Ni Sapere Aude-bevillinger til SCIENCE-forskere

Biological material as a source of reactive organic nitrogen gases to the atmosphere. DKK 6.185.158,56.

Partikler i luften påvirker klimaet og er sundhedsskadelige. Partikeldannelse over land i både rene og forurenede luftmasser er blevet studeret i stor detalje. Derimod er der meget lidt viden om hvordan partikler dannes over oceanerne. I dette projekt vil vi studere de partikler der frigives fra havsprøjt. Ved brug af både laboratorie eksperimenter og målinger i felten vil vi undersøge hvordan havsprøjt og skydråber kan transportere biologiske molekyler, som f.eks. aminosyrer, fra havoverfladen og op i luften. I luften kan disse molekyler indgå i hidtil ukendte kemiske reaktioner og danne nye partikler fra havet. Projektet vil forsøge at forstå sammenhængen mellem biologiske processer i havet og deres indvirkning på de fysisk-kemiske processer i luften.

Charting Cosmic Dawn: From primordial matter to the formation of stars in galaxies. DKK 6.177.913,92.

Universet er fyldt med galakser -- gigantiske, kosmiske økosystemer bestående af gas, støv, og milliarder af stjerner. Galakser er kernen i næsten alle moderne astrofysiske studier. De tjener som essentielle kosmologiske målesten der kortlægger Universets struktur, og samtidig danner scenen for hvor stjerner dannes og sorte huller vokser. På trods af deres utrolige betydning for vores forståelse af kosmologiske verdensbillede, ved vi stadig meget lidt om hvornår og hvordan de første stjerner og galakser blev dannet.

Dette projekt vil kaste nyt lys over denne process, ved at lave de første direkte målinger af det kolde, neutrale gas, byggestenene til stjerne- og galaksedannelse, i og omkring nogle af de første galakser i Universets historie. Ved brug af nye teknikker jeg har udviklet og observationer med James Webb Rumteleskopet og ALMA teleskopet i Chile, vil jeg måle hvor hurtigt denne gas samler sig, og driver den tidlige intense stjernedannelse. Nye observationer tyder på at nogle af de første galakser blev dannet langt hurtigere end fysisk muligt i vores nuværende kosmologiske model, og med dette projekt vil vi kunne måle denne process direkte. Disse resultater vil i høj grad fremme vores forståelse af strukturdannelse i det tidlige Univers.

DSTREAM: Disk Systems That are Replenished and Evolve through Accretion of Material. DKK 6.191.998,56.

Solen blev til i et kollaps af en sky med gas og støv, ligesom andre stjerner. De enkelte gas og støv partikler bevæger sig i mange retninger, men der er systematisk rotation omkring centrum af skyen. Det er grunden til stjerner dannes sammen med en skive. Den såkaldte protoplanetariske skive er fødestedet for planeter. Vi ved i dag at skiver kun eksisterer i få millioner år og observationer med verdens nyeste teleskoper viser strukturer i meget unge skiver, der kun er knapt 100 000 år gamle. Disse strukturer indikerer at planetdannelsen begynder allerede samtidigt med opståelsen af stjernen. På det tidspunkt får skiven stadigvæk tilført materiale fra det omkringliggende interstellare medium. Derfor er det vigtigt at inkludere massetilførsel fra omgivelserne fordi den forårsager strukturer i skiven som senere fører til planetdannelsen og øger materialet der er til rådighed for planetdannelse. Ydermere afhænger skivens fysiske og kemiske struktur af hvor i galaksen stjernen dannes. Både magnetfeltets styrke, mængden af materiale i nærheden, og afstanden til andre stjerner kan regulere skivers størrelse, og der er forskel mellem skiver som dannes i tætte stjernehobe dem som er mere isolerede. Ved at bruge en helt ny metode kan mine modeller for første gang indeholde både alt den relevante fysisk i skiverne, og inkludere hele skyen hvor skiverne er indlejrede. Mit projekt vil bidrage til at finde svar på spørgsmålet om hvordan vores solsystem opstod.

Geometry-Aware Monte Carlo Sampling (GAMeS). DKK 6.081.763,68.

