Fem forskare blir Wallenberg Academy Fellows

De fem forskarna vid Stockholms universitet är Oscar Agertz, John Fitzpatrick, Sarah Greenwood, Abraham Mendoza och Jonas Olofsson.

Oscar Agertz: Simuleringar av hur stjärnors liv påverkar galaxer

I universum finns en flora av galaxer, allt ifrån små dvärggalaxer till enorma elliptiska galaxer. För att förstå hur mångfalden av galaxer har uppkommit kommer Oscar Agertz att – med hjälp av avancerade experiment i superdatorer – undersöka hur processer i massiva stjärnor påverkar dynamiken i en galax.

När forskare simulerar universums utveckling i superdatorer lyckas de ofta enbart förutspå framväxten av extremt massiva galaxer. Bildandet av tunna spiralgalaxer, som vår egen Vintergata, är svåra att förstå utifrån de teorier som finns idag.

En stor brist är att det saknas kunskap om hur massiva stjärnor påverkar galaxers utformning. Hur kan till exempel den enorma mängd energi som frigörs från döende stjärnor leda till att material slungas ut från galaxer?

För att få en bättre förståelse för samspelet mellan stjärnor och galaxer kommer Oscar Agertz, vid University of Surrey, England, att genomföra superdatorsimuleringar där massiva stjärnor föds och dör samtidigt som han följer utvecklingen av en galax. Ingen forskare har tidigare genomfört simuleringar som inkluderar objekt som har så enormt olika storlek, men det är nödvändigt för att få fram en detaljerad modell för hur galaxer bildas och utvecklas i universum. Som Wallenberg Academy Fellow kommer Oscar Agertz att flytta sin verksamhet till Stockholms universitet.

– Det en stor ära att bli Wallenberg Academy Fellow. Detta gör det möjligt för mig att starta en grupp som verkligen kan fokusera på mitt forskningsprogram, säger Oscar Agertz.

John Fitzpatrick: Styrs djurs sexuella karaktärsdrag av hur de fortplantar sig?

Varför har inte däggdjur utvecklat samma vackra färger som fåglar – trots att även däggdjur behöver attrahera en partner för att kunna fortplanta sig? Wallenberg Academy Fellow John Fitzpatrick ska undersöka hur djurs karaktärsdrag och sexuella beteenden har påverkats av evolutionära övergångar från en fortplantningsmetod till en annan.

– Det här anslaget gör det möjligt för mig och min forskargrupp att ta oss de stora frågorna inom området och hjälper oss att förstå mångfalden hos djurs reproduktion, säger John Fitzpatrick vid Stockholms universitet.

Inom evolutionsteorin ryms två huvudsakliga drivkrafter till arters utveckling: överlevnad och fortplantning. Det senare har använts för att förklara varför djur uppvaktar sin partner eller har vackra fjäderdräkter. Den som inte attraherar en partner kommer heller inte att få fortplanta sig. Men vad gör att olika arter har utvecklat olika beteenden och egenskaper för sin fortplantning?

John Fitzpatrick ska undersöka om fortplantningsmetoden har betydelse för det sexuella urvalet, genom att analysera vad som har hänt vid en övergång från en fortplantningsmetod till en annan. Hur har till exempel en art påverkats av att börja föda levande ungar istället för att lägga ägg? Eller när den har gått från extern till intern befruktning?

Han kommer att analysera hela djurlivets släktträd för att se om det går att koppla olika evolutionära övergångar till förändrade sexuella karaktärsdrag. Han ska även specifikt analysera fiskar inom familjen ”levandefödande tandkarpar”. Målet är en enhetlig förståelse av den sexuella evolutionen inom hela djurlivets släktträd.

– Tack vare anslaget kommer vi att kunna studera hela bilden och inte bara hur en art fortplantar sig, säger han.

Sarah Greenwood: Hur påverkas marina inlandsisar av ett varmare klimat?

Wallenberg Academy Fellow Sarah Greenwood ska studera hur inlandsisar som mynnar ut i havet påverkas av den omgivande miljön. Ett viktigt mål är att kunna göra säkrare förutsägelser av hur Grönlands och Antarktis marina inlandsisar kommer att reagera när klimatet blir varmare.

Inlandsisar som flyter ut i havet, eller som vilar på botten under havsytan, reagerar snabbt på miljöförändringar. Det är dock oklart varför de är så känsliga. Den omgivande terrängen, havsnivån och havstemperaturen påverkar isen, men småskaliga processer som tidvattenrörelser, dränering av smältvatten och sprickbildning i isen spelar också roll.

– Det är med en känsla av brådska som glaciärforskare nu försöker förstå stabiliteten hos marina inlandsisar och på vilka sätt de kan de- (eller re-)stabiliseras i framtiden. På havsbotten i Östersjön och Bottenhavet finns outforskade spår efter tidigare inlandsisar och klimatförändringar. Det är en spännande möjlighet att förvandla dessa områden från ett av de minst till ett av de mest välförstådda marina avrinningsområdena i världen, säger Sarah Greenwood vid Stockholms universitet.

