Genetik og Økologi

VIP: Professor Freddy Bugge Christiansen, professor Volker Loeschcke ‑ lektor Jørgen Bundgaard lektor Peter Funch ‑ lektor Jotun Hein (orlov 1. september 2001 ‑ 31. august 2007), lektor Jens Mogens Olesen, lektor E. Davis Parker, lektor Mikkel H. Schierup, lektor Søren Toft ‑ amanuensis Annika Büchert Lindberg.

Fondslønnede medarbejdere: 14 videnskabelige medarbejdere (11,08 årsværk), 1 teknisk‑medarbejder (0,42 årsværk) ‑ forskningsassistent Jesper Lund.

Forskeruddannelse: 2 ph.d.‑grader, 13 ph.d.‑studerende (4 del A‑studerende, 9 del B‑studerende).

Kandidatuddannelse: 12 kandidater, 22 specialestuderende.

Igangværende forskningsprojekter

Afdelingens forskning dækker fagområderne populationsøkologi, adfærdsøkologi, populationsgenetik, evolutionær zoomorfologi og molekylær evolution, der alle kan betragtes som delvist overlappende elementer af evolutionsbiologien. Forskningen beskæftiger sig med en bred vifte af populationsbiologiske problemstillinger og udføres dels som observationer i naturen, ofte kombineret med eksperimenter i laboratoriet, dels som modellering og beregninger inden for populationsbiologi og bioinformatik. Forskningen følger en internationalt anerkendt tradition for at integrere teoretiske og empiriske metoder inden for genetik og økologi. Mange af afdelingens projekter afprøver generelle teoretiske modeller og bidrager samtidigt med indblik i nye sammenhænge. Selv om nogle projekter primært fokuserer på bestemte arter eller grupper af arter, så dominerer afdelingens fælles interesse for evolutionære spørgsmål.

Af aktuelle forskningsprojekter ved afdelingen skal nævnes:

 a. Plante‑dyr‑interaktioner:

Netværksøkologi og evolution ‑ og evolution af planteformeringssystemer (lektor Jens M. Olesen, Steno‑stipendiat Bodil Ehlers, postdoc Yoko Dupont m.fl.). Nogle dyr og planter interagerer med få andre arter: de er specialister, andre interagerer med mange, og de er derfor generalister. Hvordan hyppigheden af generalister og specialister varierer mellem habitater og geografiske regioner undersøges. Nogle dyr og planter er afhængige af hinanden i samme grad, deres interaktioner er symmetriske, mens andre interaktioner kan være meget asymmetriske, hvor f.eks. dyret er meget afhængig af en planteart, mens denne kun er lidt afhængig af dyret. Dette undersøges for en række habitater og geografiske regioner. Det antages, at graden af generalisering og symmetri i en interaktion påvirker interaktionens og systemets stabilitet. Hvis dette er tilfældet, vil naturområder med mange generalistiske og asymmetriske interaktioner forventes at være meget robuste over for forandringer og påvirkninger, mens specialiserede og symmetriske systemer omvendt vil være skrøbelige. Dette undersøges ved at sammenligne en række forskellige systemer. Disse studier udføres som netværksanalyse og sker i samarbejde med CSIC‑institutionen i Sevilla. Desuden studeres dynamikken hos planter og deres bestøvere og frø/frugtspredere i marginale og centrale områder af populationers udbredelse. Dette undersøges både teoretisk og empirisk med henblik på at opnå kendskab til interaktionernes betydning for evolution af livshistorietræk og formeringssystemer. Studier af formeringssystemer har fokuseret på en sydeuropæisk timian‑art og er foregået i samarbejde med CNRS‑institutionen i Montpellier.

 b. Stress‑studier

Professor Volker Loeschcke, lektor Jørgen Bundgaard, laboratorieleder Jane Frydenberg, Steno‑stipendiat Jesper Givskov Sørensen, postdoc Torsten N. Kristensen, postdoc Corneel Vermeulen m.fl. Stress‑gruppen beskæftiger sig med organismers respons på stress med hovedvægt på evolutionære aspekter. Forskellige arter af bananfluer, Drosophila , bliver brugt som modelorganismer, og temperatur‑stress benyttes ofte som model‑stress. Stress‑respons‑systemet undersøges fra molekylært plan til populationsniveau. Der studeres variation på DNA‑sekvensniveau, og hvordan denne variation er relateret til stressresistens. Her har især heat‑shock generne (hsp) og deres ekspression vores opmærksomhed som kandidatgener (Hsp90, Hsp70 og sHsp). Andre studier i stress‑gruppen beskæftiger sig med at finde en forklaring på korrelationen mellem øget levetid og resistens mod høje temperaturer, den positive effekt af varmeakklimatisering på andre "life history traits", synergistiske effekter af flere stressorer inkl. indavl, gradvis variation langs længde‑ og højdegradienter med hensyn til varmeresistens, variation på DNA‑niveau, i genekspression samt i morfologiske karakter samt identifikation af QTL for stressresistens og levetid. Desuden studeres genekspression v.h.a. Affymetrix gene‑chips i linier selekteret for resistens over for kulde, varme, udtørring, salt m.m. efter akklimatisering, eller uden akklimatisering. Kortlægning og sekvensbestemmelse af de små heat shock proteiner i Drosophila buzzatii (J. Frydenberg, V. Loeschcke). Komparative sekvensanalyse af sekvenserne af heat‑shock generne fra D . buzzatii , D. melanogaster og D. mojavensis for at lokalisere regulerende sekvenser. Lokalisere polymorfismer i heat‑shock generne i D. buzzatii og analysere disse polymorfismer i naturlige populationer fra Australien, Argentina og de Canariske Øer. Undersøgelser af populationsstrukturer hos bananfluer i forskellige dele af verden ved brug af microsatellite loci (J. Frydenberg, V. Loeschcke og J. S. F. Barker).