Projektet Geometry-Aware Monte Carlo Sampling (GAMeS) vil udvikle nye Monte Carlo metoder, som gør os i stand til at håndtere udfordringerne fra højdimensionale modeller, store datasæt og parallelle beregninger. Vi vil udnytte geometrisk information om modelrummet til at designe mere effektive algoritmer, som tillader os at drage robust og pålidelig inferens for komplekse AI-systemer. GAMeS bygger bro mellem det teoretiske og praktiske og er baseret på de seneste gennembrud indenfor sampling fra flerdimensionale fordelinger med tunge haler og interagerende partikelsystemer. Projektet vil forbedre skalerbarheden og troværdigheden af AI-systemer, og det vil drive udviklingen indenfor statistisk beregning såvel som have en betydelig indflydelse på områder som machine learning.

Elucidating the role of gut microbiota in colorectal cancer with DNA adductomics-CROMICS. DKK 6.009.665,18.

DNA-adduktomik er en ny avanceret metode til at analysere kemiske skader på arvemassen og dermed pege på de bagvedliggende årsager til kræftrisiko. Trods mange års forskning vides der kun lidt om, hvad der kan påvirke risiko for tyk- og endetarmskræft (CRC), derfor er der behov for helt nye tilgange. Med min nyligt udviklede metode til at finde og identificere alle kemiske skader på DNA i et væv (DNA-addukter) og min anerkendte database over alle kendte DNA-addukter, har vi et nyt redskab til at undersøge, hvilke stoffer, der rent faktisk skader DNA i væv fra mennesker. CRC er en af de almindeligste kræftformer og tarmens mikroorganismer vides at spille ind gennem at skabe giftstoffer, der kan skade DNA. Med analyser af mikroorganismerne og især deres produktion af giftstoffer fra omsætning af protein vil jeg undersøge sammenhængen med DNA-addukter i tarmvæv. Dette vil jeg gøre ved først at kortlægge DNA-addukterne i det omgivende, sunde væv, der fjernes lidt af ved operationer for tarmkræft og derpå sammenholde dem med mikroorganismerne og deres omsætningsprodukter, som jeg måler hos patienterne. De fundne relationer vil blive testet i mus for at sikre at der kan eftervises en sammenhæng. Dertil vil jeg undersøge, om der er hidtil ukendte toksiske stoffer fra mikroorganismerne, der kan skade tarmens DNA. Denne nye tilgang er et første skridt mod at søge bag om de kemiske årsager til kræft og den kan få stor betydning for både forebyggelse og behandling.

EvolvADog: analysing deconvoluted ancestry to clarify dog domestication and nature of ghost admixture in wolves and dogs. DKK 6.191.402,40.

Hunden er en tam ulv, men hvor den kommer fra er stadig et uopklaret spørgsmål. Derfor vil dette projekt bruge de nyeste bioinformatiske metoder til at optrævle ulve og hundes stamtræer, for at finde de skjulte grene der forbinder ulve og hunde, samt de grene der kommer fra helt andre – måske ukendte arter. Projektet er derfor et studie i skjulte, urgamle stamfædre i ulve og hundes evolution, der for det første vil vise hvilke ulve og hunde der har det største genetiske overlap i sen Pleistocæn, hvilket vil vise præcis hvor hunden opstod. Dernæst vil studiet fokusere på de brikker i ulve og hundes genetik der slet ikke er ulv eller hund. Men måske sjakal, prærieulv eller en forhistorisk uddød art, for kortlægge hvordan hybridisering med andre arter er fordelt i tid og rum, og repræsenteret i moderne ulve og hunde. I sin helhed er dette et studie in evolution, domesticering og ikke mindst hundens mystiske opståen.

Stability of water electrolysis catalysts – StabilECat. DKK 6.173,069,76.

