Varpa nýju ljósi á samskipti smæstu og stærstu lífvera í íslenskum vistkerfum

Hópur vísindamanna við fjölmargar stofnanir á sviði vistfræði á Íslandi tekur þátt í viðamiklu samstarfsverkefni með European Molecular Biology Laboratory (EMBL), samevrópskrar stofnunar á sviði sameindalíffræði, þar sem markmiðið er m.a. varpa nýju ljósi á samspil smæstu og stærstu lífvera og viðbrögðum þeirra við umhverfisbreytingum. Sjónum verður m.a. beint að lífríkinu við strendur Íslands í tilraunaverkefni sem fara mun fram í sumar.

Verkefnið sem um ræðir ber heitið TREC og er hluti af heildarstefnumörkun stofnunarinnar til næstu fimm ára, sem nefnist „Molecules to Ecosystems“.  Rannsóknarþemað í verkefninu tengist líffræði plánetunnar (e. Planetary Biology) en markmiðið er m.a. að nýta nýjustu sameindalíffræðilegar aðferðir og tækni til að varpa ljósi á stöðu einstakra vistkerfa og heilbrigði plánetunnar. 

Eiríkur Steingrímsson, prófessor í sameindalíffræði við Læknadeild Háskóla Íslands, hefur verið formaður stjórnar EMBL frá árinu 2020 og undir hans forystu hefur stjórnin unnið að áðurnefndri heildarstefnumörkun. Auk hans hefur Zophonías Jónsson, prófessor í sameindaerfðafræði við Líf- og umhverfisvísindadeild skólans, setið í stjórn EMBL og þá hefur Valerie Maier, verkefnisstjóri við Lífvísindasetur HÍ, unnið að því að tengja áætlunina við Ísland. 

„Áætlunin var kynnt fyrir íslenskum vísindamönnum og þeir sýndu rannsóknaþemanu Planetary Biology sérstakan áhuga þar sem það snýst um að skilja betur samskipti örvera, þörunga, plantna og dýra í sínu náttúrlegu umhverfi og hvernig þau bregðast við breytingum í umhverfi sínu,“ segir Eiríkur og bætir við að ætlunin sé skoða þessa þætti bæði á sameinda-, frumu-, einstaklings- og stofnstigi. 

Tilraunaleiðangur við Íslandsstrendur í sumar

EMBL er með starfsstöðvar á nokkrum stöðum í Evrópu og innan stofnunarinnar hafa verið gerðar margar grundvallaruppgötvanir tengdar sameindalíffræði og erfðafræði og margar þeirra hafa hlotið Nóbelsverðlaunin. Innan EMBL býr því gríðarleg reynsla og þekking auk þess sem stofnunin býr að afar góðri aðstöðu og búnaði sem nýtast mun á næstu árum til þessa að varpa nýju ljósi á allt frá hinu smæsta til hins stærsta innan ólíkra vistkerfa.

Við Háskóla Íslands og fleiri stofnanir hér á landi er löng hefð og reynsla af vistkerfisrannsóknum. Það var þessi rannsóknaráhersla íslenskra vísindamanna sem vakti áhuga framkvæmdastjóra EMBL, Edith Heard, á því að gera strendur Íslands að nokkurs konar prufuverkefni (e. pilot) fyrir TREC-verkefnið. „Hugmyndin er að fara í tilraunaleiðangur við strendur Íslands nú í sumar sem verður þá nokkurs konar undanfari stærri leiðangurs sem farinn verður með fram ströndum Evrópu á árunum 2023 og 2024,“ segir Valerie.

Í leiðangrinum við Íslandsstrendur í sumar verður sýnum safnað og aðferðir, sem beita á í rannsóknarverkefninu, prófaðar. Að því kemur m.a. 15-20 manna hópur vísindamanna við íslenska háskóla og stofnanir sem allir eiga það sameiginlegt að vinna að rannsóknum og vöktun sem tengist vistfræði. Þessar stofnanir eru Hafrannsóknastofnun, Matís, Náttúrufræðistofnun Íslands, Náttúruminjasafn Íslands, Háskólinn á Akureyri, Háskólinn á Hólum, Náttúrustofa Suðvesturlands, auk Háskóla Íslands og rannsóknasetra skólans á Vestfjörðum og Suðurnesjum. Þessi hópur hefur m.a. rannsakað með ýmsum hætti vistkerfisbreytingar á og við Ísland en myndar jafnframt nýjan samstarfsvettvang vísindafólks sem nefnist BIODICE og vinnur að því að efla vitund og skilning þjóðarinnar og rannsóknir á líffræðilegri fjölbreytni á Íslandi. Hugmyndin að samstarfsvettvanginum kviknaði einmitt á fundi líffræðinga með fulltrúum EMBL. „Ísland þykir henta vel þegar kemur að vistfræði og líffræðilegri fjölbreytni hér við land,“ segir Valerie enn fremur um ástæður þess að Ísland varð fyrir valinu fyrir prufuverkefnið.

Þau Eiríkur Steingrímsson, prófessor í sameindalíffræði við Læknadeild Háskóla Íslands og formaður stjórnar EMBL, Valerie Maier, verkefnisstjóri við Lífvísindasetur HÍ, og Zophonías Jónsson, prófessor í sameindaerfðafræði við Líf- og umhverfisvísindadeild hafa öll unnið að undirbúningi TREC-verkefnisins hér á landi í samvinnu við stóran hóp íslenskra líf- og vistfræðinga. 

Tækni sameindalíffræðinnar nýtt í náttúrunni

Sameindalíffræðilegar rannsóknir fara oftast fram í tilraunastofum við mjög skýrt afmarkaðar reglur og aðstæður. Með framþróun í tækni og vísindum búa vísindamenn nú hins vegar yfir tækjum til rannsókna í sameindalíffræði sem hægt er að nota í náttúrulegu umhverfi lífvera. Það er ekki síst þessi breytti veruleiki sem vísindamennirnir vonast til að geti hjálpað þeim að öðlast betri skilning á samspili lífvera og almennt á lífinu á jörðinni. 

„Ávinnningur verkefnisins er ekki síst sá að með þeim aðferðum og tækjum sem EMBL býr yfir verður hægt að skoða lífverur í sínu nærumhverfi frekar en á rannsóknarstofu. Þetta var ekki hægt áður vegna tæknilegra þröskulda,“ segir Zophonías og bætir við. „Heilbrigði vistkerfa jarðar er undirstaða fyrir líf á jörðinni en loftslagsbreytingar, mengun og skógareyðing hefur mikið áhrif á vistkerfin og dregur m.a. úr líffræðilegri fjölbreytni. Í verkefninu er verið að varpa nýju ljósi á vistkerfi á sameindafræðilegu stigi og það getur vonandi hjálpað okkur enn betur að bregðast við þeim miklu umhverfisbreytingum sem eru að verða í heiminum.“ 

Ávinningur TREC-verkefnsisins er líka margþættur fyrir íslenskt vísindafólk. „Niðurstöður úr leiðangrinum í sumar verða opnar öllum þannig íslenskir vísindamenn geta nýtt þau gögn sem aflað verður til frekari rannsókna eða til að varpa frekara ljósi á rannsóknir sínar. Enn fremur er lítið vitað um samsetningu og hlutverk örvera í íslensku vistkerfi og því væntum við þess að rannsóknirnar verði mikilvægt skref í átt að auknum skilningi á þessum kerfum og viðbrögðum þeirra við umhverfisbreytingum,“ segir Eiríkur.

EMBL mun senda um 15 manna hóp til Íslands til að taka þátt í leiðangrinum. Þetta skapar að sögn Eiríks möguleika á auknu erlendu rannsóknasamstarfi fyrir íslenskt vísindafólk og sameiginlegum styrkumsóknum í framtíðinni. Vísindamenn EMBL verða einnig með námskeið og fyrirlestra á meðan á dvöl þeirra stendur hér á landi og hluti hópsins tekur þátt í stórri alþjóðlegri ráðstefnu á sviði smásjárrannsókna sem Eiríkur og samstarfsfélagar standa að í ágúst.

Nánari upplýsingar um TREC-verkefnið má finna á vefsíðu EMBL.