Det projekt som Sarah Greenwood driver syftar till att bättre förstå vilken betydelse småskaliga processer har för marina inlandsisars stabilitet. Hon kommer använda Stockholms universitets nya forskningsfartyg, utrustat med modern sonarteknik, för att skapa digitala modeller av havsbotten i Östersjön och Bottenhavet. Den höga detaljskärpan i dessa bilder gör det möjligt att se hur bottnen har skrapats och formats av den senaste inlandsisen och rekonstruera hur isen flödade och föll sönder under slutet av den senaste istiden. Beteendet hos den is som en gång täckte Östersjön kommer att jämföras med motsvarande miljöer i Antarktis och Arktis. Mer kunskap om marina inlandsisars stabilitet är viktigt för att bättre kunna förutspå hur framtida klimatförändringar kommer att påverka vår jord.

Abraham Mendoza: Effektivare och miljövänligare metoder för kemisk syntes

Kemisk syntes av allt från läkemedel till nya material kräver ofta användning av toxiska lösningsmedel och metaller. Wallenberg Academy Fellow Abraham Mendoza ska utöka kemisternas verktygslåda med mer hållbara metoder. Inspirerad av naturen använder han ljusenergi för att styra och katalysera miljövänliga kemiska reaktioner.

1900-talets utveckling inom kemisk syntes har varit en förutsättning för vårt moderna samhälle; den har varit fundamental för tillverkning av exempelvis effektiva läkemedel, material till vägar och lysande molekyler till mobildisplayer. Nyttan för mänskligheten speglas av att 58 av 108 Nobelpris i kemi har gått till upptäckter som är relaterade till utveckling av nya syntesmetoder.

Ett problem inom kemisk syntes är dock att reaktionerna ofta bygger på toxiska lösningsmedel och dyrbara metaller. Vissa substanser kräver också att syntesen genomförs i många steg, vilket ökar svinnet och är kostsamt. Abraham Mendoza vid Stockholms universitet arbetar därför på att ta fram effektivare och mer miljövänliga verktyg för kemister. Med hjälp av ljusenergi och billiga ämnen som aluminium, litium och järn väcker han liv i kemiska molekyler och förmår dem att reagera med varandra. Han kommer även att utveckla kemiska katalysatorer som kan möjliggöra återanvändning av avfall från petrokemisk industri.

– Vi utvecklar metoder för att tillverka kemikalier snabbare och effektivare med reagens som finns i varje labb. Men vi får dem att bete sig annorlunda med hjälp av sådana LED-ljusslingor som du kan ha hemma, säger Abraham Mendoza.

De reaktioner som Abraham Mendoza effektiviserar är grundläggande för kemister och kan därför bidra till en mer hållbar kemi inom många olika industrier.

– Jag är mycket glad över Wallenberg Academy Fellowship som kommer att ge mig och min forskargrupp den stabilitet som behövs för att kunna gripa oss an ambitiösa mål, säger han.

Jonas Olofsson: Hur lagrar hjärnan doftminnen?

Forskares kunskaper om hur hjärnan lagrar minnen kommer främst från studier av synintryck. Wallenberg Academy Fellow Jonas Olofsson ska undersöka hur vi lagrar doftminnen. En nedsatt förmåga att känna doft kan vara ett tidigt tecken på Alzheimers sjukdom och en del tyder på att doftträning kan förbättra minnet.

Under en lång tid har forskare antagit att hjärnan lagrar och återkallar minnen på ett likartat vis, alldeles oavsett om det handlar om ett syn-, hörsel-, känsel-, smak- eller doftintryck. Nu talar dock alltmer för att doftminnen skiljer sig mycket från synminnen. Det är till exempel väldigt svårt att beskriva dofter eller att känna igen dem, samtidigt kan vissa dofter väcka stärka minnen från barndomen.

För att förstå hur dofter påverkar den mänskliga hjärnan kommer Jonas Olofsson vid Stockholms universitet att följa aktivitetsmönster i de delar av hjärnan som man nu vet är viktiga för doftminnen. Med hjälp av de allra senaste metoderna för hjärnavbildningar ska han undersöka hur dofter associerar till språkliga koncept (exempelvis hur ordet ros associeras till rosdoft) och hur doftintryck förknippas med särskilda platser för att bilda händelseminnen. Genom att jämföra med bildintryck ska han utforska vad som skiljer doftminnen från bildminnen.

– Som Wallenberg Academy Fellow vill jag med hjärnavbildningsmetodik utforska hur olika sinnesupplevelser kan lagras på så olika sätt i våra minnen. Det kan hjälpa oss förstå varför demenssjukdom gör att olika minnen försvinner, medan andra bevaras, säger Jonas Olofsson.

Jonas Olofsson kommer även att studera personer med hög risk för demens och försöka förstå varför doftminnet ofta avklingar tidigt under demensens utveckling. Samtidigt kommer han att undersöka om doftbaserad minnesträning kan stärka hjärnan och användas som behandling av personer med begynnande demens.

– Wallenberg Adacemy Fellows är en grupp av fantastiskt duktiga unga forskare, och det ska bli roligt att få lära känna dem, säger han.

Wallenberg Academy Fellows

Programmet finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och har inrättats i nära samarbete med Kungl. Vetenskapsakademien, Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien, Kungl. Skogs- och Lantbruksakademien, Kungl. Vitterhetsakademien samt Svenska Akademien och de svenska universiteten. Anslaget som följer med utnämningen uppgår till mellan 5 och 9 miljoner kronor per forskare under fem år. Efter den första perioden finns möjlighet att söka stöd för ytterligare fem år. Sedan 2012 har Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse anslagit totalt 1,2 miljarder kronor inom programmet.