Øl-forskere jager muterede gener
Forskere på Carlsberg Laboratoriet forsøger med den nyudnævnte byg-professor Mats Hansson i spidsen at kortlægge, hvilke af bygplantens gener, der knytter sig til plantens mange mutationer.

Du forbinder måske øl med nydelse og afslapning, men der ligger meget seriøs og benhård videnskab bag tilblivelsesprocessen. (Foto: Colourbox)

Carlsberg gør meget for at fremelske den indre drengerøv i de danske øldrikkere for tiden.

Skal man tro de talrige TV-reklamer, hænger broccoli-rundbold og glidende tacklinger til bryllupper åbenbart uløseligt sammen med konsumeringen af den gyldne drik.

Øllets tilblivelsesproces er til gengæld omgivet af en smule mere andægtighed og seriøsitet. På Carlsberg Laboratoriet i Valby står den nemlig på benhård videnskab, når professor Mats Hansson og hans kolleger prøver at aflure råstofferne bag det dyrebare bryg deres hemmeligheder.

Og selvom man godt kan flække en pils i pausen, er det vigtigt at være ædruelig nok i arbejdstiden til at kunne sigte præcist med mikroskopet. Mats Hansson og hans kolleger er nemlig på jagt efter gener.

Genetisk skræddersyede planter

Før genetikken samlede landmanden frøene fra de bedste planter for at bruge dem som udsæd til næste år.

På denne måde påvirkede han plantens genetiske sammensætning uden at vide det.

Nu bruger man krydsningsforsøg til at styre planternes egenskaber, og man forsøger at samle de genvarianter, der giver ønskede egenskaber i en plante.

Mats Hansson forsøger at kortlægger bygplantens gener. (Foto: André Müller)

Planteforædlerens store udfordring er at finde den plante fra krydsningsforsøget, som har alle de ønskede genvarianter.

»Når du kan identificere genet for en given mutation, kan du langt hurtigere identificere det interessante afkom i et krydsningsforsøg. På den måde kan du hurtigere skræddersy planterne efter behov,« forklarer Mats Hansson, og uddyber:

»Hvis du for eksempel kan identificere, hvilke gener, der styrer blomstringens tidsforløb, kan du styre plantens modning.«

Den nemmeste måde at identificere det interessante afkom er at sekvensere afkommet for de gener, som man ved, styrer de ønskede egenskaber. Det er langt hurtigere end at skulle vente på, at de vokser op, før man kan observere plantens egenskaber.

Forskellige mutationer til forskellige formål

Men hvorfor har man overhovedet brug for at kunne skræddersy planter? Er det ikke nemmere bare at finde den bedste og så holde sig til den?

Spørger man Mats Hansson, er der ikke noget, der hedder den "bedste" bygplante. Det er nemlig forskellige egenskaber, der er vigtige, alt efter hvor planten skal vokse:

»Bygplanter bliver dyrket forskellige steder i verden, så det er smart at kunne tilpasse dem genetisk til klimaet; temperaturerne, dagslængden, luftfugtigheden og så videre, « forklarer Mats Hansson og eksemplificerer:

Mats Hanssons forgænger Diter von Wettstein har overladt ham en kæmpe samling er byg-mutanter. (Foto: Mats Hansson)

»Hvis de skal vokse et sted med meget vind, er det bedst at have planter med korte strå, så de ikke blæser omkuld og bliver liggende fladt ned. Hvis de vokser hvor der er vindstille, er det bedst at have lange strå, da det oftest er dem, der giver flere fold per plante.«

Bygplantens formål er også afgørende for, hvilke egenskaber der er fordelagtige:

»Hvis det skal bruges til svinefoder, skal det for eksempel have et højt protein-indhold. Men byg med et højt protein-indhold giver en off-smag, der er ubehagelig, hvis det bruges i ølbrygning. Skal byg bruges til øl, skal det i stedet have højt sukkerindhold,« forklarer Mats Hansson.

