Leonie Johanna Jahn

Projekttitel

EVOLOOP: untangling phenotype, epigenetics and genetic feedback mechanisms in environmental adaptation

Hvad handler dit projekt om?

Hvorfor ser og opfører livet på Jorden sig, som det gør? Dette er et af de mest grundlæggende spørgsmål i biologien, som søges besvaret gennem evolutionsteorien. I dag antager vi, at genetisk variation – det rå materiale for evolution – i høj grad opstår gennem tilfældige mutationer og genomiske omlejring­er, mens naturlig selektion bestemmer, hvilke varianter der bevares. Vi ved også, at mange organismer kan tilpasse sig miljøforandringer på kort sigt gennem ændringer i genekspression, medieret af epigenetik, de molekylære mekanismer der regulerer genaktivitet uden at ændre selve DNA-sekvensen. Interessant nok har nyere studier vist, at nogle epigenetiske modifikationer kan påvirke, hvor og hvor ofte mutationer og genomiske omlejring­er forekommer. Jeg vil teste, om miljøforhold gennem disse mekanismer kan skævvride genetisk adaptation, så den ikke er fuldstændig tilfældig, men i stedet delvist miljøstyret. Med brug af den filamentøse svamp Aspergillus flavus og dens domesticerede form Aspergillus oryzae vil jeg kombinere eksperimenter med evolution i laboratoriet med analyser af naturlige populationer for at afdække, hvordan miljøer former genetisk adaptation.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Fra en tidlig alder har jeg følt en stærk forbindelse til naturen og et ønske om at forstå livet bedre. Denne nysgerrighed førte mig til at studere biologi, hvor jeg blev særligt interesseret i epigenetik, da det forbinder det ydre miljø med det indre og dermed knytter økologi, evolution og genetik sammen. Ud over grundlæggende videnskabelige spørgsmål har jeg også været motiveret af anvendt forskning, der adresserer samfundsmæssige udfordringer. For eksempel arbejdede jeg under min ph.d. med evolution af antibiotikaresistens og hvordan forståelsen af disse processer kan bidrage til bedre behandlingsstrategier. Siden da har jeg rettet mit fokus mod klimaforandringer og er blevet opmærksom på, at vores fødevaresystem er den enkelt vigtigste drivkraft for både planetær og menneskelig sundhed. Dette førte mig til at arbejde med Aspergillus oryzae, en vigtig organisme i traditionel fermentering og fødevareinnovation. Dette projekt forener derfor min interesse for grundlæggende evolutionær biologi med anvendelser inden for bæredygtige fødevaresystemer.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

En central udfordring i studiet af evolution er, at forskellige tilgange hver især har deres begrænsninger. Eksperimenter med evolution i laboratoriet muliggør præcis kontrol over miljøforhold og selektionstryk, men er typisk begrænset til korte tidsskalaer, hvilket gør det uklart, hvor godt de afspejler langsigtede evolutionære processer i naturen. Omvendt kan studier af naturlige populationer fange reelle evolutionære udfald, men de historiske og miljømæssige kræfter, der har formet dem, er ofte ukendte og vanskelige at rekonstruere.

Mit modelsystem hjælper med at bygge bro over dette hul. Det består af en hurtigt voksende mikroorganisme med en kort generationstid, som kan udvikles og genetisk manipuleres i laboratoriet, hvilket muliggør direkte test af kausale mekanismer. Parallelt giver domesticerede populationer af Aspergillus oryzae en unik historisk registrering af evolution under delvist kendte og menneskepåvirkede forhold over flere hundrede år. Tilsammen muliggør dette en direkte sammenligning mellem kontrollerede eksperimenter og virkelige evolutionære forløb. Denne integrerede tilgang giver mulighed for at validere eksperimentelle resultater i naturlige kontekster og for bedre at forstå, hvor generaliserbare laboratoriebaserede indsigter i evolution er.

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

Hvis dette projekt viser, at miljømæssige forhold kan påvirke genetisk adaptation gennem epigenetiske mekanismer både i laboratoriet og i naturlige systemer, vil det forbedre vores evne til at forudsige fremkomst og tilpasning af Aspergillus flavus som plante- og humanpatogen. Derudover kan denne viden anvendes til at udvikle nye starterkulturer med forbedrede egenskaber til fermentering og andre anvendelser, der er relevante for den grønne omstilling. Endelig vil validering af disse resultater i yderligere modelsystemer bidrage til at afdække, hvor generelle disse mekanismer er, og potentielt føre til en mere nuanceret forståelse af evolutionsteorien.

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

Det er en stor ære for mig at have modtaget en Sapere Aude-bevilling. Jeg ser det også som en anerkendelse af det arbejde, der allerede er udført forud for dette projekt, ikke kun af mig selv, men også af nuværende og tidligere medlemmer af min gruppe, mine mentorer, vores samarbejdspartnere samt mit forskningsmiljø. Bevillingen giver en vigtig mulighed for yderligere at udvikle, forfine og styrke min uafhængige forskningsprofil. Jeg håber, at det ikke blot vil føre til videnskabelige fremskridt inden for Aspergillus flavus/oryzae-biologi, nye tilgange til udvikling af starterkulturer og bidrag til en mere nuanceret forståelse af evolutionsteorien, men også til nye netværk, samarbejder, karrieremuligheder for mine teammedlemmer, nye idéer og fremtidige projekter.