Hoppa till huvudinnehåll

Vetenskap

Beröring, klimatet och smarta molekyler – det du inte visste att du ville veta om årets vetenskapliga Nobelpris

Nobelprismedaljer i närbild. På medaljen syns Alfred Nobel.

Så var mottagarna av årets naturvetenskapliga Nobelpris avslöjade. Medicinpriset blev en hyllning till beröringens betydelse – kanske det mest sensuella Nobelpriset någonsin. En hyllning till närheten och värmen. Kan ju behövas efter så lång tid i den ensamma och kalla coronaisoleringen.

Det du inte visste att du ville veta om årets vetenskapliga Nobelpris
Det du inte visste att du ville veta om årets vetenskapliga Nobelpris - Spela upp på Arenan

Fysikpriset blev i sin tur ett ställningstagande i kampen för klimatet. “Uppvärmningen är ett faktum, och vi orsakar den” ryter Nobelkommittén, och premierar dem som lärde oss sätta det i obestridliga siffror.

Och med årets kemipris hyllas i sin tur uppfinnarna av nya, smarta små molekyler – katalysatorer som sätter fart på kemiska reaktioner och ger oss smartare mediciner och bättre solceller. 

Den sensuella världen

Vi börjar med Nobelpriset i fysiologi eller medicin. Åh, ett av mina favorit-Nobelpriser någonsin, det här! Grattis till amerikanen David Julius och Beirut-bördige Ardem Patapoutian. De delar alltså lika på priset för sina upptäckter av receptorer för temperatur och beröring, meddelar Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet.

Thomas Perlmann berättar om årets vinnare av nobelpriset i fysiologi och medicin.

Visst är det ju härligt! Jag menar, det här är ju ett ämne som har hållit tusentals låtskrivare och poeter sysselsatta i årtusenden, men under all denna tid har ingen riktigt kunnat förklara hur den känslan uppstår i oss. Känslan av beröring, av att kramas, känslan av smärta. Känslan av hetta. 

Tack vare årets medicinpristagare kan vi nu sätta fingret på de receptorer som omvandlar yttre stimuli, som beröring, till elektriska signaler som vår hjärna kan uppfatta via nervtrådarna. Slut ögonen och tänkt tillbaka på sommaren. Känner du sanden och stenarna under dina fötter, och det varma vattnet? Jag tänker på den där heta chilin jag bet i under sommarens sista pizzaparty.

Men det är inte bara nostalgi. Bättre kunskap om hur vi känner smärta, till exempel, gör att forskarna kan lära sig bli bättre på smärtlindring, till exempel, och att bekämpa vissa kroniska sjukdomar.

Och när det kommer till kritan, känselsinnet låter oss uppleva den fysiska omvärlden, och därmed är det helt centralt för vår överlevnad. Med tanke på det här är det fascinerande att det här med hur våra kroppar gör det här i praktiken, länge har varit ett av biologins stora mysterier.

Nyckeln låg i chili

David Julius, aktiv vid University of California, närmade sig problemet med hjälp av kapsaicin, det brännande ämne som finns i chilipeppar. Julius och hans forskarteam visade att kapsaicin triggar nervceller som i vanliga fall registrerar smärta. Men hur?

Nå, det visade sig att det handlade om en receptor kallad TRPV1, som aktiveras av smärtsam värme. Den är involverad i saker som kronisk smärta och hur vår kropp reglerar sin kärntemperatur.

Upptäckten ledde sedan till att en mängd andra temperatursensorer identifierades. David Julius och Ardem Patapoutian använde oberoende av varandra också det kemiska ämnet mentol för att identifiera en närbesläktad receptor, fast en som aktiveras av kyla.

Och sedan var det alltså det här med beröringen. Här kommer Ardem Patapoutian in i bilden. Patapoutian, som har gjort sin karriär vid Scripps Research i La Jolla, Kalifornien, är mannen vi kan tacka för att vi nu förstår hur känslan av beröring uppstår. 

Kaksi henkilöä syleilee.
Bildtext Känner du?

Patapoutian upptäckte en tidigare okänd klass av sensorer som förekommer både i hudens nervändar och i de inre organen.

Patapoutians team slog en efter en av över 70 gener som kodade för receptorer på cellens yta, och till slut hittade de genen som gav cellen sin tryckkänslighet. De gav sensorn namnet Piezo1 efter grekiskans ord för tryck (í; píesi).

De här känsloreceptorerna har alltså flera roller i kroppen utöver att känna beröring, allt från urinering till blodtrycket.

Nästa sensor Patapoutian upptäckte, Piezo2, har också en avgörande roll för att låta oss registrera musklers anspänning. Det här gör att nervsystemet känner av kroppens alla olika delar och position i rummet, något som kallas för proprioception.

Så tänk på det när du dansar eller sysslar med judo. Eller då du smeker ditt hjärtas utvalda. Som sagt, ett fint val av mottagare av Nobelpriset i medicin eller fysiologi. Grattis till alla inblandade.

Vaccinet får vänta till ett annat år

Den klara förhandsfavoriten i den här kategorin i år var för övrigt utvecklarna av mRNA-vaccinet mot coronaviruset. Men nomineringen av pristagare gick ut redan i januari, då vaccineringarna precis hade kommit i gång.

Det är ganska typiskt för Nobelkommittén att vänta något år med priset efter ett större genombrott eller bragd, medan eventuella oklarheter kring patent och "vem-gjorde-vad" utreds. Priset måste ju gå till rätt mottagare, man vill inte ha skandaler efteråt.

Medicinpriset kungjordes alltså på måndag, och vi går vidare i kronologisk ordning.

Tisdagen tillhörde Nobelpriset i fysik. Och då var det klimatets tur att uppmärksammas, eller snarare det här med hur vi vet att det blir varmare och att det är vi som orsakar det.

Och låt oss tala klarspråk: det här var Nobelkommitténs sätt att slå sin hårdaste naturvetenskapliga näve i bordet inför Förenta nationernas klimatmöte i Glasgow nu i november. Må så vara att Greta inte fick fredspriset i år heller, men det här smäller nästan högre. Det är en brysk tillrättavisning åt alla de där som ännu orkar hålla på och ifrågasätta. “Hur kan vi vara säkra på att det faktiskt är vi som…” 

Greta Thunberg deltog i en klimatstrejk i staden New York  den 20 september 2019.
Bildtext Greta Thunberg uppskattar säkert årets fysikpris, även om hon blev utan fredspris.

“Glad att du frågade”, säger Nobelkommittén, och fortsätter: “så här!”

Motiveringen lyder, på typiskt Nobelmanér, “för banbrytande bidrag till vår förståelse av komplexa fysikaliska system”. Och priset går alltså till Syukuro Manabe från Japan och tysken Klaus Hasselmann som delar på halva priset, och Giorgio Parisi från Italien som får halva priset helt för sig själv. 

Det handlar alltså om kaotiska och till synes slumpartade fenomen, som klimatet och vädret ju i grund och botten är. Många många rörliga delar. Mycket kaos, många fjärilsvingar som fladdrar. Årets pristagare har med sin forskning hjälpt oss att förstå den här sortens komplexa pussel. Bland annat jordens klimat och hur människan påverkar det, motiverar Nobelkommittén.

Klimatmodellerna kommer till

Syukuro Manabe, aktiv vid Princetons universitet i USA, belönas för hans "banbrytande bidrag till vår förståelse av komplexa fysikaliska system". Kort sagt, Manabe lade den fysikaliska grunden för utvecklingen av dagens klimatmodeller. Manabe delar som sagt på halva Nobelpriset med Klaus Hasselman vid Max-Planck-institutet i Tyskland, som i sin tur skapade den modell där väder och klimat kopplades samman. 

Nobelkommittén summerar de två forskarnas insats som ett "banbrytande jobb inom fysikalisk modellering av jordens klimat, kvantitativ analys av variationer och tillförlitlig förutsägelse av global uppvärmning”.

Den andra hälften av årets fysikpris går som sagt till Giorgio Parisi vid Sapienza Universitá di Roma i Italien, för "upptäckten av hur oordning och fluktuationer samverkar i fysikaliska system från atomära till planetära skalor”. Nu kommer vi in på den riktigt hårda kärnan i kaos och fladdrande fjärilsvingar. 

Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann och Giorgio Parisi på en skärm.
Bildtext Årets mottagare av fysikpriset.

Giorgio Parisis insikter i komplexa system har gjort det möjligt att på ett matematiskt precist sätt förstå och beskriva många olika och till synes helt slumpmässiga material och fenomen, inklusive klimatet. Men också inom områden som matematik, biologi, neurovetenskap och maskininlärning.

Märk väl alltså, att Parisis del av priset inte är direkt relaterat till klimatet. Det handlar mer om kaotiska system överlag. Men för att förstå klimatet måste man förstå komplexa, kaotiska system, för de ligger till grund för hur väder uppstår.

I sin strävan att förstå komplexa samband har Parisi till exempel studerat hur fåglar flyger i formation. En flock med starar är fascinerade att titta på, molnet av fåglar ser ut att röra sig nästan som en kollektiv kropp. Ändå består den inte av en ledare och resten av fåglarna som följer, utan det är en "självorganiserad" effekt.

Vägkost åt beslutsförfattarna

Men beträffande klimatet så är årets Nobelpris i fysik, ännu en väckningssignal till världens ledare som förbereder sig för FN: s klimatkonferens i november. Nobelkommittén ville helt säkert göra ett klart och tydligt ställningstagande om att vetenskapen är klar och tydlig beträffande var skon klämmer. Det här är på vårt ansvar och vi måste få ändan ur vagnen illa kvickt.

Professor Parisi fick frågan om han har ett budskap till beslutsfattarna inför det stundande klimatmötet.

– Vi behöver agera väldigt snabbt. Det är tydligt att vi för framtida generationer behöver agera nu och kraftfullt, sade Parisi.

Detaljerna, detektivarbetet där själva klimatet sattes under lupp och människans utsläpp utpekades som boven i dramat, har sedan de två övriga pristagarna stått för.

– Manabe, 90, förstod på 1960-talet att vattenångan har stor betydelse, men att den i sin tur är beroende av koldioxiden, konstaterade Mats Larsson, ledamot i Nobelkommittén åt SVT.

Ungefär ett decennium senare skapade Klaus Hasselmann, 89, en datormodell som kopplade samman väder och klimat. Hans arbete besvarade frågan om hur klimatmodeller kan vara tillförlitliga trots att vädret är omväxlande och kaotiskt.

Dorian nådde orkanstyrka natten till torsdag och den är nu på väg norrut mot Bahamas och Florida där man har utlyst nödläge inför orkanens ankomst
Bildtext Det varmare klimatet har lett till att orkanerna har en större destruktiv kraft.

Så summa summarum: årets Nobelpris i fysik är något som beslutsfattarna kan ta med sig som vägkost på väg till FN:s klimatmöte i Glasgow i november. Och ifall Greta inte gjorde det tillräckligt klart, sammanfattar Thors Hans Hansson, ordförande i Nobelkommittén, budskapet så här:

– De i år belönade upptäckterna visar att våra kunskaper om klimatet vilar på en solid vetenskaplig grund baserad på en rigorös analys av observationer. 

Frågor på det?

Kemipriset och de smarta molekylerna

Rent allmänt kan man säga att det är ett klassiskt old school-kemipris. Tryggt och icke-kontroversiellt, och värdiga mottagare såklart. Grundforskning hela vägen. 

Och det handlar alltså om ett nytt sätt att konstruera kemins minsta byggnadsblock, molekylerna. En viss sorts molekyler som kan användas till att sätta fart på kemiska processer och ge oss bättre mediciner och effektivare solpaneler, bland mycket annat.

