Cyanobakterier, organismer som mer populärt kallas för blågröna alger och är kända från tv för att de gör om Östersjön till en stinkande, kletig gegga var och varannan sommar, är KTH-forskarnas nya favorit.

Skillnaden mot kusinerna i den återkommande invasionen av innanhavet i öst är dock att KTH-forskarnas cyanobakterier är genmodifierade för att framställa butanol.

– Vi har framgångsrikt visat att cyanobakterier kan producera butanol. Genom att relevanta gener integreras på rätt ställe i cyanobakteriens arvsmassa har vi lurat cellerna att producera butanol istället för att de fyller sin normala funktion, säger Paul Hudson, forskare på Skolan för bioteknologi vid KTH och den som leder forskningsarbetet.

Än så länge rör det sig om små mängder butanol. Samtidigt har Paul och hans forskarkollegor lyckats länka ihop butanolproduktionen till cyanobakteriernas naturliga metabolism, vilket gör deras arbete unikt.

– Vi har demonstrerat att vi kan kontrollera butanolproduktionen genom att ändra på förutsättningarna i den omgivande miljön. Det här öppnar för andra möjligheter till kontroll, till exempel att enbart framställa butanol under särskilda tidpunkter på dygnet, säger Paul Hudson.

När kan vi förvänta oss att det finns butanol i pumparna på den lokala macken?

– Vi är mycket upprymda att vi nu lyckats framställa biobränsle från cyanobakterier. Samtidigt ska vi komma ihåg att framställningsprocessen skiljer sig markant från dagens biobränslen och vi behöver förbättra framställningen hundrafaldigt innan den blir kommersiellt gångbar. Jag uppskattar att det lär dröja cirka 10 år innan vi är där. Framställningen av biodiesel från alger har kommit längre, det finns redan en demonstratoranläggning för detta i New Mexiko, USA, säger Paul Hudson.

En av Sveriges mest betydande bioteknikforskare, professor Mathias Uhlén vid KTH, har det övergripande ansvaret för projektet. Enligt honom är det ett ganska nytt område att använda ingenjörsmässiga metoder för att bygga om i arvsmassan hos mikroorganismer. Lyckas forskarna att bygga en bakterie som tillverkar billig bensin av solljus och koldioxid så kommer det att förändra världen, menar han, och får medhåll från Paul Hudson.

– Jag håller med Matias. Ett av problemen med de biobränslen vi har i dag, det vill säga majsetanol, är att priset på majs sakta stiger men samtidigt hoppar upp och ner hela tiden och det tämligen oförutsägbart. Tillkommer gör bristen på odlingsbar mark och att majsetanolframställningen även påverkas av oljepriset då majsen kräver transporter. Bränsle baserat på cyanobakterier kräver å sin sida väldigt lite markutrymme för att framställas. Och tillgången på råvarorna – solljus, koldioxid och saltvatten – är i princip oändlig, säger Paul Hudson.

Han tillägger att vissa cyanobakterier dessutom klarar att extrahera kväve ur luften och därmed inte behöver något gödsel.

Nästa steg i forskningen är att se till att cyanobakterierna producerar butanol i större mängder utan att de dör av utmatning eller av butanolen som de inte tål särskilt bra. Efter det gäller det att modifiera fler gener så att slutprodukten blir till längre kolväten som fullt ut kan fungera som ersättning till bensin.
Slutligen ska processen ut från labbet och skalas upp så att den fungerar industriellt.

Det finns dessutom planer på att utveckla bränsle ur cyanobakterier som är mer energirik och därmed särskilt lämpad för flygplansmotorer.
Projektet, som går under namnet Formas Center for Metabolic Engineering och även involverar forskare vid Chalmers, har fått 25 miljoner kronor av forskningsstiftelsen Formas.

Butanol är precis som bensin ett kolväte vilket innebär att butanolen består av kemiska grundämnen väte, syre och kol.

Totalt sett har Sverige inte fått fler arter utan det handlar om att tidigare artfattiga platser har blivit rikare, säger Åke Lindström, forskare vid Biologiska institutionen vid Lunds universitet.

Det som är förvånande är att förändringen gått så snabbt, menar Lindström. Han konstaterar att det är mycket troligt att förändringen drivs av ett varmare klimat.

– Tar man hänsyn till andra faktorer så står ändå temperaturökningen ut som den drivande faktorn, säger Åke Lindström.

Framför allt är det de så kallade biotopgeneralisterna som ökar. Det är arter som trivs och klarar sig i flera olika naturmiljöer, exempelvis gärdsmyg och gök. De arter som har mer specifika krav på naturmiljön, som sånglärka och backsvala, går det generellt sämre för. Sverige håller på detta sätt på att få en mer likartad fågelfauna.

