Jingjing Xu

Projekttitel

Quantum Insects: Unraveling a Protein-based Magnetic Compass in Insects for Navigation

Hvad handler dit projekt om?

Mit projekt handler om, hvordan små natmigrerende insekter finder vej over lange afstande, nogle gange mere end 1.000 kilometer, ved hjælp af Jordens svage magnetfelt. Mine samarbejdspartnere og jeg har for nylig opdaget, at australske bogongmøl bruger et magnetisk kompas til at orientere deres migrationsretning. Jeg vil nu undersøge, hvordan insekterne sanser Jordens magnetfelt på molekylært niveau. Mere specifikt vil min forskningsgruppe producere kandidatproteiner, der muligvis fungerer som magnetiske sensorer, i laboratoriet og karakterisere deres magnetiske følsomhed ved hjælp af forskellige biofysiske metoder, herunder kvantediamantsensorer. Målet er at føre forskningen i insektmagnetoreception fra adfærd til molekylær mekanisme.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Min interesse for magnetoreception begyndte under mine tidlige studier af migrerende landbrugsskadedyr, som jeg ofte observerede hvert forår og efterår omkring mine bedsteforældres gårde i det landlige Kina. Interessen voksede gennem mit ph.d.-arbejde med natmigrerende fugle i den internationalt førende forskningsgruppe inden for magnetoreception, ledet af professor Henrik Mouritsen i Oldenburg, Tyskland. Jeg blev fascineret af idéen om, at dyr muligvis bruger kvantebaseret spinkemi til at løse et meget konkret biologisk problem: at finde retning på tværs af kontinenter. Dette projekt samler min tidlige nysgerrighed for insekter med min senere forskningsuddannelse inden for fuglemagnetoreception, proteinbiokemi og biofysik.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Den største udfordring er at forbinde et meget svagt fysisk stimulus, Jordens magnetfelt, med målbare biokemiske hændelser inde i et protein. Jeg tager denne udfordring op ved at producere funktionelle magnetfølsomme insektproteiner, undersøge flavinbinding og radikalpar-dynamik og skelne ægte magnetfelt-effekter fra lyseffekter og cellulære baggrundssignaler. Disse udfordringer og risici er værd at tage, fordi de potentielle resultater kan være meget betydningsfulde. Hvis projektet lykkes, vil det bane vejen for den endelige funktionelle validering af en kvantekompas-mekanisme hos dyr.

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

Den langsigtede betydning af mit projekt kan være bred og alsidig.

For det første vil projektet fremme vores forståelse af kvanteeffekter i biologiske systemer. Det er fascinerende at spørge, hvordan naturen har udviklet et system, der gør det muligt for kvanteeffekter at fungere i et vådt, varmt og støjende cellulært miljø. 

For det andet er viden om dyrs magnetoreception og navigationsmekanismer ikke kun fascinerende. Den kan også bidrage til bevaringsindsatser for migrerende og truede arter i en usikker fremtid. I takt med klimaforandringerne kan selv stationære arter blive tvunget til at flytte sig. Mange genudsætningsprogrammer mislykkes dog, fordi dyrene forlader de områder, hvor de er blevet sat ud. En bedre forståelse af dyrs navigation kan hjælpe os med at udvikle mere informerede bevaringsstrategier.
 
For det tredje kan de magnetfølsomme proteiner, der undersøges i dette projekt, fungere som modeller for fremtidigt proteindesign, for eksempel til magnetisk kontrollerbare lægemiddelbærere i målrettet lægemiddellevering eller til ikke-invasive neuronale manipulationer inden for magnetogenetik.

Endelig kan viden om dyrs naturlige magnetiske kompasser inspirere næste generations navigationsteknologier, der ikke er afhængige af GPS, som er sårbart over for forstyrrelser. Projektet forbinder derfor grundlæggende biologi med fremtidige perspektiver inden for kvantebiologi, dyrebeskyttelse, biomedicin og bioteknologi.

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

At modtage en Sapere Aude-bevilling vil være et definerende øjeblik i min karriere. Jeg er for nylig begyndt som tenure-track adjunkt og DIAS Fellow ved Syddansk Universitet. Sapere Aude-bevillingen kommer på et meget vigtigt tidspunkt og vil give mig mulighed for at ansætte en ph.d.-studerende og en postdoc, opbygge et tværfagligt og sammenhængende team og etablere min selvstændige forskningsretning. Bevillingen vil give mig de ressourcer, der skal til for at bevæge mig fra lovende tidlig uafhængighed mod en stabil og internationalt synlig forskningsgruppe, og den vil positionere mig til fremtidig ERC-finansiering og langsigtet lederskab inden for kvantebiologi og dyrenavigation.