Kungliga Fysiografiska Sällskapet i Lund logotyp

2007

Roséns Linnémedalj i botanik

Olle Zackrisson, professor, Inst. för skogens ekologi och skötsel, Sveriges Lantbruksuniversitet, Umeå

Olle Zackrissons forskning berör främst växters konrurrens och närings-ekologiska interaktioner, kvävefixering i boreal skog samt artdiversitetens betydelse för ekosystemens funktion. Zackrissons tidiga forskning inbegrep även art- och växtsamhällsstudier, skogshistoria och brandekologi. Forskningen i gränssnittet mot andra vetenskaper som kemi, genetik och växtfysiologi har stimulerats av ett omfattande samarbete med utländska kollegor. Några av de mer innovativa studierna har publicerats i prestigefyllda tidskifter som Nature och Science.

Zackrisson har under lång tid integrerat de ämnesspecifika forskningsresultaten inom vegetationsekologi med kulturhistoriska kontexter. Samarbetet med företrädare för humaniora har resulterat i en rad sampublicerade artiklar med inriktning mot arkeologi och etnografi. Denna tvärvetenskapliga inriktning där människans interaktion med sin naturomgivning står i fokus har idag en hög aktualitet och utgör en väsentlig del av den moderna ekologin. Hans miljöintresse kom till uttryck i ett starkt engagemang för en förbättrad miljöhänsyn i skogsbruket under 80-och 90-talet när grunden till en ny och förbättrad skogsvårdspolitik formulerades.

Roséns Linnépris i botanik

Bengt Oxelman, professor, Institutionen för växt- och miljövetenskaper, Göteborgs universitet

Bengt Oxelman, född 1958 i Sya, Östergötland, flyttade till Göteborg där han studerade biologi. Som doktorand i systematisk botanik applicerade han DNA-sekvensdata på en grupp av glimmar och bläror (Silene) hörande till nejlikväxtfamiljen. Detta ledde till nya insikter när det gäller de evolutionära släktskapsförhållandena.Bland annat visade det sig att en helt nyupptäckt art, Silene aegaea, från den egeiska arkipelagen var polyploid.

Många organismer, inklusive människor, har två uppsättningar av kromosomer i cellkärnorna. De sägs då vara diploida. Organsimer som har fler än två sådana uppsättningar säggs vara polyploida. Hos växter är polyploidi en viktig evolutionär process. Ovanliga händelser, till exempel att diploida könsceller från olika arter smälter samman, leder till polyploidi. Många viktiga kulturväxter, till exempel vete, bomull och potatis är polyploida.

Den gängse modellen för att visualisera evolutionära släktskapsförhållanden mellan olika organismgrupper är ett träd, dvs en ständigt förgrenande process. Polyploidi mellan olika arter stämmer dock dåligt med trädmodellen, eftersom olika linjer här smälter samman. Ett nätverk är följaktligen en mera relevant modell.

Oxelman och hans medarbetare har visat att det är möjligt att rekonstruera sådana nätverk genom att studera flera geners DNA- sekvenser från cellkärnorna.

Lars Rask, professor, Institutionen för medicinsk biokemi, Uppsala biomedicinska centrum BMC, Uppsala universitet

Reglering av fett- och proteinsyntesen i växters frön

Människor och många andra djurarter är för vår överlevnad beroende av god tillgång på frön från många växtarter. Under människans tidigare historia samlade man frön från vilda växter, ett levnadssätt som inte tillät alltför snabb tillväxt av den mänskliga populationen. Denna tillkom först när människan lärt sig att domesticera lämpliga vilda växter och att odla dem, dvs. bedriva jordbruk. Genom systematiskt urval, där fröet från de mest högproducerande plantorna sparats som utsäde, har människan under många århundraden dramatiskt ökat avkastningen. Den åtråvärda näringen i fröna utgörs av stärkelse, fetter och proteiner. De relativa kvantiteterna av dessa ämnen skiljer sig åt mellan olika grupper av växter. Hos alla växtarter anrikas först stärkelse och hos stråsäd som vete, majs och korn används energin i en del av denna stärkelse att tillverka proteiner som lagras upp i fröet. Hos oljeväxter som raps och solros bryts nästan all stärkelse ned och istället syntetiseras fetter och proteiner.

Varför lagrar växter stärkelse, fett och proteiner i fröet? Fröet innehåller det levande embryot för en ny planta. Efter det att moderplantan befruktats med pollen från samma eller en annan planta, sker en snabb delning av äggcellen varefter växtens grundorgan som rot, stam och blad i form av hjärtblad anläggs. Därefter utvidgas cellerna embryot och börjar producera och lagra proteiner och fetter. Praktiskt taget alla växter kan syntetisera stärkelse från vatten och koldioxid genom fotosyntesen, men eftersom denna förutsätter solljus, kan inte embryot i det groende fröet utnyttja denna energikälla förrän hjärtbladen kommit upp över markytan och nås av solljuset. För den initiala tillväxtfasen måste därför embryot förlita sig på den upplagrade näringen i stärkelse, fetter och proteiner.

