JUBILEUMS ESSÄER
Fritiof Sjöstrand och elektronmikroskopins guldålder 1951-1955
Björn Afzelius Essäist
Fritiof Sjöstrand och elektronmikroskopins guldålder 1951-1955 Fritiof Sjöstrand och elektronmikroskopins guldålder 1951 - 1955 Min första kontakt med Fritiof Sjöstrand var katastrofal; jag ställde en fråga till honom, fick en rejäl utskällning till svar, och begrep ingenting. Fritiof Sjöstrand, självporträtt
Orsaken till det temperamentsfulla utbrottet klarnade i sinom tid. Det ska då först sägas att jag vid denna tidpunkt, sommaren 1951, knappt var torr bakom öronen. Bland annat var jag var helt ovetande om vetenskaplig praxis. Dock hade jag en driftig handledare vid Stockholms universitet, professor John Runnström och han hade stora planer för min räkning. Han ville att jag skulle lära mig den nya elektronmikroskopiska preparationstekniken vilket skulle ge honom argument vid en ansökning om ett elektronmikroskop, vid denna tidpunkt ännu en sällsynt och en sällsynt dyr forskningsapparat.
Humberto Fernandez Moran
Jag hade turen att vid rätt tidpunkt anmäla mitt intresse för fortsätta studier för Runnström och blev direkt antagen som biologistuderande och satt i lära hos venezolanen Humberto Fernandez-Moran på Torbjörn Casperssons cellbiologiinstitution, KI. Det forväntades att - jag skulle undersöka sjöborrens ägg och embryon med elektronmikroskopi. Mitt halvår på Cellforskningen blev rätt meningslöst. Jag var inte tillåten att komma nära elektronmikroskop, mikrotomer eller annan utrustning och FernandezMorán använde all sin tid att förbereda sin disputation som rörde fryssnittade nerver. Mot slutet av halvåret hölls ett skandinaviskt möte för personer med intresse för elektronmikroskopi och Runnström rådde mig att delta i mötet och också utnyttja tillfället för att be Sjöstrand om en demonstration av den teknik han utarbetat och som gav honom de ojämförligt vackraste preparationerna. Den fråga, eller kanske snarast uppmaning, som jag ställde till Sjöstrand och som orsakade utbrottet löd ungefar så har: ”Jag heter Björn Afzelius och jag arbetar hos Humberto Fernandez-Moran på Cellforskningen; och jag skulle be att få lära mig prosektor Sjöstrands preparationsteknik” Vad jag inte visste var att kontakten mellan Sjöstrands och Femandez-Morans laboratorier var nog så igenkärvad; vid vardera laboratoriet ville cheferna utarbeta sin egen teknik utan hjälp av den andra och inte heller genom att hjälpa den andra. Min rapport till John Runnström blev således att jag inte var välkommen att lära mig Sjöstrands suveräna teknik. Jag kommer ihåg Runnströms kommentar ”Det här tar
jag hand om.” Några dagar senare uppmanade han mig så att flytta över mina pinaler till Sjöstrands laboratorium på anatomi-institutionen, att där lära mig tekniken och att publicera eventuella forskningsresultat därifrån. Så gick det till när jag som grön biologistuderande började arbeta i Fritiof Sjöstrands laboratorium och inget steg har varit viktigare i mitt liv som cellforskare och biolog. En ny epok började och började med att Fritiof Sjöstrand hälsade mig välkommen och också bad om ursäkt för sitt temperamentsfulla utbrott. Han förklarade att det egentligen inte hade haft mig till måltavla utan konkurrenten på cellforskningsinstitutionen.
tunna preparat. Jag hade tidigare hört professor Caspersson säga: ”Han Sjöstrand säger att han kan skära snitt som är så tunna som 200 Ångström, men det kan ju inte vara möjligt - då skulle man ju skära itu molekylerna.” Men i anatomiinstitutionen satt vi nu och skär förnöjsamt itu makromolekylerna med våra 200 Å (eller åtminstone 800 Å) tunna snitt. Kniveggen för att skära dessa sannerligen tunna snitt tillverkades enligt Sjöstrands recept: rakblad (av märket Schick) poleras med ett speciellt diamantpulver (kallat Linde B) mot en glaskiva och inspekteras med epimikroskopi for att finna eventuella perfekta regioner som skulle kunna användas utan att ge repor i snitten. Arbetsdagen började vanligen med att man långsamt polerade sitt rakblad - egentligen ett lugnt sätt att börja en arbetsdag på, som skulle kunna rekommenderas. Själva snittningen kan också vara behaglig. Att se en rad små tunna snitt bildas vid kniveggen och flyta ut på en vattenyta är en omvittnad angenäm syn.