c. Conservationgenetik og populationsstrukturer

Professor Volker Loeschcke, Steno‑stipendiat Cino Pertoldi, postdoc Torsten N. Kristensen, laboratorieleder Jane Frydenberg m.fl. Forskningsarbejdet i denne gruppe fokuserer på effekter af habitatfragmentering på den genetiske struktur af arter/populationer med særlig henblik på truede arter. Som værktøj i analysen benytter vi molekylære markører, delvist under inddragelse af gammelt DNA. Derudover undersøges fysiologiske konsekvenser af indavl og drift, samt betydningen af populationsstørrelser for heritabiliteter, varianskomponenter og middelværdier for fitness‑ og neutrale karakterer med bananfluer som modelorganisme. Forældre‑afkom lighed, selektionseksperimenter og genekspression studier benyttes som værktøjer. Studierne udføres delvist i sammenarbejde med DIAS, Foulum, og populationsgenetikgruppen ved DFU i Silkeborg.

d. Eksperimentelle studier af seksuel selektion

Lektor Jørgen Bundgaard m.fl. Studier af parringssystemet hos den kaktuslevende bananflueart, Drosophila buzzatii , bl.a. studier af multiple mating og sperm displacement i naturlige populationer og studier af forekomsten af sterile parringer i laboratoriet og naturen.

e. Eksperimentel evolutionær genetik

Lektor E. Davis Parker, Jr., laboratorieleder J. Frydenberg. Isozymanalyse af populationsstrukturer og avlssystemer blandt nativ og invaderede taxa af skovsnegle fra Arion ater/lusitanicus artskomplex (med prof. J. Tomiuk og prof. J. Koompf, Tübingen Univ., Tyskland). Molekylære, fylogeografiske undersøgelser af Arion ater/lusitanicus artskompleks i Europa, ved brug af den PCR baserede " amplified fragment length polymorphism" (AFLP) analyse. AFLP har vist sig at være velegnet til at karakterisere evolutionær dynamik i nært beslægtede taxa (med professor T. Backeljau, Bruxelles, Belgien og dr. K. Jordaens, Antwerpen, Holland). De specifikke mål med forskningen er: 1. Identifikation af kilder for de koloniserede skovsnegle taxa, 2. Udarbejdelse af fylogeni for denne problematiske gruppe. 3. Kvantificering af genudveksling (genkontaminering) mellem naturlige og introducerede taxa i Danmark. Projektet er et vigtigt bidrag til forståelsen af, hvilke skadelige effekter menneskelig indgriben kan have, og hvor dynamisk den nuværende bevægelse af fremmede arter i Europa er.

 f. Evolutionær epidemiologi

Professor Freddy Bugge Christiansen m.fl. Mange virussygdomme giver livslang immunitet til individer, som er kommet over sygdommen, men visse sygdomme kan man dog få mange gange i sit liv. Tabet af immunitet skyldes, at virus ændrer sig. A‑influenza er et velkendt eksempel på en sådan sygdom, og dens variation og forekomst i det tyvende århundrede er veldokumenteret. Projektet tager udgangspunkt i denne sygdom og søger at bidrage til en forståelse af sammenhængen mellem genetiske ændringer i virus og udbredelsen af sygdommen, dens epidemiologi. Immunitet mod influenza hos en person giver partiel immunitet mod nærtstående varianter af virus. Denne vekselvirkning mellem varianter af virus har afgørende indflydelse på sygdommens epidemiologi, og projektet søger at klarlægge sammenhængen mellem virus's evolution og sygdommens forekomst. Disse teoretiske studier vil ‑ udover at give en forståelse af influenzas epidemiologi ‑ generelt bidrage til forståelsen af de genetiske og evolutionære aspekter af vekselvirkninger mellem værter og parasitter. Da parasitter ofte er en kilde til stor dødelighed i værtspopulationen, kan disse vekselvirkninger være meget betydningsfulde for en organismes udbredelse og for stabiliteten af dens lokale populationer.

 g. Evolution af planternes selv‑uforenelighedssystemer

Lektor Mikkel H. Schierup m. fl. Mange hermafroditiske plantearter besidder et genetisk selvuforenelighedssystem, der består af et enkelt genetisk locus med mange alleler. Genet for selvuforenelighed i sten‑kalkkarse, Arabidopsis lyrata , er tidligere identificeret, og >25 alleler er blevet sekventeret. Projektet søger at bestemme frekvens af allelerne i naturlige populationer på Island for at få større viden om systemets dynamik og relatere denne til forudsigelser fra evolutionære modeller. Samtidigt undersøges i kontrollerede krydsningsforsøg, hvorvidt visse alleler har fitness‑effekter tilknyttet, og parringsdynamikken i naturlige populationer undersøges gennem faderskabsanalyser. Sideløbende hermed fortsættes udvikling af populationsgenetiske modeller af systemet.

h. Associationskortlægning af "sygdoms‑gener"

Lektor Mikkel H. Schierup. I forbindelse med det humane genomprojekt er mere end 4 millioner genetiske markører identificeret og kortlagt. Dette har skabt stor interesse for og optimisme omkring muligheden for at kortlægge gener involveret i komplekse "folkesygdomme" (f.eks. kræft, diabetes, åreforkalkning) ved at sammenligne fordelingen af den enkelte markør mellem en gruppe af patienter og en gruppe af raske (såkaldt associationskortlægning). Et væld af metoder til denne opgave er derfor blevet foreslået. Projektets formål er at undersøge den genealogiske proces, der ligger til grund for, at det overhovedet er muligt at foretage associationskortlægning for gennem en bedre grundlæggende model at udvikle bedre metoder. Den genealogiske proces modelleres gennem coalescent‑teori. Det undersøges, i hvilken grad gen‑konversion har betydning for metoderne, herunder hvorledes man bør designe forsøg for at maksimere muligheden for at finde et sygdomsgen.

i. Bio‑informatik.

Professor Freddy Bugge Christiansen og lektor Mikkel H. Schierup deltager i Aarhus Universitets Center for Bioinformatik (BiRC), dannet som et samarbejde mellem Det Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet, med støtte fra Aarhus Universitets Forskningsfond. Inden for centret formaliseres afdelingens mangeårige samarbejde med Afdeling for Teoretisk Statistik og Datalogisk Institut. BiRC udbyder en kandidatuddannelse i bioinformatik for bachelorer i biologi, molekylær biologi, datalogi, matematik, statistik, medicin og beslægtede fag. BiRC er, med Mikkel H. Schierup som hovedansvarlig, involveret i evolutionær analyse af data fra grisegenomprojektet, herunder samling af genomet samt overførsel af viden fra grisen til mennesket gennem komparativ genomforskning.

j. 1) Evolution af sociale systemer, 2) Betydningen af indavl for genetisk variation og evolution af parringssystemer og 3) Seksuel selektion og seksuel konflikt

Postdoc Anne Katrine Bilde Kofoed m. fl. ad 1) Sociale edderkopper har udviklet et indavlet reproduktionssystem, hvilket er højst usædvanligt inden for dyreverdenen. Vi arbejder ud fra en hypotese, at fordele ved kooperativ adfærd opvejer potentielle genetiske omkostninger ved indavl. Denne hypotese undersøges inden for en slægt af edderkopper, Stegodyphus (Eresidae), som indeholder både solitære og "sociale" arter. Vi undersøger konsekvensen af indavl for fitness samt fordele og ulemper ved kooperativ adfærd i både solitære og sociale arter for at påvise faktorer, der driver selektion for kooperativ adfærd. ad 2) Vi undersøger den genetiske variation samt graden af polyandri i naturlige populationer med potentiale for indavl. Formålet er at undersøge dels om risiko for indavl medfører selektion for polyandri og dels om polyandri fører til øget genetisk variation i afkommet. ad 3) Vi undersøger co‑evolutionen mellem kønnene og betydningen for evolution af parringssystemer.

 k. Evolutionær zoomorfologi

Lektor Peter Funch m.fl.  Formålet er at forstå dyrerigets udviklingshistorie. Der fokuseres på mikroskopiske dyregrupper som ringbærere (Cycliophora), hjuldyr (Rotifera), Gnathostomulida og kæbedyr (Micrognathozoa). Dyrene indsamles fra hele verden, og holdes i kultur i laboratoriet. Observationer på levende dyr og lys‑ og elektronmikroskopi anvendes for at forstå opbygningen og funktionerne af forskellige organer og væv. Resultaterne fra sådanne undersøgelser af forskellige dyr sammenlignes for at finde fælles nedarvede træk (etablere homologier), som til sidst anvendes i en analyse af slægtskabsforholdene mellem grupperne. Igangværende forskning omfatter blandt andet: 1) Undersøgelse og beskrivelse af en ny art af ringbærer associeret den europæiske hummer; 2) Interaktioner mellem ringbæreren og dens vært: jomfruhummer; 3) Undersøgelser af muskulaturen hos Cycliophora; 4) Ferskvandsmosdyrs (Bryozoa) evolution 5) Ultrastrukturelle undersøgelser af kæbedyr (Micrognathozoa) fra Subantarktiske øer; 7) Populationsstudier af sydøstasiatiske dolkhaler. Projekterne gennemføres i tæt samarbejde med forskere i Danmark og udlandet.

 l. Økologiske, fysiologiske og adfærdsmæssige aspekter af byttevalg og fødekvalitet for insektædende rovdyr

Lektor Søren Toft m.fl. I laboratorieeksperimenter arbejdes der dels på at forstå, hvorfor nogle rovdyr har udviklet sig som fødespecialister, mens andre er generalister, dels på hvorfor specialister og generalister spiller en meget forskellig rolle i biologisk bekæmpelse af skadedyr. Studierne omfatter bl.a. dyrenes vækst, overlevelse og reproduktion i relation til fødens kvalitet, betydning af tillærte fødeaversioner for optimalt byttevalg samt fødekvalitetens betydning for predatorernes evne til at begrænse skadeinsekter, specielt bladlus. Disse undersøgelser suppleres med felteksperimenter, hvis formål er at fremme udnyttelsen af naturlige fjenders bidrag til bekæmpelse af bladlus i kornmarker.

m. Stikmygs udbredelse, bestandstæthed og habitattilknytning, især potentielle vektorer for arbovirus

Lektor emeritus Boy Overgaard Nielsen m.fl. Artsdiversitet og økologisk karakteristik af fluer og myg i dyrket og udyrket jord (sammen med ekstern lektor emeritus Lise Brunberg Nielsen).

Marin Økologi

VIP: Professor Katherine Richardson ‑ adjungeret professor, seniorforsker Daniel Joseph Conley, Afd. for Marin Økologi, Danmarks Miljøundersøgelser, Roskilde (1. juni 2003 ‑ 31. maj 2008). ‑ lektor Tomas Cedhagen, lektor Kurt Thomas Jensen, lektor Jørgen Hylleberg Kristensen (alderspensioneret pr. 31. oktober 2005), lektor Lars Chr. Lund‑Hansen, lektor Kim Nørgaard Mouritsen. ‑ forskningsassistent Lone Thybo Mouritsen.

Fondslønnede medarbejdere: 6 videnskabelige medarbejdere (3,11 årsværk).

Forskeruddannelse: 1 ph.d.‑grader, 4 ph.d.‑studerende (4 del B‑studerende).

Kandidatuddannelse: 23 kandidater, 23 specialestuderende.

Forskning

Den marine gruppe besidder som helhed en alsidig ekspertise indenfor emner relateret til pelagiske‑ og bentiske processer i havet, eksemplificeret ved organismer der spænder fra mikroalger til havpattedyr. Forskningen fokuserer på økologisk orienterede emner rettet mod identifikation af nøgleprocesser på forskellige organisationstrin (fra population til økosystem). Der kan således identificeres tre akser i afdelingens aktuelle forskningsaktiviteter:(1) På populationsniveauet forskes i processer, der genererer temporale og spatielle mønstre (dynamik og udbredelse) i en bred vifte af både bentiske og pelagiske organismer. Determinerende faktorer for rekrutteringsprocessen undersøges med udgangspunkt i modelorganismer blandt fisk og skaldyr, hvor der bl.a. fokuseres på samspillet mellem en række omgivelsesfaktorer og larveoverlevelse/udvikling. Parasitisme er en central proces blandt især kystnære invertebrater med et bestandskontrollerende potentiale. Her forskes i det dynamiske samspil mellem udvalgte patogene organismer og deres værtsorganismer (især fladorme hhv. skaldyr, krebsdyr og fugle).(2) Vedrørende biotiske samfund foregår der taxonomiske undersøgelser og biodiversitetsstudier af udvalgte invertebratgrupper (Bivalvia, Foraminifera, Trematoda), foruden undersøgelser af centrale samfundsstrukturerende faktorer og processer.(3) På systemniveauet tilstræbes en forståelse af struktur, funktion og dynamik af især pelagiale processer udsat for omgivelsesstress, eksempelvis klimaændringer og eutrofiering. Denne forskning omfatter bl.a. undersøgelser af fødekæder og fytoplanktonsamfund i relation til havstrømme og klimatiske forhold, og regimeskift i økosystemer med implikationer for fiskebestande som følge af antropogene forhold (overfiskning/eutrofiering).

Den marine gruppe er involveret i flere multidisciplinære forskningsprojekter med eksterne partnere og har også internt tværgående projekter mellem gruppens medarbejdere. Den fremadrettede forskningssatsning omfatter intensivering af aktiviteter indenfor områder som (1) klima, havstrømme og biota, (2) rekrutteringsprocesser hos fisk samt (3) populationsdynamiske og samfundsstrukturelle konsekvenser af parasit‑vært interaktioner, bl.a. i relation til klimaændringer. Hovedparten af Marin Økologi's medarbejdere vil desuden deltage i den forestående Galathea 3 ekspedition. Dele af afdelingens forskning udføres som et bidrag til EU Network of Excellence EUR‑OCEANS.

Forskningsprojekter ved afdelingen

Laboratorieleder Jens Tang Christensen arbejder med trofisk struktur i marine systemer og med biologiske signaler i sedimentkerner i relation til klimaforandringer. Igangværende forskningsprojekter: 1. Stabile isotoper som indikatorer for ændringer i fødekæder. I 2005 er der i den forbindelse undersøgt ændringer i trofisk niveau hos marsvin, som indikation på ændringer i Nordsøens fiskesamfund og der er påbegyndt studier af torsk. 2. Gelatinøs planktons rolle i kystnære havområder. En optisk sampler til studier på gopler er udviklet. 3. Sedimentkernestudier af biologiske forandringer i Limfjorden.

Lektor Peter Grønkjær arbejder med i individ‑baserede studier af sammenhængen mellem metabolisme, sultresistens og vækst hos marine fiskelarver (SNF, Sammen med ph.d.‑studerende Anders Bang.

Lektor Jørgen Hylleberg arbejder med cardiidernes funktionelle anatomi med henblik på analyse af systematikken i denne musligefamilie.

Lektor K. Thomas Jensen arbejder med marine bunddyrs økologi. Forskningen omfatter bl.a. emner som: makroparasitter i marine mellemværtsbestande, muslingers rekrutteringsøkologi, bestandsdynamik og vækst samt invasive arter. Eksternt støttede forskningsprojekter i beretningsperioden har omfattet: 1. Diversitet, økologi og værtseffekter af makro‑parasitter i skaldyr i kystzonen fra Skandinavien til Nordafrika. Projektet udføres i samarbejde med forskere fra en række lande og er bl.a. en del af et større fransk finansieret forskningsprogram. 2) En undersøgelse af dyrkningspotentialet af amerikansk knivmusling, der er en introduceret art i europæiske farvande, i samarbejde med Dansk Skaldyrcenter (finansieret af ’Direktoratet for FødevareErhverv’).