Den Post-genetiske Æra

Med jagten på de individuelle gener er videnskaben på vej ind i den post-genetiske æra.

Den post-genetiske æra kommer efter at man har kortlagt alle gener, og kan tage fat på at identificere de enkelte gener, deres egenskaber og hvilke mutationer de knytter sig til.

Man har kun kortlagt generne for en håndfuld såkaldte komplicerede organismer. Udover mennesket har man fulde DNA-sekvenser for en håndfuld dyr, men kun to planter; ris og gåsemad.

Bygplantens fulde genom er ikke kortlagt endnu, men Mats Hansson jager ivrigt videre. Og det er vel trods alt en smule drengerøvsagtigt at jagte mutanter, selvom det er i et laboratorium.

DNA-sekventering

At sekvensere et DNA-molekyle svarer til at skille det ad, og lægge de forskellige komponenter eller "byggeklodser" ud på en række.

Sekvensering bruges til at kortlægge DNA, blandt andet med henblik på at kunne sammenligne forskellige DNA.

Se også wikipedia

Den første fulde DNA-sekvens Arabidopsis thaliana, eller gåsemad som den hedder på dansk, var den første organisme, hvis gener det lykkedes at kortlægge.

Arabidopsis thaliana er en populær modelorganisme for plantebiologer og genetikere, fordi den har en af de mindste og enkleste genomer i planteriget.

Gen-jagtens mange trin

Arbejdet med at forstå bygplantemutationerne gennem krydsningsforsøg er en møjsommelig proces:

Først skal forskeren finde et muteret gen, som er interessant at studere. Dernæst skal genet klones, og dets DNA-sekvens kortlægges, så man kan se, hvilke dele af genet der er påvirkede af mutationen.

Herefter skal de proteiner (genets produkt) raffineres eller "renses", så man kan studere dem og deres mutationer.

Proteinerne er bestanddele i de enzymer, der aktivt påvirker plantens egenskaber. Endelig skal proteinerne analyseres, så man kan finde ud af, hvordan mutationerne påvirker proteinet og dermed enzymerne og planten.

De skandinaviske genetikere og kornmutanterne

Mats Hansson er ud af en stolt række af svenske genetikere, der strækker sig over et halvt århundrede tilbage i tiden.

Den svenske genetiks fader hed Herman Nilsson Ehle. Han var professor i fysiologisk botanik ved Lunds Universitet (hvor Mats Hansson også er uddannet) fra 1915 til 1917, hvor han som den første i Sverige blev udnævnt til professor i genetik.

Herman Nilsson Ehle blev internationalt anerkendt for sin banebrydende forskning i nedarvningsmønstre hos havre- og hvedesorter, og en af hans elever og efterfølgere som professor i genetik ved Lunds Universitet hed Åke Gustafsson.

Åke Gustafsson samlede en flok yngre forskere under sig, der alle arbejdede med mutationer af bygplanten. Blandt Åke Gustafssons "disciple", som de blev kaldt, var søskendeparret Diter og Udda von Wettstein.

Diter von Wettstein blev professor i fysiologi ved Carlsberg Laboratoriet i 1972, og i løbet af sine mange år i jobbet opbyggede han en kæmpe samling byg-mutationer, som blev overladt i Mats Hanssons varetægt i 1997. Diter von Wettstein er i dag professor ved Washington State University i USA, og fylder 80 senere i år.

Hans ældre søster Udda virkede fra 1965 til 1993 som forskningsleder ved blandt andet Sveriges Utsädesforening, og gennem hendes forsøg findes der i dag over 8000 mutanter af bygplanten i den skandinaviske mutantsamling, som er offentligt tilgængelig for forskere gennem Nordisk Genressourcecenter, der drives med midler fra Nordisk Ministeråd

Hun hedder i dag Udda Lundquist og er stadig seniormedarbejder ved Carlsberg Laboratoriet, hvor hun hjælper med at rådgive mange af de yngre forskere.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud