Kungliga Fysiografiska Sällskapet i Lund logotyp

2011

Minnesmedalj i guld

Johan Stenflo, professor emeritus, Klinisk kemi, SUS, Lunds universitet

I mitten av 1930-talet observerade man i Wisconsin att kor, som åt möglig klöver fick svåra blödningar. Då jordbruket var mycket viktigt i den amerikanska mellanvästern bad man en kemist, Karl P. Link, vid universitetet i huvudstaden Madison att ta reda på vad det var i den mögliga klövern som orsakade blödningarna. Link lyckades rena den aktiva substansen och gav den namnet dikumarol. Något senare syntetiserade han analogen warfarin, som sedan dess har använts för att förhindra blodpropp hos patienter.

När patienter, med t.ex. venös trombos, behandlades med warfarin verkade koncentrationen av de K-vitaminberoende koagulationsfaktorerna (t.ex. protrombin) sjunka, vilket verkade logiskt – mindre protrombin sämre blodkoagulation. Emellertid så visade man i slutet av sextiotalet, vid institutionen för klinisk kemi vid universitetssjukhuset i Malmö, att det var mer komplicerat än så. Visserligen sjönk koncentrationen av den normala formen av protrombin vid warfarinbehandling, men i stället bildades en biologiskt inaktiv form av proteinet.

När jag började vid laboratoriet blev det min uppgift att rena de båda formerna av protrombin för att kunna ta reda på vad det är för skillnad i struktur mellan den normala och den inaktiva formen – ett första steg mot att få veta vad vitamin K gör och hur det hämmas av warfarin. Den normala formen av protrombin var lätt att rena medan det tog mig ungefär ett år att rena den abnorma formen, som till skillnad från den normala, inte band kalciumjoner. Sedan gällde det att bryta ner proteinet till små peptider.

Efter en tid hittade jag två, fyra aminosyror långa, peptider som efter sur hydrolys hade en identisk aminosyrasammansättning. Trots det hade peptiden från det normala protrombinet mer negativ laddning än motsvarande peptid från det abnorma protormbinet. Hur kunde det komma sig? Genom ett samarbete med min vän och kollega Per Fernlund, liksom med William Egan och Peter Roepstorff, experter på kärnresonansspektrometi respektive masspektrometri, kunde vi lösa problemet. I den normala formen av protrombin visade det sig att de tio aminoterminala glutaminsyrorna, (Glu) till skillnad från i den abnorma formen, var karboxylerade till gammakarboxyglutaminsyra (Gla), en kalciumbindande, tidigare okänd aminosyra. Karboxyleringarna krävde vitamin K och hämmades av warfarin.

Tack vare kalciumbindningen kan proteinerna interagera med biologiska membraner på t.ex. skadade celler. Det gör blodkoagulationen till ett exempel på kemi i två dimensioner. Warfarinbehandling, som hämmar karboxyleringarna av Glu till Gla, minskar kalciumbindningen, vilket gör att membraninteraktionen reduceras och att koagulationen övergår från att vara två- till att bli tredimensionell och således hämmas. För visst är det mindre sannolikt att två molekyler träffar på varandra om de rör sig i tre dimensioner i stället för två.

Engeströmska medaljen

Gunnar Sparr, professor, Matematik, Lunds universitet

Många vetenskaper utnyttjar matematik för sin teoribyggnad, och det är ofta på så sätt som matematiken möter tillämpningar. Mindre vanlig är direktanvändning av matematik som ingenjörsverktyg, utan mellanhänder av andra vetenskaper. Här har LTH kommit långt, såväl inom forskning, som utbildning. Matematik LTH har en mycket stor kontaktyta mot industri och samhälle och har även genererat ett antal avknoppningsföretag. Nya forskningsområden har initierats, liksom ny användning av känd matematik.

Denna utveckling började ca 1980 genom nya kurser, examensarbeten och forskningsprojekt tillsammans med industri och andra ämnen. En specialitet har blivit bildanalys och dator¬seende, där ”Bildgruppen” idag har ett 25-tal medlemmar, varav 10–15 doktorander och 4 professorer. Omkring 1990 togs initiativ till en grundkurs i bild¬analys, som försett många civil¬ingenjörer med viktiga professionella redskap. Också genom hundratals examensarbeten under åren har en ansenlig kunskapsöverföring ägt rum, vilket bidragit till Lund–Malmö-regionens starka ställning inom bildbaserad industri.

Ett antal matematikbaserade företag har avknoppats: Decuma (1999, handskriftstolkning), Cognimatics (2004, kognitivt seende), Ange Optimization (2005, logistik), Polar Rose (2006, ansiktsigenkänning), Qlucore (2007, bioinformatik) och Nocturnal Vision (2010, mörkerseende). Här kan nämnas att Decuma 2002 erhöll EU:s prestigefyllda utmärkelse ”EC IST Grand Prize”, och att Polar Rose 2010 köptes av Apple. Qlucore och Nocturnal vision har vuxit ur två, bland många, samarbeten inom LU, med klinisk genetik resp. biologiska visiongruppen.
Samlade erfarenheter visade att det finns efterfrågan på civilingenjörer med särskild förmåga att finna kreativa matematisk-ingenjörsmässiga lösningar till komplexa, verklighets¬nära och kanske oklart formulerade problem. För att möta detta startade LTH 2002 ett civilingenjörsprogram Teknisk matematik som förutom de matematiska vetenskaperna och datavetenskap ger breda grundkunskaper inom teknik- och naturvetenskaper (inklusive biologi), medicin och finans. Programmet lockar talang¬fulla studenter, med en hög andel kvinnor, typiskt 35–45 %. De färdigutbildade har visat sig mycket attraktiva på arbetsmarknaden, och har funnit arbete inom ett brett spektrum av industribranscher eller fortsatt med forskar¬utbildning i en mängd olika discipliner. Även internationellt har de hävdat sig väl och funnit attraktiva arbetsgivare som Google, Apple, storbanker, liksom doktorandtjänster vid prestigeuniversitet.

Inom denna utveckling har jag tagit många initiativ och har sedan haft förmånen av att arbeta tillsammans med väldigt duktiga studenter och kolleger, som nu med kraft för verksamheten vidare.

Fabian Gyllenbergs pris i kemi – 70.000 kr

Niklas Christensson, fil.dr., Institutionen för fysikalisk kemi, universitetet i Wien

Växelverkan mellan elektroner och de omgivande kärnorna bestämmer vilka dynamiska processer en molekyl kan genomgå, och är på så sätt avgörande för hastigheten hos kemiska reaktioner samt energi- och elektronöverföringsprocesser. För att följa kärnornas rörelser i realtid krävs speciella lasrar som kan generera korta optiska pulser. Med hjälp av de korta laserpulserna kan man inducera optiska koherenser, superpositioner mellan olika kvantmekaniska tillstånd, som genom sitt explicita beroende på vågfunktionens fas är väldigt känsliga för elektronernas dynamik. En sorts experiment som utnyttjar koherensernas speciella egenskaper är multidimensionell spektroskopi. Genom att korrelera optiska koherenser under flera tidsintervall är det möjligt att generera multidimensionella spektra som ger en väldigt detaljerad bild av systemets växelverkan med omgivningen samt elektron- och energiöverföringsprocesser. Multidimensionell spektroskopi är speciellt lämpad för att studera dynamiken hos system där vågfunktionen är delokaliserad över flera kopplade pigment. Ett exempel är proteinet crustacyanin, där kopplingen mellan två karotenoider och växelverkan med proteinet ger upphov till hummerns färgskiftningar. En central fråga är hur delokaliserade tillstånd påverkar dynamiken i energiöverföringsprocesser och om de kan göra dessa processer mer effektiva. För att närma oss svaret på denna fråga studerar vi relationen mellan molekylära koherenser, energiöverföring och struktur i självorganiserande molekylära aggregat. En annan viktig process i kopplade system är laddningstransport. Genom att variera växelverkan mellan molekylära aggregat och deras omgivning kan vi studera fundamentala aspekter av ultrasnabb elektronöverföring.

Rolf Dahlgrens pris i botanik - 140.000 kr

Michael J. Donoghue, sterling professor, Yale University, New Haven CT USA

Michael Donoghue rekryterades till Yale University 2000 som G. Evelyn Hutchinson Professor i ekologi och evolutionär biologi. Han var chef för Peabody Museum of Natural History 2003-08 och 2008-2010 var han vice-rektor för West Campus Planning and Program Development och 2011 utnämndes han till Sterling Professor of Ecology and Evolutionary Biology.

Michael J. slutförde sin grundutbildning vid Michigan State University 1976 och sin doktorsexamen i biologi vid Harvard University 1982. Han arbetade bl a vid Harvard University (1992-00) och var chef för herbariet här 1995-99. År 2005 erhöll Donoghue det prestigefyllda Alumni priset från Michigan State University. Han invaldes som medlem av American Association for the Advancement of Science 1997, som ledamot av U. S. National Academy of Sciences 2005, och som medlem av American Academy of Arts and Sciences 2008.

Professor Donoghue’s forskning är fokuserad på fylogeni och evolution hos växter, speciellt blomväxter. Inom angiospermerna har han visat speciellt intresse för Viburnum (olovon och try), ett släkte med ca.170 arter av buskar och mindre träd i tempererade skogar. Han har undersökt släktskapen inom ordningen Dipsacales, med ca. 1,000 arter dit hör också släktet Viburnum hör. Nyligen har han utvidgat forskningen till hela gruppen Campanulidae, med ca 35,000 arter.

Professor Donoghues forskning innefattar evolutionen av olika egenskaper och har fokuserats speciellt på genexpression av blomsymmetri. Forskningen kring evolutionär differentiering har behandlat utvecklingen av olika egenskaper i förhållande till geografisk artbildning och utdöende. Hans forskning kring historisk biogeografi har koncentrerats till spridning av växtarter på framför allt norra halvklotet. Han söker förena historisk biogeografi och fylogenetiska studier i olika ekosystem. Hans forskning har i många fall resulterat i utveckling av nya redskap och metoder.

Donoghues forskning har fått stöd av ett 40-tal större forskningsanslag speciellt från National Science Foundation i USA. Han har genomfört fältundersökningar i framför allt Sydamerika och Asien och har varit aktiv i internationella forskningsprogram för kunskapen om och bevarandet av biodiversitet. Han har varit ledande i de nationella och internationella programmen Tree of Life, och TreeBASE. Han har publicerat over 200 vetenskapliga artiklar, varit medförfattare för en populärvetenskaplig bok om diversitet i växtriket och medverkar i den stora satsningen Assembling the Tree of Life. Han har varit handledare för 23 doktorander och 28 post docs.

Eva och Lars Gårdings pris i matematik – 140.000 kr

Jeffrey Steif, professor, Chalmers universitet, Göteborg

Steif forskar i sannolikhetsteori, mer specifikt inom områdena perkolation och interagerande partikelsystem. Perkolation är en enkel modell där man har en gitter (till exempel ett schackbräde) och man sätter en länk mellan två närliggande gitterpunkter med en viss sannolikhet. Man är då intresserad av det globala beteendet av hela systemet, till exempel om det finns stora sammanhängande (ihoplänkade) komponenter?

Perkolation är det klart enklaste systemet inom statistisk mekanik som genomgår en så kallad fasövergång. En fasövergång betyder att det finns en parameter i systemet (som för perkolation är sannolikheten att sätta en länk), sådan att det globala beteendet av systemet förändras snabbt när parametern når ett visst så kallat kritiskt värde. Ett exempel från fysik är att flytande vatten övergår till ånga, när temperaturen blir 100 grader.

Interagerande partikelsystem är ett specialområde inom sannolikhetsteori inriktat på att förklara hur fysikaliska fenomen kan förstås i termer av samverkan hos ett mycket stort antal partiklar. Området som helhet är väldigt spännande för att det kombinerar intressanta fysikaliska fenomen med modern sannolikhetsteori.

Steif har bidragit till ovanstående områden med bland annat sitt arbete inom dynamisk perkolation, bruskänslighet hos perkolation och kontaktprocessen i slumpmässig miljö.