Lektor Lars Chr. Lund‑Hansens forskning er koncentreret omkring den fysik‑biologiske interaktion i det marine miljø generelt og specielt fordelingen og forekomsten af phytoplankton i forhold til de fysiske og optiske forhold i vandsøjlen. I et større FNU‑støttet forskningsprojekt har vi de sidste par år gennemført en undersøgelse af det phytoplanktonmaksimum, der findes i centrale Lille Bælt. Projektet har bl.a. vist, at dette maksimum forekommer på grund af intern hydraulisk kontrol, der er en særlig kraftig form for strømning, som opstår under særlige betingelser vedrørende strømhastigheder og lagdeling af vandsøjlen. Den kraftige strøm overfører kinetisk energi til vandsøjlen, hvorved vandet opblandes og næringssalte fra nedre lag transporteres op i den photiske zone, hvilken giver en øget produktion af phytoplankton i området med opblanding. Undersøgelser af phytoplanktonfordelinger foregår ligeledes ved den Færøske shelffront, der adskiller opblandede kystnære vandmasser fra lagdelte ydre vandmasser omkring Færøerne.

Lektor Kim Nørgaard Mouritsen er p.t. engageret i et forskningsprojekt med titlen: Parasitter, klimaændringer og biodiversitet: Parasit‑medieret klimaeffekt på diversiteten og strukturen af marine plante‑ og dyresamfund. Med fokus på det littorale økosystem og dets makroparasitter, er projekt's formål at dokumentere (1) at parasit‑vært systemer er følsomme overfor klimaændringer; (2) at parasitter kan strukturere naturlige dyre‑ og plantesamfund; (3) at den synergiske effekt af parasitisme og klimaændringer kan føre til betydelige ændringer af naturlige plante‑ og dyresamfunds struktur og diversitet. Projektet er finansieret af Carlsbergfondet og foregår i det væsentlige i samarbejde med professor Mads C. Forchhammer, DMU Roskilde, og professor Robert Poulin, Department of Zoology, University of Otago, New Zealand.

Professor Katherine Richardsons forskning fokuserer på struktur og funktion af pelagiske økosystemer med henblik på at opnå en bedre forståelse af, hvorfor biologisk produktion varierer mellem områder, og af hvordan naturlige og menneskeskabte miljøforandringer påvirker havets funktion. Forskningsgruppens aktiviteter omfatter bl.a. fysiologiske studier af fytoplankton, herunder bestræbelser på at finde molekylære markører, som kan afsløre næringsstatus af naturlige populationer, undersøgelser af miljøets indflydelse på artssammensætning i plankton‑samfundet, undersøgelser af miljøets (herunder det fysisk oceanografiske) påvirkning af produktionsforhold, og forsøg på at forklare årsager til de ændringer i strukturen af pelagiske økosystemer, der er blevet observeret gennem tid. Forskningen sker i samarbejde med tyske, skotske, polske og amerikanske forskere og er bl.a. støttet af bevillinger fra Det Frie Forskningsråd: "Consequences of weather and climate changes for marine and freshwater ecosystems (www.conwoy.ku.dk) og "Pelagic marine ecosystems: Control and Function". Katherine Richardson er leder af ét af de gennemgående projekter på den forestående Galathea 3 ekspedition, som omhandler det globale marine kulstof kredsløb. Forskningsgruppen samarbejder desuden med Danmarks Miljøundersøgelser og Nordjyllands, Viborg og Ringkøbing Amter om en analyse af historiske data fra Limfjorden med henblik på at danne grundlag for fremtidige målsætninger for området. Forskningsgruppen samarbejder endvidere med Vejle Amt om målinger af plankton‑algers primærproduktion i Horsens fjord.

 Forskningsassistenterne Mette Møller Nielsen og Anna Sofie Lousdal Freudendahl har arbejdet med udvikling af opdrætsmetoder til knivmuslinger under forskningsprojektet 'Dyrkning af amerikansk knivmusling ‑ Screening af potentialet for kommerciel kultivering'. Projektet er finansieret af FIUF og foregår i samarbejde med Dansk Skaldyrcenter.

Mikrobiologi

VIP: Professor Niels Peter Revsbech ‑ adjungeret professor, direktør Bo Barker Jørgensen (1. maj 1993 ‑ 31. maj 2008), Max‑Planck‑Institute for Marine Microbiology, Bremen, Tyskland, Rodney A Herbert (1. december 2005 ‑ 30. november 2010), University of Dundee, Scotland ‑ lektor Kai W. Finster, lektor Kjeld Ingvorsen, lektor Bente Aa. Lomstein, lektor Lars Peter Nielsen, lektor Andreas Schramm.

Fondslønnede medarbejdere: 6 videnskabelige medarbejdere (3,20 årsværk), 1 teknisk‑administrativ medarbejder (0,25 årsværk).

Forskeruddannelse: 4 ph.d.‑grad, 6 ph.d.‑studerende (2 del A‑studerende, 4 del B‑studerende).

Kandidatuddannelse: 9 kandidater, 19 specialestuderende.

Forskning

Bakterier ‑ små organismer med stor betydning for klodens liv. Bakteriernes rolle i naturlige og menneskeskabte økosystemer: De første primitive bakterier og dermed liv opstod for næsten 4.000.000.000 år siden, og det varede formentligt et par milliarder år, før de fik selskab af de første eukaryote organismer. Lige siden livet opstod, har bakterier været yderst aktive i klodens stofkredsløb, og alle dyr og planter i den moderne verden er afhængige af den bakterielle stofomsætning. Atmosfærens indhold af ilt skyldes således fotosyntese hos blågrønalger (cyanobakterier), der også indgår i symbioseforhold med planter (kloroplaster!) og dyr. Mange dyr er stærkt afhængige af mikrobielle samfund i fordøjelseskanalen, og drøvtyggernes evne til at kunne omsætte cellulose skyldes således et samfund af forgærende mikroorganismer, der omsætter cellulosen til karboxylsyrer, metangas og mikrobiel biomasse. Evolutionen har resulteret i bakterier, der kan leve i ekstreme miljøer såsom kogende vand, ætsende sure mineslagger og mættet saltlage. Bakteriers evne til hurtig evolution bevirker endog, at de i løbet af få år udvikler evne til at nedbryde mange af de kunstige stoffer, som vi mennesker spreder i naturen. Bakterier og deres stofskifteprodukter har en central betydning i vores hverdag, og med bioteknologiens rivende udvikling vil deres betydning blive endnu større i fremtiden. Bakteriers helt centrale rolle for biosfærens tilblivelse, stabilitet og fremtidige udvikling understreger, at et detaljeret kendskab til bakteriernes rolle og mangfoldighed er afgørende for vores forståelse af disse fundamentale sammenhænge og for en bæredygtig udnyttelse af jordens biotiske og abiotiske ressourcer. Sammensætningen af afdelingens medarbejderstab afspejler de fagområder, som vi anser for væsentlige for dels at kunne udforske bakteriers rolle i naturen, dels for at kunne tilbyde undervisning over en bred front indenfor mikrobiologien. Overordnet dækker vi følgende forskningsfelter: 1) isolering og fysiologiske studier af aerobe og anaerobe bakterier, 2) populations‑ og aktivitetsstudier ved hjælp af dyrkningsuafhængige molekylære metoder (kloning, FISH, DGGE), 3) fordeling af bakterielle processer i mikroskala, 4) transformation af organiske og uorganiske kvælstofholdige stoffer. Vi tilstræber at integrere disse fagområder i forskningsprojekter, som involverer flere af afdelingens medarbejdere ‑ ofte i tæt samarbejde med forskere i ind‑ og udland.

Igangværende projekter ved forskergruppen:

Diagenese og konservering af aminosyrer og proteiner i marine sedimenter.

Lektor Bente Aa. Lomstein: Det overordnede formål med projektet er at forstå det organiske kulstofkredsløb i havbunden med henblik på oprindelsen af det begravede organiske stof og reguleringen af det organiske stofs nedbrydning. I det ansøgte projekt er det specifikke formål at undersøge den diagenetiske status af aminosyre‑ og proteinpuljen i havbunden (dvs. hvor nedbrudte disse puljer er), samt bakteriers betydning for begravelse af organisk stof. Visse proteine aminosyrer sidder komplekst bundet i skaller fra kiselalger, hvilket resulterer i, at de nedbrydes langsommere end aminosyrer og proteiner, som er opløst i cellerne. Ændringer i den relative forekomst af disse aminosyrer med stigende dybde i havbunden (stigende alder af det organiske materiale) kan således benyttes som indikatorer for, hvor nedbrudt det organiske stof er i en given dybde i havbunden. Da peptidoglykan, som sidder i bakteriers cellevægge, indeholder unikke D‑aminosyrer, kan analyser af disse anvendes til at spore en bakteriel oprindelse. Samtidigt med at D‑aminosyrer dannes af bakterier, forekommer der en meget langsom kemisk dannelse af D‑aminosyrer ved racemisering af L‑aminosyrer. En adskillelse af de to kilder til D‑aminosyrer er mulig ved detaljerede geokemiske analyser af aldersbestemte lagserier i havbuden. Gennem et nationalt samarbejde med Jørgen Bojesen‑Koefoed og internationalt samarbejde med Bo Barker Jørgensen, Max Planck Instituttet for Marin Mikrobiologi i Bremen, Nils Holm, Stockholms Universitet og Arthur Spivack, University of Rhode Island, er det muligt at arbejde med dybe havbundskerner med uforstyrret lagdeling fra bl.a. Østersøen, Sortehavet, den peruvianske shelf, Kattegat, det østlige Stillehav og Perus margin og det nordøstlige Stillehav.

Biotilgængeligheden af opløst organisk materiale i marine sedimenter.

Lektor Bente Aa. Lomstein: Formålet med dette studium er at opnå information om biotilgængeligheden af opløst organisk materiale i marine sedimenter, samt betydningen af den bakterielle funktionelle diversitet for nedbrydningen. I havet er puljen af opløst organisk materiale vægtmæssigt 10 gange større end puljen af partikulært organisk materiale og 50 gange større end puljen af levende organismer. Den opløste organiske stofpulje er kun overgået af puljen af kerogener i sedimentære klipper og den er af sammen størrelsesorden som det totale CO ₂ indhold i atmosfæren. Den kemiske sammensætning af den opløste organiske stofpulje er imidlertid dårligt belyst, ligesom kendskabet til puljens specifikke nedbrydningsveje er mangelfuld. Resultaterne af undersøgelsen er således af stor betydning for forståelsen af de globale stofkredsløb. Projektet udføres i samarbejde med en studerende ved afdelingen.

Fysiologi og diversitet af sulfatreducerende bakterier i fjernvarmesystemer.

Lektor Kjeld Ingvorsen, forskningsadjunkt Kasper Urup Kjeldsen og forskningsassistent Lone Abildgaard. Et delprojekt inden for rammeprojektet CMS (Complex Microbial Systems), der finansieres af Statenes Teknisk‑Videnskabelige Forskningsråd. Formålet med delprojektet ved Mikrobiologi, Aarhus Universitet, er at undersøge bakteriediversiteten i udvalgte fjenvarmesystemer, hvor der trods ekstreme fysiske‑kemiske forhold udvikler sig en betydelig mikroflora i form af biofilm. Forekomst af bakterivækst i industrielle anlæg menes at være stærkt fremmende på korrosion og er derfor et uønsket fænomen. Der er stærke indikationer for, at biokorrosion især skyldes vækst af sulfatreducerende bakterier (SRB) i biofilm. Bakteriediversiteten (specielt SRB) i biofilm fra fjernvarmeværker undersøges ved hjælp af forskellige molekylærbiologiske og klassiske dyrkningsbaserede metoder. Ved hjælp af disse undersøgelser håber vi at kunne påvise en sammenhæng mellem metalkorrosion og forekomsten af bestemte typer af mikroorganismer. Eksterne samarbejdspartnere: Aalborg Universitet (Per Halkjær Nielsen); Teknologisk Institut (Birthe V. Kjellerup), University of Vienna, Austria (Michael Wagner).

Mikrobiel vækst og biocidresistens i industrielle systemer.

Lektor Kjeld Ingvorsen, forskningsadjunkt Kasper Urup Kjeldsen, forskningsassistent Lone Abildgaard. Dette forskningsprojekt udføres i samarbejde med Aalborg Universitet, Teknologisk Institut og en række danske industrivirksomheder i form af en Centerkontrakt (BioTekS, Center for Biofilm i Tekniske Systemer). Det multidisciplinære BioTekS‑program blev etableret med baggrund i de mange problemer der forårsages af mikrobiel vækst i industrielle anlæg. I mange anlæg er forekomsten af mikroorganismer uønsket eller direkte skadelig. Den udbredte brug af biocider har ofte ikke den ønskede effekt, da der hurtigt udvikles resistens over for disse. Forskningsprojektet har som et af hovedformålene at studere bakteriediversiteten i udvalgte industrisystemer (før og efter biocidbehandling) samt at identificere og karakterisere biocidresistente bakterier med henblik på at udvikle mere effektive bekæmpelsesmetoder.

Sulfatreduktion i procesvand på papirfabrik.

I sidste halvdel af 2005 igangsatte vi et nyt projekt på Maglemølle Papirfabrik med henblik på at studere diversiteten og aktiviteten af sulfatreducerende bakterier forskellige steder i produktions‑processen. Projektet har til formål at identificere de dominerende sulfidproducerende bakterier i systemet v. h. a. molekylærbiologiske metoder samt at undersøge muligheder for at begrænse H ₂ S‑dannelsen i systemet. Projektet på Maglemølle udføres af lektor Kjeld Ingvorsen, forskningsadjunkt Kasper Urup Kjeldsen i samarbejde med laboratoriechef Ole Knudsen (Dalum Papir A/S) og specialestuderende.

Overlevelse, aktivitet og diversitet af mikrobielle samfund i en Mars‑simuleringstank.

Lektor Kai Finster og lektor Bente Aa. Lomstein, lektor Per Nørnberg (Geologisk Institut), Jon Merrison (Institut for Fysik og Astronomi) og ph.d.‑studerende Aviaja Hansen. Projektet er finansieret af Forskningsrådet for Natur og Univers. Projektet har til formål at undersøge bakteriernes overlevelse under Mars‑lignende forhold. Disse undersøgelser vil bidrage til at belyse, under hvilke forhold bakterier vil være i stand at klare forholdene på Mars og dermed hjælpe til at anvise steder, hvor en søgen efter liv ville være lovende. Undersøgelser kombinerer mikrobiologiske teknikker, molekylære metoder og ratemålinger. Som model bruges arktisk permafrost jord fra Svalbard. Resultaterne bliver p.t. samlet til publicering.

Jernoksiderende og jernreducernede bakterier i en ferskvands jernkilde.

Lektor Kai Finster og ph.d.‑studerende Anne‑Mette Bruun. Ratemålinger, berigelser og klonbiblioteker. Desuden bestemmelse af jernmineralernes struktur. Samarbejde med Palle Gunnlaugsson, Institut for Fysik og Astronomi, og Per Nørnberg, Geologisk Institut, begge Aarhus Universitet, samt Michael Friedrich, Max‑Planck Institut für Terrestrische Mikrobiologie‑Marburg, Tyskland.

Diversitet af bakterier i permafrostjord.

Projektet udføres i samarbejde med lektor Bente Aa. Lomstein og adjungeret professor Rodney Herbert, Scotland, og involverer en specialestuderende og en ph.d.‑studerende. Resultaterne bliver pt. samlet til publicering.

Mikrobielle samfund i en 2.2 km lang borekerne fra Chesapeak Bay impaktkrateret.

