Åtta Wallenberg Academy Fellows till Stockholms universitet

Wallenberg Academy Fellows vid Stockholms universitet 2023.

Knut och Alice Wallenbergs stiftelse utser i år 31 Wallenberg Academy Fellows. Åtta av de yngre framstående forskare som beviljas dessa prestigefyllda medel är verksamma vid, eller kommer att börja vid, Stockholms universitet. Beroende på ämnesområde omfattar medlen mellan 6,5 och 15,6 miljoner kronor per forskare under fem år. Efter den första periodens slut finns möjlighet att söka ytterligare fem års finansiering.

Med åtta beviljade Wallenberg Academy Fellows blir Stockholms universitet det lärosäte som genom åren beviljats flest Wallenberg Academy Fellows under ett enskilt år.

De forskare vid Stockholms universitet som blir 2023 års Wallenberg Academy Fellows är (läs mer längre ned):

Naturvetenskap

- Birgit Wild, Institutionen för miljövetenskap, Stockholms universitet
- Foivos Perakis, Fysikum, Stockholms universitet
- Jessica Stephenson, University of Pittsburgh, USA (Stockholms universitet)
- Azadeh Fattahi, Durham University, Storbritannien (Stockholms universitet)
- Ilaria Piazza, Max Delbrück Center for Molecular Medicine i Berlin, Tyskland (Stockholms universitet)

Teknik

- Mika Sipponen, Institutionen för material- och miljökemi, Stockholms universitet

Humaniora

- Orri Stefánsson, Filosofiska institutionen vid Stockholms universitet samt Institutet för framtidsstudier och Swedish Collegium for Advanced Study
- Mateja Hajdinjak, Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Leipzig, (Stockholms universitet)

Hur mycket metan döljer sig i genomfrusna jordmassor under Arktis?

Under Arktis grundhav finns genomfrusna jordmassor, där råder undervattenspermafrost. Jordmassorna innehåller stora mängder organiskt material och metan, men exakt hur mycket vet ingen. Wallenberg Academy Fellow Birgit Wild ska utforska hur mycket metan som kan släppas ut i atmosfären när haven blir varmare och permafrosten tinar.

Birgit Wild
Foto: Stella Papadopoulou

Den permafrost som finns under grundhaven i Arktis bildades under den senaste istiden. Nu fungerar den som ett slags lock som stänger inne stora mängder metan och organiskt material. I takt med att klimatet blir varmare kommer dock permafrosten att tina och metan, som är en kraftig växthusgas, kommer då att sippra ut i atmosfären.

Eftersom tinandet av undervattenspermafrosten kan gå snabbt är det en brytpunkt (tipping point) som kan förändra klimatet drastiskt. Men exakt hur stora mängder metan som kan släppas ut i atmosfären vet vi inte. För att ta reda på det kommer Birgit Wild vid Stockholms universitet att utforska hur mycket metangas som undervattenspermafrosten egentligen kapslar in i ett projekt som kallas SuPerTip.

När undervattenspermafrosten tinar kan mikrober också börja nybilda metan från det organiska materialet. Samtidigt finns det mikrober som oxiderar metangas till koldioxid, som är en mildare form av växthusgas. En viktig del i Birgits Wilds projekt är därför att ta reda på hur stor metanproduktionen kan tänkas bli i de tinande jordmassorna. De kunskaper hon får fram kommer att vara viktiga för FN:s klimatprognoser.

Hur beter sig biomolekyler i cellens trånga miljö?

Inuti cellen är det packat med proteiner, RNA och andra biomolekyler. Forskare har upptäckt att trängseln i cellen gör att det formas ett slags kondensat av biomolekyler, som små molekyldroppar, som tycks vara viktiga för cellens funktion. Wallenberg Academy Fellow Foivos Perakis ska utforska dessa kondensat för att bättre förstå hur de fungerar.

Foivos Perakis
Foto: Patrik Lundin

Cellen kan beskrivas som en extremt avancerad kemifabrik. För att avgränsa olika processer är den indelad i rum – organeller – vars väggar utgörs av ett fett membran. I organellerna och deras membran ansamlas olika biomolekyler som driver kemiska processer tillsammans.

Forskare har trott att mellan organellerna så flyter proteiner och andra biomolekyler omkring relativt fritt. Men nu har det blivit tydligt att trängseln i cellen gör att de kan packas ihop i ett slags membranlösa droppar som kallas för biomolekylära kondensat.

De biomolekylära kondensaten tycks spela en nyckelroll för cellens funktion. För att lära sig mer om hur de fungerar ska Foivos Perakis vid Fysikum, Stockholms universitet, utveckla ett slags mikrodroppreaktor som kan stimulera bildandet av kondensaten. Sedan kommer han att skapa sig en bild av biomolekylernas dynamik i kondensaten med hjälp av extremt intensiva röntgenstrålar från nya röntgenkällor som MAXIV i Lund och Eu-XFEL i Hamburg.

De kunskaper Foivos Perakis får fram kommer att vara grundläggande för vår förståelse av hur cellen fungerar och kan också ge nya kunskaper kring hur Alzheimers sjukdom utvecklas.

Hur påverkar djurs sociala beteenden utvecklingen av epidemier?

När människor eller djur infekteras av ett virus eller någon annan parasit, påverkar deras beteende om och hur en epidemi utvecklar sig. Men på vilket vis spelar vårt beteende roll för epidemiers uppkomst och evolution? Wallenberg Academy Fellow Jessica Stephenson ska studera dynamiken mellan guppyfiskar och deras parasiter för att svara på den frågan.

Jessica Stephenson
Foto:Patrik Lundin

För att en parasit ska kunna sprida sig från ett värddjur till ett annat, krävs att värddjuren har någon form av kontakt med varandra. Det gör att sociala varelser, som människan, oftare drabbas av epidemier än ensamlevande djur. Men under en epidemi kan sociala värddjur välja att isolera sig. Det kommer att bromsa epidemins framfart och minska populationen av parasiter, vilket i sin tur minskar risken att parasiter blir mer infektionsbenägna och skadliga.

Ett värddjurs sociala beteende påverkar alltså utvecklingen av epidemier, men de kunskaper vi har inom området är fortfarande väldigt rudimentära. För att öka vår förståelse för hur dödliga parasiter utvecklas studerar Jessica Stephenson vid University of Pittsburgh i USA guppyfiskar. Hon utforskar hur parasiter sprider sig och utvecklas i populationer av guppyfiskar med skilda sociala beteenden, och hur guppyfiskarna i sin tur reagerar på parasiterna. De kunskaper som projektet leder till kan förhoppningsvis hjälpa oss att bättre kunna hantera framtida infektionssjukdomar hos både djur och människor.

Som Wallenberg Academy Fellow kommer Jessica Stephenson att vara verksam vid Stockholms universitet.

Ska simulera dvärggalaxer och universums mörka materia

Den okända materia i universum som forskare kallar för mörk materia finns det extra mycket av i ljussvaga dvärggalaxer. För att skapa sig en bild av vad den mörka materien egentligen är, ska Wallenberg Academy Fellow Azadeh Fattahi utveckla avancerade datorsimuleringar av hur dessa dvärggalaxer formas och utvecklas.

Azadeh Fattahi
Foto: Patrik Lundin

Att det finns mörk materia i universum vet forskare eftersom gravitationen från den påverkar stjärnor och galaxer. Enligt de modeller som man arbetar efter i dagsläget bildas galaxer i centrum av en mer utsträckt ansamling – en halon – av mörk materia. I de minsta galaxerna, dvärggalaxer, domineras massan av en sådan halon av mörk materia. Ibland finns det tusen gånger mer mörk materia i dvärggalaxer än synlig materia.

För att få en bättre bild av den mörka materiens natur, ska Azadeh Fattahi vid Durham University i Storbritannien, utveckla extremt avancerade simuleringar av hur ljussvaga dvärggalaxer bildas i en halon av mörk materia. Ambitionen är att simuleringen ska få en upplösning som är 100 gånger bättre än tidigare simuleringar av dvärggalaxser.

Azadeh Fattahi kommer sedan att använda simuleringen för att utforskad galaxerna och den mörka materien. Till exempel kommer hon att testa att ge den mörka materien olika egenskaper och undersöka hur dessa påverkar formationen av galaxen samt hur simuleringens resultat stämmer med verkliga observationer. En förhoppning är att simuleringarna ska kunna ge en så bra bild av universum att hon ska kunna förutspå var i universum det finns dvärggalaxer som är så ljussvaga att vi ännu inte har upptäckt dem.

Som Wallenberg Academy Fellow ska Azadeh Fattahi vara verksam vid Stockholms universitet.

Ska kartlägga hur enskilda ämnen styr cellers ämnesomsättning

Majoriteten av alla kemiska händelser som sker i en cell drivs av proteiner. Wallenberg Academy Fellow Ilaria Piazza ska kartlägga hur olika ämnen i celler – som aminosyror – kan slå på och av proteiners aktivitet. Målet är att på ett djupare plan förstå hur celler blixtsnabbt kan anpassa sin ämnesomsättning när förutsättningarna förändras.   

Ilaria Piazza
Foto: Patrik Lundin

Proteiner kan beskrivas som cellernas arbetare. De bryter ner maten vi äter och genererar energi; de tillverkar olika byggstenar, signalämnen och hormoner; de reglerar uttrycket av gener och kopierar arvsmassan när cellen ska dela sig, för att nämna några exempel.

För att proteinerna inte ska överproducera något ämne, utan bara ägna sig åt saker som cellen behöver i stunden, regleras deras aktivitet. Bland annat kan enskilda ämnen – exempelvis aminosyror, vitaminer eller hormoner – koppla till proteiner, vilket kan ändra deras form så att deras aktivitet slås på eller av.

Exakt vilka ämnen i cellen som styr olika proteiners aktivitet har forskare dock haft svårt att kartlägga, men Ilaria Piazza vid Max Delbrück Center for Molecular Medicine i Berlin har utvecklat en smart metod som kallas LiP-MS. Med hjälp av den kan hon på ett storskaligt vis bestämma vilka proteiner som regleras av till exempel fumarat, en molekyl i citronsyracykeln, eller aminosyran glutamat.

Den grundläggande kunskaper kring cellens metabolism som Ilaria Piazza kommer att få fram, kan exempelvis bidra till utvecklingen av mer välriktade läkemedel.

Som Wallenberg Academy Fellow kommer hon att vara verksam vid Stockholms universitet. 

Ska skapa levande material för vattenrening och koldioxidfixering

Eftersom mikroorganismer har en fantastisk förmåga att driva kemiska processer, har forskare börjat kapsla in dem i funktionella material. Wallenberg Academy Fellow Mika Sipponen ska försöka få mikrober att trivas i lignin, en restprodukt från träindustrin. Målet är att få fram material som exempelvis kan rena vatten eller fixera koldioxid.

Mika Sipponen
Foto: Patrik Lundin

På jorden finns en ofattbart stor variation av mikrober – alger, jästceller, svampar och bakterier – som kan driva en mängd avancerade kemiska processer. Förutom att försöka härma dessa kemiska processer har forskare börjat kapsla in mikroberna i något som de kallar för levande hybridmaterial. Till exempel har man inneslutit bakterier som kan bilda kalciumkarbonat i betong, för att förbättra betongens hållbarhet.

I ett forskningsprogram som kallas för LignoLife ska Mika Sipponen vid Stockholms universitet nu undersöka om det går att använda lignin – en biprodukt från pappersmassaindustrin – som bas för olika levande hybridmaterial. Lignin är billigt och eftersom det finns naturligt i trä är chansen stor att mikrober ska kunna frodas i det materialet.

De mikrober som Mika Sipponen främst ska arbeta med är mikroalger, jäst och filamentösa svampar. Han hoppas bland annat kunna få fram material som kan framställa enzymer för vattenrening och nedbrytning av fett, och som kan fixera koldioxid. Projektet har stor potential att få fram material som kan bidra till en mer hållbar värld.

Hur ska vi fatta beslut kring potentiella katastrofer?

Mänskligheten riskerar att drabbas av en rad olika katastrofer, exempelvis förödande klimatförändringar, kärnvapenkrig, dödliga pandemier och bioterrorism. Hur bemöter vi sådana risker på ett rationellt och etiskt ansvarsfullt vis? Den frågan ska Wallenberg Academy Fellow Orri Stefánsson söka svaret på.

Orri Stefánsson
Foto: Patrik Lundin

Hur stor är sannolikheten att Rysslands invasion av Ukraina utvecklas till ett kärnvapenkrig? Det är ett exempel på en fråga som är viktig för mänskligheten, men som samtidigt är väldigt svår att besvara.

Orri Stefánsson, professor vid Stockholms universitet samt forskare vid Swedish Collegium for Advanced Study och Institutet för framtidsstudier, utforskar hur vi människor kan göra riskbedömningar och hantera potentiella katastrofer på ett mer rationellt vis. Han kombinerar metoder och teorier från tre områden inom filosofin – beslutsteori, kunskapsteori och etik – med statistik, ekonomi och politisk teori för att utveckla verktyg som kan hjälpa oss.

En av de centrala frågorna är vilka principer vi ska använda när vi fattar beslut kring katastrofer. Många menar att vi bör utgå från försiktighetsprincipen. Men vad innebär egentligen det? Orri Stefánsson kommer även att undersöka hur vi kan avgöra sannolikheten för risker som är extremt svårbedömda och hur vi ska se på värdet av att skydda oss mot oåterkallelig skada. För vad är det som gör att en oåterkallelig skada är dålig? Målet är att ge oss bättre förutsättningar att möta alla de utmaningar mänskligheten står inför.

Vilken relation hade neandertalare och tidiga homo sapiens?

När de första människorna migrerade från Afrika till Europa träffade de på neandertalare. Wallenberg Academy Fellow Mateja Hajdinjak ska kartlägga DNA från uråldriga skelett runt om i Europa för att försöka förstå hur olika populationer av Homo sapiens och neandertalare interagerade och vilka av dem som har lämnat spår i vårt DNA.

Mateja Hajdinjak
Foto: Patrik Lundin

Arkeogenetiker har blivit allt bättre på att isolera genetiskt material från förhistoriska människor. De har till och med lyckats sekvensera DNA från människor som levde i Europa för 30–50 000 år sedan: åtta neandertalare och sjutton homo sapiens. Kartläggningarna visar att vissa av de tidiga grupperna av Homo sapiens är våra anfäder, medan andra grupper inte har gett något avtryck i vårt DNA. Flera Homo sapiens bär också spår av neandertalare i sitt DNA, men forskare har hittills inte hittat det omvända.

För att bättre förstå hur homo sapiens och neandertalare interagerade innan neandertalarna dog ut, ska Mateja Hajdinjak, Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Leipzig, kartlägga DNA från fler förhistoriska människor. Hon kommer att isolera DNA från 27 olika arkeologiska fyndplatser i Europa och Asien, där forskare har hittat lämningar av människoben. Målet är att undersöka om det fanns olika arter av neandertalare och h. sapiens, hur nära kontakt de hade med varandra och vilka av dem som har lämnat spår i den moderna människans DNA. Hon hoppas också kunna hitta genetiska förklaringar till varför neandertalarna dog ut.

Som Wallenberg Academy Fellow kommer Mateja Hajdinjak att vara verksam vid Stockholms universitet.