Guillermo S. Moreno Pescador

Projekttitel

PLANTFORCE – Uncovering Biophysical Forces Shaping Plant Function

Hvad handler dit projekt om?

Planter kan ikke løbe væk fra stress. De presser rødder gennem hård jord, bevarer deres form mod vind og tyngdekraft og holder hver eneste celle under tryk som et lille dæk. Alt dette er mekanik, men vi mangler stadig pålidelige metoder til at måle de kræfter, der er på spil inde i levende planter. PLANTFORCE opbygger den værktøjskasse. Med laserbaserede optiske pincetter trækker vi i enkelte plantecellemembraner og måler de bittesmå kræfter, som proteiner bruger til at forme dem. Med Brillouin-mikroskopi, som aflæser stivhed ud fra, hvordan lys spredes af naturlige lydbølger i vævet, kortlægger vi, hvordan voksende rødder bliver stivere og blødere, også når de møder sammenpresset jord. Målet er et fælles, kalibreret sprog for kræfter i plantebiologien, fra molekyle- til hele organismeniveau.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Jeg kom til biologien gennem lyd. Jeg er uddannet akustikingeniør, og det, der fascinerede mig, var, hvordan mekaniske bølger afslører materialers skjulte egenskaber. Under min ph.d. på Niels Bohr Instituttet skiftede jeg over til optiske pincetter og lærte at bruge lys til at skubbe, trække i og opvarme enkelte membraner og nanopartikler. Da jeg begyndte at arbejde med planter, gik det op for mig, hvor meget af deres liv der er ren fysik: et enormt indre tryk, stive vægge og rødder, der borer sig gennem jord. Alligevel beskriver feltet for det meste disse kræfter frem for at måle dem. Brillouin-mikroskopi sluttede cirklen for mig, fordi den bogstaveligt talt bygger bro mellem lyd og biofysik og måler stivhed i levende organismer. Pludselig pegede min ingeniørbaggrund og min biofysiske uddannelse mod det samme spørgsmål.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Den største udfordring er, at kræfter er svære at måle i noget, der er levende, blødt og i vækst. Planteceller sidder inde i en stiv væg under højt tryk, så værktøjer udviklet til dyreceller kan ikke bare overføres. Hver af vores metoder ser en forskellig skala og har sine egne blinde vinkler, så en stor del af projektet går ud på at få dem til at stemme overens: at kalibrere dem mod hinanden på de samme planter, så et tal fra et membraneksperiment kan sammenlignes med et tal fra en rod. Lykkes det, får plantebiologer noget, de har manglet, nemlig kvantitative og sammenlignelige målinger af mekanik. Det åbner for spørgsmål, der er svære at stille i dag, for eksempel hvordan enkeltproteiners træk i en membran lægges sammen til en rod, der kan tvinge sig gennem hård jord.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Meget af landbrugets fremtid afgøres under jorden. Tunge maskiner og et klima i forandring gør jorden hårdere og tørrere, og rødder, der ikke kan trænge igennem, begrænser høstudbyttet. I dag ser planteforædlere for det meste slutresultatet, et kort eller svagt rodsystem, men ikke mekanikken bag. Ved at måle, hvordan rødder tilpasser deres stivhed og indre tryk for at trænge gennem jord, kan vores arbejde pege på de egenskaber og gener, der gør planter mekanisk modstandsdygtige, og give forædlere skånsomme, ikke-destruktive metoder at screene for dem. Instrumenterne har også værdi ud over planter. Mærkningsfri mekanisk billeddannelse og parallel mikrofluidisk testning er relevant for bioteknologi og medicin, og vi sigter mod at dele dem, så andre laboratorier også kan bruge dem.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Sapere Aude giver mig mulighed for at opbygge en forskningsgruppe omkring mit eget videnskabelige spørgsmål snarere end omkring det udstyr, der er til rådighed. I løbet af de seneste år har jeg lagt megen energi i at opbygge en fælles mikroskopi-infrastruktur på Københavns Universitet. Denne bevilling gør det muligt for mig at forvandle den infrastruktur til et sammenhængende forskningsprogram med en ph.d.-studerende og en postdoc, der arbejder på det samme centrale problem. Anerkendelsen betyder lige så meget. For en, der bevægede sig fra ingeniørfaget over i plantebiologi, er det et stærkt signal, til mig og til feltet, at DFF bakker op om denne overgang. Det giver mig også den selvstændighed og ledelseserfaring, jeg har brug for til at søge større europæiske bevillinger som en ERC-bevilling.