Svensk Fågeltaxering är ett projekt som drivs av Biologiska institutionen vid Lunds universitet som en del i Naturvårdsverkets nationella miljöövervakningsprogram. Mätningen i den aktuella studien har gjorts sedan 1998 över hela Sverige.

Språngvis evolution är en alternativ hypotes till den allmänt accepterade neo-Darwinismen. Den innebär att de flesta arter visar liten evolutionär förändring genom historien, i stället sker stora utvecklingssprång mer plötsligt och det kan föra med sig att en art blir två olika arter. Teorin har sitt ursprung bland paleontologer som studerade fossiler. De fann att inga mellanformer av fossiler existerar. Det är dock relativt svårt att artbestämma fossila organismer.

– Jag har utvecklat algoritmer för att kunna upptäcka språngvis evolution bland nutida, existerande arters egenskaper, i artgrupper som inte lämnar fossiler, säger Folmer Bokma, forskare vid institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap som var inbjuden talare den 17 februari på AAAS Annual meeting, en stor vetenskaplig konferens i Boston.

Metoden bygger på att man först använder dna för att rekonstruera arternas släktskap med varandra i form av ett släktträd. Sedan använder man statistiska tekniker för att rekonstruera hur evolutionen av egenskaper, som till exempel kroppsstorlek, har sett ut.

Folmer Bokma har analyserat olika djurgrupper, till exempel bananfluga (Drosophila melanogaster) samt kroppsstorlek hos fåglar och däggdjur. Hans resultat tyder på att arterna inte förändras gradvis, som neo-Darwinismen antar, utan plötsligt när en ny art uppstår. Det innebär att när djurens omgivning förändras svarar inte arterna med att anpassa sig utan kan dö ut, trots att det finns mer än tillräckligt med genetisk variation på individnivå för att göra anpassning möjlig. Detta är en paradox.

– Jag tror att förklaringen till paradoxen är att många egenskaper är anpassade främst till varandra inom arten, säger Folmer Bokma och exemplifierar vad han menar:

– Proteiner i isbjörnar är inte anpassade till temperaturen på nordpolen, utan till kroppstemperaturen som är 37 grader Celsius. Isbjörnar har samma kroppstemperatur som en kamel i öknen, trots deras skillnader i levnadsmiljö. För att anpassa kroppstemperatur krävs många genetiska förändringar samtidigt, som påverkar alla proteiner i rätt riktning och det är väldigt osannolikt att det inträffar. Därför anpassar inte arterna sin kroppstemperatur till deras omgivning, utan isbjörnar och kameler har ungefär samma kroppstemperatur som alla andra däggdjur.

Evolution blir då begränsad till egenskaper som är utanför sådana komplex av egenskaper som är anpassade till varandra. Sålunda har isbjörnar i stället en tjock vit päls, som ger den isolering som krävs för en oföränderlig hög kroppstemperatur.

Folmer Bokma diskuterade också i vilken utsträckning detta mönster är en generell egenskap hos komplexa system som går att använda i helt andra sammanhang. Ett konkret exempel är universitet som vid förändringar i det omgivande samhället kan halka efter eftersom de har skapat ett komplex regelverk som gör det omöjlig att ändra några rutiner utan att skriva om halva regelverket.

Om presentationen:
Föredraget hölls den 17 februari under sessionen: ”How macro-evolutionary studies call for an extended synthesis.” Titel föreläsning: Complexity and Limits to Change

Plats: AAAS, The American Association for the Advancement of Science, vetenskaplig konferens i Boston 14-18 februari.

– Jag är väldigt glad över att Tim Richardson har utsetts till professor hos oss på VTI. Han blir en väldigt värdefull senior forskare, säger Jonas Bjelfvenstam, generaldirektör på VTI.
– Med hans kompetens inom området transporter och miljö kommer vi att kunna stärka och utveckla institutets förmåga att hantera exempelvis ämnen relaterade till transportsektorn och klimatförändringar. Tim Richardson kommer också att bidra till VTI:s kapacitetsuppbyggnad i syfte att öka vetenskaplig excellens och vetenskaplig publicering på institutet.
Utbildad i England, verksam i flera länder
Sedan 2007 har Tim Richardson varit anställd som professor i ”Urban and mobility studies” vid Aalborgs universitet i Danmark. Han har ett långt och gediget cv och har, förutom i sitt hemland England, varit yrkesverksam i ett flertal länder och vid många olika universitet och institutioner.
Tim Richardson utbildade sig under 1990-talet vid Sheffield Hallam University i England och tog där sin doktorsexamen år 2000.
Utveckla tvärvetenskaplig forskning
Om utnämningen som professor på VTI säger han själv så här:
– Det ska bli riktigt spännande att tillsammans med nya kollegor på VTI arbeta för att utveckla ny tvärvetenskaplig forskning och på så sätt ta itu med våra mest akuta transport- och miljömässiga utmaningar. Jag har också ambitionen att vara med och stärka effekterna av VTI:s forskning i den internationella vetenskapliga debatten.
Tim Richardson tillträder sin professorstjänst på VTI den 1 april i år.
VTI har sedan tidigare tre professorer anställda. Jan-Eric Nilsson är professor i nationalekonomi med inriktning mot transporter. Sigurdur Erlingsson är professor i väg- och banteknik och Jane Summerton är professor i teknik och social förändring med inriktning mot trafiksäkerhet.
Kontakt
För mer information, vänligen kontakta
Jonas Bjelfvenstam [Ref 1], generaldirektör, VTI
VTI, Statens väg- och transportforskningsinstitut, är ett oberoende och internationellt framstående forskningsinstitut inom transportsektorn. Huvuduppgiften är att bedriva forskning och utveckling kring infrastruktur, trafik och transporter. Verksamheten omfattar samtliga transportslag. VTI har omkring 200 medarbetare och finns i Linköping (huvudkontor), Stockholm, Göteborg och Borlänge.

Läkemedelsrester i avloppsvattnet är ett problem som hela tiden får stort utrymme i medierna. Med all rätt. Exempelvis ångestdämpande och lugnande preparat förändrar fiskar beteende, och ny svensk forskning från Umeå universitet visar att läkemedelsresterna kan ge oönskade effekter på hela ekosystem. Nu har emellertid KTH-forskare tillsammans med några industripartner tagit fram en vattenreningsteknik som tar bort Oxazepam och ett 20-tal andra
läkemedelsrester från avloppsvattnet.

Forskargruppen från Umeå universitet (resultatet offentliggjordes under förra veckan) började med att mäta mängden Oxazepam i svenska vattendrag som Fyrisån i Uppsala så väl som i abborrar, och kunde se att läkemedlet sparades där. Omkring sex gånger högre halter av Oxazepan fanns i fiskarna än i vattnet där de levde.

Efter det kunde Umeåforskarna konstatera att även halter som bara låg något högre än de i Fyrisån hade dramatiska effekter på abborrarnas beteende. Fiskarna blev mer asociala, riskbenägna och aktiva, något som gör att abborrarna riskerar bli uppätna av gäddor. På sikt innebär det att utsläpp av ångestdämpande medel kan påverka hela vattendragets ekosystem, exempelvis öka eller minska förekomsten av alger.

Den nya vattenreningstekniken från KTH – kallad membrandestillering (MD) – har testats vid MD-anläggningen på Sjöstadsverket. Mängden Oxazepam uppmättes till 282 nanogram/liter i avloppsvattnet före rening och som i sin tur normalt är den mängd som i snitt släpps ut till Saltsjön (i det här fallet från Henriksdals reningsverk). Avloppsvattnet behandlades i MD-anläggningen och koncentrationen av Oxazepam låg därefter under mätgränserna, vilket innebär mindre än 2 nanogram/liter.

– Av alla 20-talet testade läkemedel så är det bara resterna av det antidepressiva läkemedlet Sertralin vi inte lyckats rensa bort 100 procent av. Vi har några teorier, men kan ännu inte föklara varför, säger Andrew Martin, professor vid institutionen för energiteknik på KTH.
Han är en av forskarna som tagit fram den nya vattenreningstekniken, och fortsätter med att berätta hur den fungerar. Avloppsvatten inklusive läkemedelsrester värms upp, detta med hjälp av fjärrvärme. En del av vattnet förångas och passerar genom ett tunt och hydrofobiskt (goretexliknande) material som utgör själva membranet, samt genom en luftspalt för att sedan kondenseras mot en kall yta. Kvar på den första sidan membranet blir läkemedelsresterna, och på det andra sidan produceras ren vatten.

– Det finns idag ingen teknik som klarar av att göra den här reningsprocessen i stor skala, och det krävs inte så stora temperaturer för att MD-processen ska fungera, vilket är bra, säger Andrew Martin.

Nästa steg i utvecklingen av MD-tekniken är att testa betydligt högre halter av läkemedelsrester, något som faktiskt redan utförts. Andrew Martin och hans kollegor väntar med spänning på provresultatet.

– Vi har även testat högre halter, det vill säga nästan tiodubblat mängden läkemedelsrester, och dessa prover ligger ute på analys just nu, säger Andrew Martin.

Vattenreningstekniken har tagits fram av KTH tillsammans med IVL och Scarab Development AB.