Vi har under ett antal år studerat den genetiska regleringen av ovan beskrivna fröproteiner, som kallas lagringsproteiner. Vi vet nu vilka gensekvenser som är nödvändiga för styrningen av syntesen av sådana proteiner och vi arbetar med att bättre förstå vilka regulatoriska proteiner som binder till dessa sekvenser och som styr aktiviteten av lagringsproteingenerna. Varför är detta intressant? Det finns ett stort intresse för att kunna utnyttja växter som ”gröna fabriker”. Där skulle man kunna producera exempelvis tekniska fetter med definierade egenskaper eller t.o.m. läkemedel och vacciner pga. den låga produktionskostnaden. I den mån man kan få sådana substanser att lagras i växters frö är just styrningen av syntesen nödvändig att behärska. Detta underlättas av en god kännedom om de mekanismer som styr syntesen av växtens egna lagringsproteiner och lagringslipider.

Roséns Linnépris i zoologi

Sten Grillner, professor, Nobelinstitutet för Neurofysiolog, Institutionen för Neurovetenskap, Karolinska Institutet, Stockholm

Sten Grillners forskning rör nervsystemets vidunderliga förmåga att styra våra rörelser med stor precision och elegans. Han kartlade tidigt grundprinciperna för uppbyggnaden av de neurala nätverken som styr gångrörelserna. Nätverk av nervceller i ryggmärgen slås av och på från kommandocentra i hjärnstammen och sensoriska återkopplingssystem finjusterar rörelserna och anpassar varje steg till omgivningens krav (däggdjur). För att sedan utreda hur dessa olika nätverk är uppbyggda på molekyl, cell och synapsnivå utvecklade han ett nytt och enklare modellsystem – nejonögats nervsystem. Nejonögat är ett av de allra äldsta ryggradsdjuren och dess nervsystem har samma grundplan som hos däggdjuren, men mycket färre nervceller något som möjliggör en detaljerad analys. Nejonögats nervsystem kan isoleras experimentellt och de olika nätverkens funktion kan därigenom detaljstuderas. Genom en rad studier med utnyttjande av ett antal olika tekniker har han tillsammans med medarbetare kunnat klarlägga hur nätverken fungerar på cell-nivå. Man förstår nu hur nervsystemet genererar rörelserna och hur nejonögat styr sina rörelser i en komplicerad omgivning och klara av att bibehålla kroppsorienteringen – sådan samlad kunskap på cell och synapsnivå är ej tillgänglig för någon annan art. Olika cellers och nätverks funktion är komplexa med ett stort antal element som interagerar dynamiskt och är svåra att analysera intuitivt. Ett ovärdeligt hjälpmedel i analysen av de experimentella resultaten har varit datorsimulering. Med hjälp av kraftfulla superdatorer kan man nu göra storskaliga simuleringar av alla de nervceller som ingår i dessa nätverk (ca 10000 nervceller med alla sina jonkanaler och med ca 760000 synapser mellan de interagerande nervcellerna). Detta har gjort att man kritiskt kan värdera betydelsen av olika molekylers och cellers egenskaper för den övergripande funktionen av hjärnans kontrollsystem.

Assar Haddings pris i geologi

David Gee, professor, Institutionen för Geovetenskaper, Uppsala universitet

David Gee är en geolog som arbetat med ett flertal områden inom geovetenskap. Han är speciellt intresserad i hur jordskorpan deformeras, den s.k. platt tektoniken. Fjällkedjornas dynamik utgör kärnan i hans forskning medan Arktis är hans stora passion.

Gee, som är född i England, men delvis uppväxt i nuvarande Pakistan, fick sin utbildning i Cambridge under 60-talet och skrev sin avhandling om förhållande på Svalbard innan han fick anställning på Sveriges geologiska undersökning i 1965. Han arbetade i tjugo år med kartläggning av och forskning kring den kaledonska fjällkedjan i Skandinavien, men återvände till Arktis i mitten av 1980-talet då han fick en forskningsprofessur först vid Lunds universitet och därefter i Uppsala.

Bredvid sin forskning på Svalbard och längre österut, i ryska Arktis, var Gee under nittiotalet ansvarig för Europrobe, ett av European Science Foundations, största geovetenskaplig projekt. Inom ramen för Europrobe samarbetade geologer, geofysiker och geokemister från ungefär trettio europeiska länder. Som president för European Union of Geosciences, arbetade Gee aktivt för den sammanslagning av denna förening med European Geophysical Association som sedan ägde rum 2002.

