Her beskriver Karolina forskningen sin og det hun oppdaget. Hun forteller også hva hun likte best med å være en del av Gözen-gruppen.
Kan du beskrive PhD-prosjektet ditt – hva prøvde du å finne ut og hva var det overordnede målet for prosjektet?
Fremveksten av livet på den tidlige jorden, og overgangen fra det ikke-levende miljøet til de første levende systemene, er fortsatt et ubesvart spørsmål. Forskere over hele verden studerer temaet fra forskjellige perspektiver, men vi vil sannsynligvis aldri få vite nøyaktig hvordan livet oppsto, siden vi ikke bare kan dra tilbake og ta en titt.
Det finnes mange hypoteser om hvordan primitive celler og forløperen deres – protocellen har oppstått og utviklet seg. Noen hypoteser antar at protoceller hadde en membrankonvolutt laget av fettmolekyler, på samme måte som det vi ser i dag i moderne biologiske celler. I prosjektet mitt brukte jeg modeller av membranøse protoceller og så på atferden deres på faste overflater. Faste overflater var det rikelig av på den tidlige jorden i form av mineraler og bergarter, så det er mulig at de var involvert i pre-biotiske reaksjoner. Målet vårt var å forstå hvordan interaksjonene mellom membran og overflate kan ha vært involvert i utviklingen av primitive celler til mer komplekse systemer.
Hva var hovedfunnene fra prosjektet ditt og hvilken betydning har de for dette forskningsområdet?
En sfærisk membranøs protocelle kan dannes spontant i vann, men de følgende trinnene, for eksempel vekst, replikasjon og deling, er ikke like enkle. Vi oppdaget at når protocelle-modellen fester seg på en overflate, kan den gjennomgå en formtransformasjon og skape innvendige rom. Disse rommene kan ta opp forskjellige molekyler fra miljøet, for eksempel fragmenter av DNA, og skape romlig separasjon av forskjellige miljøer innenfor samme protocelle. Hvis det tilføres mer membranmateriale, resulterer transformasjonsprosessen dessuten i større strukturer med hundrevis av rom, akkumulert innen det indre volumet av den opprinnelige protocellen. Tidligere fantes det en hypotese om lignende kolonilignende systemer som skaper fordeler for den primitive celleutviklingen, for eksempel veier for kommunikasjon og deling av molekyler. Disse strukturene er også mer motstandsdyktige mot endringene i miljøet, for eksempel osmotisk trykk, noe som vil være en fordel for det ustabile miljøet på den tidlige jorden.
Hva betyr funnene i prosjektet ditt for vår forståelse av livets opprinnelse?
Funksjonene og utviklingen av det første levende systemet er en pågående debatt. Resultatene våre gir et nytt perspektiv til diskusjonen. I motsetning til hypotesene om at protocellen utviklet seg alene og deretter formerte seg, antyder resultatene våre at den allerede kunne eksistere i en kolonilignende struktur, hvor mange av dem utviklet seg sammen.
Vi legger også vekt på mineraloverflatens rolle i fremveksten av liv. Vi vet at bergarter og mineraler eksisterte på planeten vår fra dannelsen og slik kan ha vært involvert i tidlige kjemiske reaksjoner på jorden. Funnene våre viser at de faste overflatene også kan styre transformasjonen av den membranøse protocellen og styrke utviklingen av primitive celler.
Hva har du hatt mest glede av i prosjektet ditt?
Forskningen i gruppen vår kombinerer en rekke ting jeg er interessert i – myke materialer, avansert lysmikroskopi og mikromanipulering. Prosjektet mitt omfattet disse teknikkene og mange flere, noe som jeg syntes var veldig spennende. Med den avanserte teknologien som er tilgjengelig i laboratoriet vårt, kunne jeg observere den dynamiske atferden til biomembranene i sanntid. Strukturene som ble observert under mikroskopet, var vakre – vi organiserte til og med en galleriutstilling, Nanocosmos, hvor vi viste bilder fra eksperimentene våre. Utstillingen ble godt mottatt både hos publikum og kunstnere.
En annen ting jeg virkelig likte med prosjektet mitt, var tverrfagligheten. Jeg har bakgrunn fra molekylær- og cellebiologi, og jeg var så heldig at jeg fikk samarbeide med fysikere, matematikere og mange andre. Jeg lærte mye fra ulike fagfelt og fikk svært verdifulle tilbakemeldinger på forskningen min.
Hva er det som motiverer deg til å utføre forskningen din?
Jeg tror at det fortsatt finnes mange gåter å løse, og det faktum at jeg kan bidra med i hvert fall en liten del, motiverer meg. Jeg likte også diskusjonene med veilederen og gruppemedlemmene mine, vi fant alltid nye ting vi måtte teste og prøve. Det var alltid spennende for meg å starte neste eksperiment og se resultatene.
I løpet av doktorgraden kunne jeg presentere resultatene mine på ulike konferanser og møter, der vi fikk svært oppmuntrende tilbakemeldinger fra forskere både fra vårt eget og andre felt. Å se at folk synes forskningen vår er interessant og relevant, er alltid en stor motivasjon for å gå tilbake til laboratoriet og fortsette arbeidet!
Hvordan har det vært å være doktorgradsstudent ved NCMM?
Jeg har virkelig hatt glede av tiden min ved NCMM, miljøet på instituttet er veldig inkluderende. Det er også veldig internasjonalt, og når hver gruppe har forskjellig fokus, fikk jeg utforsket ulike vitenskapsfelt – noe som alltid er fint. En treårig PhD grad er en relativt kort periode hvor man må håndtere både forskningsvirksomhet, undervisning og formidling, så det var noen ganger ganske utfordrende. Jeg fikk imidlertid god støtte og mye hjelp fra veilederen min, koordinatorer og kolleger – det gjorde reisen min litt enklere, og det er jeg veldig takknemlig for.
Jeg vil også nevne den flotte beliggenheten til instituttet – Oslo er en vakker by med mange steder å besøke, og nærheten til marka og naturen er fantastisk. Jeg prøvde langrenn for første gang her, og det har blitt min nye favorittsport!
Hva er dine fremtidsplaner?
Jeg vil veldig gjerne fortsette forskningen og finne ut mer om fremveksten av de første primitive levende systemene. Jeg likte tiden i laboratoriet kjempegodt, særlig det å jobbe med mikroskoper hver dag, så dette er definitivt noe jeg veldig gjerne vil fortsette med. Jeg har også lyst til å utforske mer innen forskningskommunikasjon og offentlig formidling. Jeg synes forskningen på fremveksten av liv er et veldig interessant og spennende tema, og jeg vil gjerne dele det med et bredere publikum.
Les mer
Subcompartmentalization and Pseudo-Division of Model Protocells