welwitschia som inte riktigt passar in någonstans. Hur fröväxterna är släkt med varandra, och hur de egentligen ska grupperas, kommer nog forskarna aldrig att riktigt komma överens om. Alltför mycket av bevismaterialet har helt enkelt gått förlorat under de hundratals miljoner år som passerat sedan deras sista gemensamma förfader levde.
De finns också forskare som anser att fräkenväxterna ska räknas som ormbunkar. I den frågan tycker jag personligen att paleontologernas argument stämmer bättre än molekylärbiologernas med de bevis som faktiskt finns, så jag håller fast vid att fräkenväxterna är en egen grupp med en evolutionär historia som sträcker sig flera hundra miljoner år tillbaka i tiden. Faktiska fossil väger i mitt tycke helt enkelt tyngre som bevis än molekylära släktskapsstudier, speciellt eftersom de molekylära studierna inte inkluderar de utdöda växtgrupperna. Men denna fråga är knappast avgjord, utan lär debatteras i många år.
Jag måste säga att jag är speciellt förtjust i fräken. Kanske beror det på att jag gillar det engelska namnet – horsetails. Hästsvansar vore väl ett mycket roligare svenskt namn än fräken! Här är några hästsvansar och ormbunkar fotograferade i kvällssolens sken. Jag älskar verkligen att bo alldeles intill en skog!
Normalt genmodifierar inte forskare växtceller direkt utan låter en jordbakterie som heter Agrobacterium tumefaciens göra jobbet istället. I naturen genmodifierar den växter så att de bildar en tumör. Bakterien tvingar på så sätt växterna att tillverka mat åt den. På labbet byter man ut tumörgenen i bakterien mot den gen man vill stoppa in i växten och låter sedan bakterien göra jobbet. Det är nämligen avsevärt lättare att ändra i bakteriers DNA än i flercelliga organismers. Tyvärr fungerade den tekniken inget vidare med granar. Där fick vi istället köra med brutalare metoder. Vi täckte pyttesmå guldkulor med DNA:t och sköt in det i grancellerna istället. Cellerna placeras, efter en förbehandling, i en öppen petriskål inuti den genomskinliga cylindern på bilden och besköts sedan ovanifrån. Vetenskapligt sett var projektet tyvärr ingen succé, men det var i alla fall kul att få skjuta några omgångar celler med kanonen.
