Lååånga experiment – för forskare med tålamod

Forskare vet att bakterier kan över­leva i dvala under mycket lång tid. Men hur länge? Och dör alla samtidigt? För att svara på dessa frågor bestämde sig Charles Cockell, professor i astrobiologi vid universitetet i Edinburgh, för att starta ett experiment.

Den första juli 2014 packade han och hans studenter 800 små glasflaskor i två identiska lådor av ek. I glasflaskorna finns två olika bakterier som befinner sig i ett sovande, vegetativt tillstånd. Experimentet går ut på att med jämna mellanrum testa livsdugligheten hos de slumrande bakteri­erna. Eftersom det finns rapporter om att bakte­rier kan överleva i mer än hundra år behöver försöket pågå under lång tid. Mycket lång tid.

– Först tänkte jag ett tusenårigt experiment, men det kändes löjligt långt så vi landade i 500 år, säger Charles Cockell.

”Det 500-åriga mikrobiologiexperimentet” ska pågå till den 30 juni år 2514. Under de första 25 åren, fram till 2039, plockas prover ur lådorna vartannat år. Därefter ska bakterierna undersökas med 25 års mellanrum.

Vetenskapliga experiment som sträcker sig över flera hundra år hör inte till vanligheterna. Ett skäl är att det är svårt att hitta anslag. Typiskt brukar forskningsmedel delas ut för projekt som pågår under tre till fem år.

– Men naturen fungerar inte i treåriga finansieringscykler. Många fenomen tar årtionden, århundraden och till och med årtusenden. Vetenskap handlar om visioner och vi borde ägna oss mer åt långsiktiga experiment, säger Charles Cockell.

Att driva vetenskapliga projekt med ett tidsperspektiv på flera hundra år har dock sina utmaningar. Det krävs planering och engagemang för att hålla experimentet vid liv. Den dag Charles Cockell inte längre håller i taktpinnen gäller det att det finns någon som tar vid. För att minska risken att bakterierna glöms bort har en av lådorna dessutom placerats på Natural History Museum i London.

Hur alla data ska tas om hand och sparas är ett annat problem som måste lösas. I lådorna finns utskrifter av instruktionerna till hur experimentet ska utföras, liksom av resultaten från varje provtillfälle. Allt lagras även elektroniskt med den senaste datalagringstekniken. Hittills har forskarna använt ett minneskort.

– Men det kan ju hända saker som gör att data som lagrats elektroniskt blir förstörda så därför sparar vi även utskrifter, säger Charles Cockell.

Att ett experiment är långt måste inte betyda att det genererar jättemycket data. Tvärtom. Vid University of Queensland i Australien har forskarna väntat sedan 2014 på att något ska hända. Här pågår världens kanske mest kända långa experiment och det som har denna titel i Guinness rekordbok.

Experimentet går ut på att undersöka viskositeten hos beck, en restprodukt vid destillation av tjära. Det är svart, hårt och bräckligt och kan gå sönder som glas. Precis som glas kan det också bete sig som en ovanligt trögflytande vätska. För att demonstrera detta placerade universitetets första professor i fysik en bit beck i en tratt 1927. Sedan dess har beck långsamt droppat ut ur tratten. Numera övervakas droppexperimentet av webbkameror som ska fånga upp när den tionde droppen faller, vilket väntas ske någon gång under detta årtionde.

Den här typen av labbexperiment passar inte för alla vetenskapsområden, påpekar Christopher Kullenberg, docent i vetenskapsteori vid Göteborgs universitet. Inom många discipliner handlar det i stället om att samla in data år efter år och skapa långa tidsserier för att förstå olika fenomen.

Han nämner Artportalen, som samlar in data om växter och djur för att kunna följa förändringar i naturen. Andra tidsserier visar hur samhället och opinionen förändras över tid. Forskare vid SOM-institutet vid Göteborgs universitet har till exempel under snart 40 år frågat ett slumpmässigt urval av svenskar om allt från politik till fritidsvanor.

Tack vare digitaliseringen blir det allt enklare att lagra och tillgängliggöra de här långa tids­serierna.  SOM-institutets data är till exempel öppna så att de kan användas av andra forskare.

– På så sätt är det en gyllene tid för långa tids­serier, säger Christopher Kullenberg.

Precis som Charles Cockell pekar han på problemet med att hitta en långsiktig finansiering som ett hinder.

– Projektifieringen av forskningen är något som talar emot insamlingen av långa tidsserier, men generellt borde alla forskare tänka mer långsiktigt och lagra data i öppna arkiv. Man vet inte vad det kommer att få för betydelse i framtiden.

Det är något som Ingmar Skoog känner igen. Han är seniorprofessor i psykiatri och föreståndare för Centrum för åldrande och hälsa vid Göteborgs universitet, och har ägnat hela sin forskarkarriär åt en av världens äldsta, långsiktiga undersökningar av äldre.

I den så kallade H70-studien har grupper av slumpmässigt utvalda 70-åringar undersökts sedan 1971. Deltagarna intervjuas om sitt liv och sin hälsa och gör medicinska tester. Alla deltagargrupper följs sedan till livets slut.

– Det är väldigt unikt med en studie som pågått i mer än 50 år och ju längre vi håller på, desto mer värdefull blir den, säger Ingmar Skoog.

Han berättar att forskare inom en rad ämnen numera använder data från H70-studien. Utöver de medicinska studierna har de resulterat i forskningsartiklar inom bland annat filosofi, medie­vetenskap och sociologi.

Vilka data som kommer att bli värdefulla i framtiden är ofta svårt att avgöra. Ingmar Skoog säger att han med åren blivit allt mer försiktig med att ändra något i frågeformulären.