Den grønne omstilling er den vigtigste udfordring i vores tid. Brint vil her spille en stor rolle som ren energibærer. Der er sat ambitiøse nationale og EU-mål, som satser på en udbredt installation af elektrolyseanlæg i stor skala. Vandelektrolyse med polymerelektrolytmembran (PEMWE) vil være afgørende, da denne teknologi giver mulighed for dynamisk drift, som er kompatibel med varierende vedvarende energiproduktion. Det medfører en ressourceudfordring, da denne teknologi i høj grad er afhængig af det meget sjældne iridium som katalysator. For at nå de ambitiøse installationsmål skal mængden af det ædle metal reduceres. Dette fører dog til ustabilitet af katalysatoren og forkorter elektrolysørens levetid. For at designe stabile katalysatorer med lav mængde iridium er der brug for en generel forståelse af de grundlæggende mekanismer, der fører til faldende aktivitet. StabilEcat-projektet vil opnå dette gennem et præcist design af nye katalysatorer med målrettede materialeinteraktioner for at mindske tabet af katalysatorpartikler. Da katalysatornedbrydningen er forskelligartet på tværs af elektroden, er der behov for en rumligt opløst viden om det aktive materiale.  I projektet vil elektroder blive fremstillet og undersøgt med røntgenspredning og røntgenmikroskopi under kontrol af omgivelserne. Det vil gøre det muligt at udvikle en generel teori for nedbrydningsmekanismer for elektrokatalysatorer.

Protein and Lipic Oxidation Interplay in Plant-Based Foods and their Impact on Brain Function. DKK 6.191.223,84.

Hvorfor: For nylig har den danske regering implementeret "Plant-Based Foods Action Plan" for at fremme bæredygtighed i fødevare- og landbrugssektoren samt grøn omstilling. Med mange nye plantebaserede fødevarer på hylderne i supermarkederne er det vigtigt at forstå, hvilke ændringer der sker i kvalitet og sammensætning af næringsstoffer under produktion, opbevaring og tilberedning for at forbedre fødevaresikkerheden og forbrugernes sundhed. Den intensive forarbejdning af nogle plantebaserede fødevarer har rejst bekymringer om ophobning af uønskede kemiske forbindelser. Forståelse af hvordan disse forbindelser dannes og hvilke risici der er ved kostmæssig eksponering er afgørende for at forbedre fødevareproduktionsmetoder og udvikle retningslinjer for regulering.

Hvad: Dette projekt undersøger ændringer i proteiner og lipider i ultra-forarbejdede plantebaserede fødevarer med fokus på at identificere og kvantificere potentielt skadelige procesinducerede produkter og deres dannelsesmekanismer. Det vil også vurdere, hvordan disse forbindelser, når de indtages, påvirker hjernesundheden ved at studere deres indvirkning på hjernefunktionen i dyremodeller.

Hvordan: Vi vil anvende avancerede kemiske analysemetoder og dyreforsøg til at undersøge effekten af at indtage plantebaserede fødevarer. Derudover vil vi udvikle AI-modeller til at forudsige unikke markører for protein- og lipidmodifikationer og afdække hvilke af deres afledte mekanismer der påvirker hjernesundheden.

Solving Microbial Degradation of PFAS. DKK 6.192.000,00.

Kan vi få bakterier til at nedbryde det unedbrydelige?

”Evighedskemikalier” refererer til en gruppe af kemikalier kaldet PFAS (per- og polyfluoroalkyl stoffer), som anvendes i en lang række produkter som f.eks. imprægnering af regntøj, non-stick stegepander, make-up, mademballage, pesticider osv. Vi finder PFAS overalt i miljøet med op til 15.000 forurenede grunde i Danmark. Vi indtager PFAS gennem mad, drikke og støv, og vi ved nu, at der er skadelige effekter af disse kemikalier for mennesker og miljø.

På trods af ny lovgivning om brugen af PFAS og nye teknologier til at fjerne kemikalier fra f.eks. drikkevand, vil vi finde kemikalierne i miljøet i meget lang tid endnu - deraf navnet evighedskemikalier. For mange andre forurenende kemikalier, ser vi en hurtigere nedbrydning i naturen af f.eks. mikroorganismer. Men adskillige udfordringer forhindrer mikroorganismer i at nedbryde PFAS. Det drejer sig  f.eks. om PFAS’s stærke carbon-fluor forbindelser og giftigheden af fluor fra PFAS for mikroorganismer.

I dette projekt vil vi udforske de forhindringer, der gør, at PFAS ikke nedbrydes af mikroorganismer i miljøet. Derefter vil vi armere miljøbakterier med de værktøjer, der kan bruges til at kunne nedbryde PFAS. Hermed baner vi vejen for bæredygtig fjernelse af PFAS fra miljøet og en fremtid, hvor vi ikke længere har evighedskemikalier omkring os.