Fritiof Sjöstrand framför sitt elektronmikroskop
Så jag blev välkomnad att arbeta i Fritiof Sjöstrands laboratorium - och vilket laboratorium! Det blev mitt andra hem de kommande sex åren. Där fanns ultramikrotomer som tillverkats i laboratoriet enligt Sjöstrands ritningar av en schweizisk finmekaniker vid institutionen, Ferdinand Gurtler. Med dessa ultramikrotomer kunde man skära snitt som var tunnare än vad andra forskare kunde framställa; högupplösta elektronmikroskopiska bilder kan bara erhållas med mycket
Elektronmikroskop
Där fanns förstås också ett elektronmikroskop; det var amerikanskt och av märket RCA 2C. Tämligen omgående fick man ’körkort’, dvs tillstånd att använda mikroskopet och därmed öppnades fönstret till makromolekylernas värld. Det gällde bara att förstå de olika mönster som mikroskopet visade och det var - och är - inte alltid så lätt.
Den faktor som vid denna tid begränsade mikroskopets upplösningförmåga var objektivlinsens astigmatism som kunde förorsakas t ex av någon liten smuts på ett kritiskt ställe i mikroskopet. En canadensisk forskare, James Hillier, hade utarbetat en metod för att korrigera för astigmatismen genom att öka elektronlinsens styrka i en viss riktning genom att skruva in två små järnskruvar med motsatta positioner i objektivlinsen och/eller skruva ut de två järnskruvarna i 90-graderspositionerna. Vilka skruvar som skall skruvas in och hur långt de ska skruvas fick bestämmas genom trial and error. Eftersom mikroskopets vakuum måste brytas, mikroskopet öppnas, de riktiga skruvarna skruvas in eller
Där fanns all möjlig annan utrustning i Sjöstrands laboratorium att användas i en eller annan preprationsmetod. I en klass för sig bland dessa apparater tronade en ultracentrifug i sitt eget rum. Den torde ha anskaffats för att framställa fraktioner av olika cytoplasmakomponenter t. ex mitokondrier, Golgi-apparater tc., som så kunde undersökas parallelt biokemiskt och elektronmikroskopiskt. På det sättet kan man erhålla kunskap bl a om var i cellen olika metaboliska processer äger rum. Vad jag vet användes aldrig centrifugen, i varje fall inte under den tid jag var i laboratoriet. Det var också lite avskräckande att notera att centrifugen var omgiven av en meterhög betongmur, enligt rykte för
Elektronmikroskopsbild
ut, och mikroskopet så pumpas ner igen, innan det kan omstartas och resultatet utvärderas, så forstår man att det hela är en rätt äventyrlig, eller i alla fall tidsödande operation. (Nu utförs en i princip likvärdig korrigering på mindre än två minuter.) Så Sjöstrand använde Hilliers metod när den var ny, vilket gav honom ett försprång i kapplöpningen mot maximalt högupplösta bilder. Och vi forskarstuderande vid laboratoriet fick sedan överta mikroskopet - vi fick sätta oss till dukat bord - och vi kunde således också vi få vassa bilder.
att man skulle vara skyddad bakom muren om nu instrumentet exploderade. Alla små knep och knåp som preparationstekniken består av fick man lära sig främst genom att apa efter de forskarstuderande som kommit lite längre eller av laboratorieassistenterna (då kallade preparatriser) som var de erkänt skickligaste av oss. Någon gång kunde man också få ett användbart tips av en forskare i den ström av gäster från hela världen som vallfärdade till det ultrastrukturforskningens mekka som Fritiof Sjöstrand hade byggt.