Jorden största deformationszoner, s.k. orogener, återfinns där jordskorpans plattor konvergerar; de mest spektakulära deformationerna finns där kontinenter kolliderat med varandra. Dessa processer har, som man exempelvis kan se i Himalaya där Indien kolliderar med Asien, skapat imponerande fjällkedjor. Dessa enorma högfjällsområden kontrollerar jordens klimat och närmiljön för milliarder av människor. Vissa äldre orogener, såsom de av palaeozoisk ålder i Skandinavien, var ursprungligen lika imponerande som dagens Himalaya. De är nu djupt eroderade och ger kunskap om de processer som även pågår idag i de yngre kollisionszonerna. Genom att studera Europas gamla, eroderade orogener (Kaledoniderna, Uraliderna och Timaniderna) ända upp i Arktis och under kontinentalsockeln längs den arktiska havsbassängen, är det möjligt att rekonstruera ursprunget till och utvecklingen av detta ”Mare Incognita”, det minst kända havet på jorden. Därför har Gees forskning under senare år huvudsakligen koncentrerats kring otillgängliga delar av ryska Arktis, såsom Novaya Zemlya och det enorma, grunda havsbottenområdet som ligger som en hylla under Barents och Kara haven, områden som har rika tillgångar på hydrokarbon.

Eva och Lars Gårdings pris i matematik

Håkan Eliasson, professor, Institut de Mathematiques, Paris universitet

Långtidsbeteendet hos lösningar av system av ordinära differential- eller differensekvationer, s.k.dynamiska system, spelar en viktig roll i matematik och tillämpningar. Många fysikaliska förlopp modelleras matematiskt av sådana system, och kunskap om modellens lösningar ger à priori information om vilka fysikaliska förlopp som är möjliga. Ett klassiskt exempel utgörs av Newton’s modell för vårt planetsystem och frågan om dess ”stabilitet”.

Av central betydelse för analysen av långtidsbeteendet är de periodiska lösningarna. Förekomsten av sådana lösningar visades av fransmannen H. Poincaré, som, för bl.a. detta arbete, av Oskar II tilldelades ett berömt pris år 1890. Trots deras stora betydelse utgör de periodiska lösningarna en relativt liten del av alla möjliga förlopp. Vårt planetsystem t.ex. är inte periodiskt utan har ett mer komplicerat beteende.

På 1920-talet studerade dansken H. Bohr, bror till den kände fysikern N. Bohr, en typ av beteende som ej är periodiskt, men som kan återupprepa sig mer och mer exakt ju längre tidsperioder man betraktar. Kan detta beteende, kallat nästan-periodiskt, tänkas beskriva vårt planetsystem? Av diverse skäl ansågs det länge ytterst osannolikt att nästan-periodiska lösningar verkligen finns, och det kom som en total överraskning när ryssarna A.N. Kolmogorov och V.I. Arnold och tysken J. Moser omkring 1960 visade att de faktiskt förekommer i vissa modeller. Metoden, känd under namnet KAM-teori, har utvecklats kraftigt under det halv-sekel som gått, och kan nu tillämpas på mycket fler modeller och även på partiella differentialekvationer som den icke-linjära Schrödinger ekvationen.

Bengt Jönssons pris i botanik

Daniela Geisler, Institutionen för cell- och organismbiologi, Lunds universitet

I alla organismer omvandlas energi från kolhydrater till ATP, en molekyl som sedan driver tillväxt. Min avhandling handlar om växternas energiomsättning med fokus på cellandningen. Växter innehåller, till skillnad från djur, ett flertal “energislösande” enzymer i cellandningsprocessen som kallas för alternativa NAD(P)H dehydrogenaser och alternativa oxidaser. Det är inte helt känt varför växter slösar bort energi under cellandningen, men tidigare forskning har visat att mängden alternativa enzymer ändras när växten utsätts för stress, t.ex. kyla. I backtrav (Arabidopsis thaliana) finns det flera alternativa NAD(P)H dehydrogenaser som kan delas in i familjer baserad på hur lika de är varandra. Det intressanta är att medlemmar från en och samma familj har olika biokemiska egenskaper vilket vi kunde visa genom att studera enzymerna var för sig. Detta tyder således på att enzymer inom samma familj kan ha olika fysiologiska roller. Det har visats att genuttrycket av alternativa enzymer ändrar sig ofta in respons till omgivningen. Vi har undersökt huruvida näringsämnena nitrat och ammonium påverkar cellandningen. Enligt våra resultat verkar alternativa enzymer kunna jämna ut metaboliska obalanser som beror på skiftningar mellan olika kvävekällor. Vi har dessutom vidareutvecklat en metod för att mäta enzymernas aktivitet inuti levande celler i en cellodling. Alternativa dehydrogenaser och oxidaser ökar cellandningens flexibilitet vilket kan ha betydelse för växternas förmåga att anpassa sig till sin kontinuerligt skiftande omgivning. Ökad kunskap om växternas energihushållning kan således på längre sikt bidra till en optimering inom växtodling.

Jag har skrivit min avhandling på institutionen för cell- och organismbiologi i Lund under handledning av Allan Rasmusson (huvudhandledare) och Lars Hederstedt (biträdande). Efter fem väldigt trevliga och givande år i Lund kommer jag nu att forska vidare inom växtvetenskap som PostDoc i Staffan Perssons grupp på Max-Planck-Institutet i Golm.