– Det har hänt flera gånger att vi tagit bort saker som känts ointressanta. Tio år senare är det jättehett, men då har vi tappat den frågeställningen.

Samtidigt gör teknikutvecklingen att vissa frågor behöver justeras. Forskarna frågar inte längre om huset har torrdass och om det finns varmvatten. Med tiden har även nya medicinska undersökningar tillkommit.

Den stora fördelen med att följa personer under lång tid är att det ger resultat som annars inte varit möjliga. Ett exempel är sambandet mellan högt blodtryck vid 70 och risken att senare drabbas av demens.

– När man får en demenssjukdom så sjunker blodtrycket, så hade vi bara gjort en tvärsnitts­studie av demenssjuka så hade vi dragit fel slutsatser och sagt att lågt blodtryck är farligt, säger Ingmar Skoog.

Han och hans kollegor har även hittat samband mellan demens och stress och övervikt. Ett annat resultat är att äldres fysiska och mentala hälsa kraftigt förbättrats. Ingmar Skoog har myntat uttrycket ”70 är det nya 50” och skriver nu på en bok med samma titel.

Det finns andra exempel på befolkningsstudier som pågått under lång tid. Sedan 1938 har forskare vid Harvard university följt människor för att förstå hemligheten bakom ett lyckligt liv. Från tonår till ålderdom svarar deltagarna regelbundet på frågor om sitt liv och sin hälsa och genomgår medicinska undersökningar. Med åren har forskarna bakom studien kommit fram till att det framför allt är goda relationer som är nyckeln till lycka i livet.

En annan ofta refererad studie är The Framingham Heart Study, som sedan 1948 undersöker riskfaktorer för hjärt- och kärlsjukdomar. Den urspungliga försöksgruppen bestod av drygt 5 000 invånare mellan 30 och 62 år i staden Framingham i delstaten Massachusetts, USA. Sedan dess har två nya generationer deltagare rekryterats.

För att hitta riktigt långa vetenskaplig försök får man dock söka sig till ett annat område: jordbruket. Här har försöksodlingar en lång tradition. Det äldsta, ett gödslingsförsök med vete, har pågått i 180 år vid det brittiska jordbruksforskningsinstitutet Rothamsted Research. För att fira hölls där i somras en stor, internationell konferens om långa försök inom jordbruket.

En av deltagarna var Sabina Braun, som ansvarar för långa fältförsök inom växtnäring vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, i Ultuna utanför Uppsala. Hon berättar att det startades en lång rad växtförsök i Sverige under 1950- och 60-talen när jordbruket började industrialiseras och användningen av handelsgödsel slog igenom.

Ett av dem finns vid kanten av en åker bakom ett stängsel vid Ultuna. Det kallas ramförsöket eftersom jorden är indelad i rutor omgärdade av stålramar. Sedan försöket startades 1956 gödslas var och en av rutorna på samma sätt. I vissa sprids olika typer av mineralgödsel. Andra behandlas med stallgödsel, torv eller slam.

– Totalt är det 15 olika behandlingar, förklarar Sabina Braun.

Syftet var från början att testa att tillföra olika sorters organiskt material till marken, när stallgödslet började försvinna i samband med att många gårdar gick över till enbart växtodling. Numera används försöksrutorna även för att undersöka hur olika typer av gödsling påverkar mikroorganismerna i jorden. Det är också viktigt för att studera kolinlagring och utsläpp av växthusgaser, frågor som blir allt viktigare med klimatförändringarna.

– Förändringar i marken sker långsamt och därför behöver vi de här långa försöken. De kan svara på frågor vi inte ens ställt oss ännu, säger Sabina Braun.

Runt om i Sverige driver SLU ett antal långa jordbruksförsök som undersöker effekter av allt från ogräs till plöjning. Under årens lopp har även många startats och lagts ner.

I ett arkiv i källaren i Ultuna sparas dokumentation från tidigare försök. En del har lagts ner på grund av brist på pengar, andra eftersom frågorna inte längre är aktuella eller att det saknas engagemang för att driva dem vidare. Men det finns också andra hot.

– Det största är urbaniseringen. Vi har förlorat många försök för att det ska byggas hus, vägar och parkeringsplatser, säger Sabina Braun, och berättar att ramförsöket, som efter att ha pågått i snart 70 år, hotas av en spårväg som ska byggas precis intill stängslet.

Vädret är så klart också en naturlig faktor som påverkar alla tester ute i fält. Det gäller inte minst skogsforskningen.

– Det finns ganska många exempel på att försök helt enkelt blåst ner, säger Martin Goude, försöksledare på Tönnersjöhedens försökspark utanför Halmstad. Här finns bland annat ett gallringsförsök för granskog som pågått sedan 1911 och där de äldsta träden stått i 140 år. 

Precis som inom jordbruket finns en tradition av långa försök i skogen, för att till exempel jämföra hur olika trädslag växer på olika marker och i olika delar av landet. Eftersom träd växer långsamt är skogsforskare vana vid att vänta på resultatet.

– För att kunna utvärdera ordentligt krävs en hel omloppstid, kanske 50 till 60 år. Det gäller därför att sia in i framtiden när man anlägger nya försök, säger Martin Goude.

Hans råd till forskare som vill starta långa försök är att ha koll på dokumentationen och noga anteckna alla åtgärder som gjorts och varför.

– Det är A och O för att kunna följa upp försöket i framtiden när den som startade det inte finns med längre.

För Charles Cockell vid universitetet i Edinburgh är det en del av tjusningen att veta att hans experiment kanske kommer att leva vidare efter honom själv.

– För mig som forskare är det enormt tillfredsställande att göra något som jag vet kommer att fortsätta efter min egen karriär.