Fritiof Sjöstrand ville vidga våra vyer utöver den närsynta beskrivningen av vad vi nu kunde se i våra snitt. Han ville t ex att vi också skulle förstå hur elektronmikroskopet med sina elektronlinser fungerar och ger en bild. Ett exempel är att han hyrde en teknolog från KTH som på kvällarna under några veckor undervisade oss i elektronik. Ett annat exempel var att han märkte att jag inte hade någon kännedom om integralkalkyl; han fick mig att lära mig denna gren av matematiken genom att rakna igenom en lärobok i detta ämne, Sylvanus Thompson ”Calculus Made Easy”, vars uppmuntrande motto är: What one fool can do, another can. Jag tror att Fritiof också ville få mig normalt sportintresserad. Till den ändan bjöd han mig på den enda fotbollsmatch jag övervarat, en landskamp Sverige - VästTyskland vill jag minnas. Det var en junikväll på Råsundastadion och jag märkte snart att Fritiof inte satt stilla; jag trodde först att han hade något slags ticks eller led av kylan. Så småningom märkte jag dock att hans högerben utförde sina sparkar helt parallellt med de svenska spelarnas. Efteråt relaterade jag denna iakttagelse till en annan av Fritiofs studenter som lugnt svarade: ”Då ska du se Fritiof när han äter middag och se på boxning.” Nej, Fritiof fick mig inte sportintresserad men desto mer intresserad av elektronmikroskopiska bilder och hur de framställs.
Mer läsning på bl a. detta tema: - Afzelius B. A. and Maunsbach A.B (2004) Biological ultrastructure research. The first 50 years. Tissue & Ce11.36: 83-94. (om framväxten av den mångskiftande electronmikroskopiska tekniken i Sverige och internationellt). Biological ultrastructure research; the first 50 years - Maunsbach A.B. and Afzelius, B .A. (1996) The development of electron microscopy in Scandinavia. Adv. Imag. Electr. Microsc. 96: 301-321. (teknikens framväxt i Skandinavien). - Rasmussen:, N. (1997) Picture Control: The Electron Microscope and the Transformation of Biology in America. Stanford University Press, Stanford, US, 338 pages, 1997. (En studie som bland annat belyser kapplöpningen vad gäller teknik, resultat och tolkning mellan Fritiof Sjöstrand i Stockholm och Albert Claude, Keith Porter, George Palade och andra forskare vid dåvarande Rockefeller-institutet i New York..) - Sjöstrand F. S. (2001) Memoires, The development of Scandinavian electron microscopy. J. Submicr. Cytol. Pathol. 33 : 363-417.
Björn Afzelius, Essäist Björn Afzelius (1925-2008) växte upp i Stockholm. Han studerade zoologi vid Stockholms högskola och vistades som ung forskare i Fritiof Sjöstrands laboratorium för att lära sig hans preparationsteknik och studera den elektronmikroskopiska metoden. Björn Afzelius disputerade 1957 vid Wenner Gren Institutet, Stockholms universitet. Han hade några år dessförinnan deltagit i 1900-talets andra större expedition till Gambiafloden för att studera embryologiska stadier hos bland annat lungfisken och att samla in primitiva fiskar Björn Afzelius utnämndes 1968 till biträdande professor i biologisk ultrastrukturforskning vid Stockholms universitet. 1981 blev han hedersdoktor på KI innan han blev professor 1982. Han har speciellt studerat celler med cilier och spermier och kunde 1976 visa att Kartageners syndrom, som är en undergrupp till primär ciliär dyskinesi och där de inre organen är spegelvända (situs inversus), orsakas av förändringar i flimmerhårens struktur.
Björn Afzelius var ”assistant professor of biophysics” vid Johns Hopkins University, USA, och blev 2007 jubeldoktor vid Stockholms universitet. När han avled 2008 var han professor emeritus vid avdelningen för zoofysiologi. Han har sammanlagt publicerat omkring 300 vetenskapliga arbeten och är författaren bakom den populärvetenskapliga boken ”Cellen”, som översatts till flera språk.
Eva Cederquist, författare till biografin, sommaren 2008.