Årets Nobelpris i kemi går alltså till tysken Benjamin List och amerikanen David MacMillan. De prisas för sin utveckling av den tungvrickande asymmetriska organokatalysen.

Kemian Nobelpalkintojen julkistustilaisuus.
Bildtext Två glada mottagare av telefonsamtal från Stockholm.

Och det är alltså i ett nötskal ett sätt att bygga molekyler (molekyl = två eller flera atomer som sitter ihop), pussla ihop kemins minsta legoklossar. I det här fallet skräddarsydda molekyler som fungerar som katalysatorer, det vill säga de sätter fart på kemiska processer som ofta kan vara nog så långsamma. De ger reaktionen en spark i baken, utan att själva förbrukas i processen.

Fram till år 2000 var det i princip bara naturen själv som behärskade det här med katalys, i form av enzymer, och så i form av olika metaller. Forskarna saknade en tredje, behändigare och mer flexibel väg. Den bidrog årets två pristagare med 2000, på var sitt håll, i form av den asymmetriska organokatalysen.

Jo, man stukar käkmusklerna när man ska säga det, men det lönar sig att lystra till, det finns nämligen stuff här att hämta för dig och mig. Det har beräknats att processen kallad katalys, i en eller annan form, står bakom ungefär en fjärdedel av världshandelns värde. 

Och världshandeln är ju ett tveeggat svärd i det avseendet att den ger oss vårt välmående, men den belastar också jordens ekosystem när allt det materiella godiset ska tillverkas.

Enklare, snabbare och grönare kemi

Problemet har hittills varit att många av den kemiska industrins tillverkningsprocesser som involverar katalys, har byggt på de gamla metoderna. Som sagt, enzymer och metaller. De här kemiska processerna är ofta både långsamma och svåra att jobba med. Och när man mixtrar med metaller blir det ofta mycket föroreningar.

Årets kemipristagare, List och MacMillan har därför, oberoende av varandra, utvecklat en tredje form av katalys. En som bygger på små organiska molekyler. Sedan år 2000 har katalys alltså varit möjligt att åstadkomma på ett mycket enklare, snabbare och inte minst mer miljövänligt sätt.

Det fina i kråksången ligger uttryckligen i ordet asymmetrisk. Kort sagt handlar det om kemikalier som finns i två versioner, där den ena molekylen är en spegelbild av den andra. Kemister vill ofta bara ha en av dessa spegelbilder – särskilt när de producerar läkemedel – men det har varit svårt att hitta effektiva metoder för att göra det här.

Sinisten suojakäsineiden peittämät kädet pitelevät CDNA-näytteitä lähikuvassa .

Professor Peter Somfai från Lunds universitet, medlem i Nobelkommittén, gav exemplet limonen, en molekyl som finns i två spegelversioner. Molekylerna beter sig på olika sätt: en version av limonenmolekylen har en citrondoft, medan dess spegelbild luktar apelsin. Och med olika kemiska egenskaper för olika ändamål.

Det kanske är på sin plats att understryka att det här handlar om kemisk grundforskning på sin allra mest renodlade nivå, och vi har bara sett toppen av isberget ännu när det kommer till alla tillämpningar som den asymmetriska organokatalysen kan leda till.

Men läkemedelsforskningen kommer säkert att göra stora steg framåt tack vare det här. Ett annat praktiskt exempel på vart det kan leda: nya sorters molekyler som gör att solceller bättre kan fånga upp solens ljus.

Alfred ler från sin molnkant

Peter Somfai sammanfattade i sin tur det hela så här: "Vi har ett nytt verktyg inom organisk kemi, och detta är till största nytta för mänskligheten."

Och då är vi ju mitt i kärnan av vad självaste Alfred Nobel avsåg med sitt testamente. Bokstavligen att belöna och uppmuntra dem som har “gjort mänskligheten den största nytta”.

Åtminstone i år uppfylldes det kriteriet mer än väl, om man frågar mig. Grattis än en gång till alla inblandade.

Mer om ämnet på Yle Arenan