Projektet er lige påbegyndt og udføres i af lektor Bente Aa. Lomstein i samarbejde med Charles Cockell (Open University, Milton Keynes, UK). Dette projekt, som er det første af sin art, har til formål at studere diversiteten og funktionen af mikrobielle samfund i undergrunden af et impaktkrater ‑ en struktur som blev dannet ved sammenstød mellem Jorden og en meteorit eller komet. En detaljeret mikrobiologisk undersøgelse af denne hidtil uudforskede habitattype vil øge vores viden om mikroorganismernes udbredelse i undergrunden, om deres diversitet og funktion og mere overordnet om grænserne for liv. Projektet er lige startet.

Diversitet af bakterier i kyllingetarmen.

Lektor Kai Finster og ph.d.‑studerende Lotte Bjerum. Primært et molekylært studie af diversiteten i tyndtarmen og blindtarmen. Projektet gennemføres ved Danmarks Fødevareforskning (Karl Pedersen) i samarbejde med Foulum (Ricarda Greuel).

Impact of nutrition on the occurrence and a‑toxin production of Clostridium perfringens in broiler chickens evaluated by molecular methods.

Lektor Andreas Schramm, lektor Kjeld Ingvorsen og ph.d.‑studerende Lone Abildgaard. Formålet med dette projekt er at udvikle molekylære metoder til at undersøge tilstedeværelse af C. perfringens samt dens toksindannelse i tarmkanalen hos slagtekyllinger. Metoderne skal dernæst anvendes til en vurdering af forskellige fodringsstrategiers effekt på C. perfringens' vækst og skadevirkninger. Projektet gennemføres hos DJF i Foulum (projektvejleder Ole Højberg og Ricarda Engberg).

Mikrobielle transformationer af kvælstof, kulstof og svovl i et ikke‑forurenende akvakultur‑biofilter ‑ et modelsystem til simulering af et eutroft, nitratforurenet marint miljø

Lektor Andreas Schramm, lektor Lars Peter Nielsen og ph.d.‑studerende Bärbel Krieger, gæst fra Universitetet i Bayreuth, Tyskland. Formålet med vores delprojekt er at identificere de bakterier, som er ansvarlige for kvælstoffjernelsen i biofilteret og studere deres aktivitet og økofysiologi. Et andet formål med projektet er at undersøge hvilke faktorer, der har størst betydning for stabiliteten og rensningseffektiviteten af biofiltret. Projektet udføres i samarbejde med forskere i Tyskland og Israel og finansieres af "German‑Israeli Foundation for Research and Development" samt en startbevilling fra Det Naturvidenskabelige Fakultet ved Aarhus Universitet.

Symbiotiske bakterier i nephridier hos regnorme: evolutionære og funktionelle aspekter af symbiose.

Lektor Andreas Schramm og ph.d.‑studerende Marie Braad Lund i samarbejde med professor Martin Holmstrup (DMU). Regnormenes nephridier (ekskretionsorganer) indeholder høje koncentrationer af symbiontiske Acidovorax‑lignende bakterier. Disse bakterier, som ved forplantningen overføres til næste generation, synes at være tæt knyttet til deres vært i et forhold, der betegnes som "cospeciation". Hovedformålet med projektet er at forsøge at påvise eksistensen af en sådan cospeciation samt undersøge, om de symbiotiske bakterier er proteolytisk aktive i værtsorganismens nephridier. Projektet udføres i samarbejde med forskere i USA og Tyskland og finansieres af en rammebevilling fra Forskningsrådet for Natur og Univers.

Bakteriel sporing af fækal drikkevandsforurening.

Professor Niels Peter Revsbech, lektor Andreas Schramm og postdoc Aaron Saunders. Projektet udføres i samarbejde med forskere fra Ålborg Universitet, Danmarks Tekniske Universitet og Teknologisk Institut som en del af Innovationskonsortiet "Overvågning og begrænsning af mikrobiel vækst", der finansieres af Ministeriet for Teknik, Videnskab og Udvikling. Hovedformålet med projektet er at udvikle og evaluere molekylære metoder til påvisning af fækal forurening af drikkevand. Vores arbejde er fokuseret på detektion af strikt anaerobe fækale Bakteroides‑arter, som forefindes i langt højere antal (ca. 1000 gange) i fæcesmateriale end Escherichia coli, der normalt benyttes som indikatororganisme for fækal forurening af drikkevand.

Benthic invertebrate guts as "mobile microsites" in sediments:

Hot spots for denitrification and N ₂ O production? Lektor Andreas Schramm and postdoc Peter Stief. This project investigates the effect of the gut microenvironment of sediment‑dwelling invertebrates (e.g. larvae of the red midge Chironomus plumosus) on ingested sediment microbes, in particular on denitrifying bacteria; the central hypothesis is that denitrification is induced in sediment bacteria upon digestion into the gut which results in the emission of N ₂ O and N ₂ from the animals. The project is funded by an EU Marie Curie Intra European Fellowship to Peter Stief.

Diversity and activity of ammonia‑oxidizing and denitrifying bacteria in the rhizosphere of aquatic macrophytes.

Lektor Andreas Schramm and postdoc Martina Herrmann. Various aquatic macrophytes are known to impact sediment nitrogen cycling by the release of oxygen and organic carbon from their roots; whether that phenomenon also affects microbial community structure in the rhizosphere is currently unknown and the goal of this study. Focus is on ammonia‑oxidizing and denitrifying bacterial populations. The project is funded by a Postdoctoral stipend of the German Research Foundation (DFG) to Martina Herrmann

Biofilm i luftfiltre.

Lektor Lars Peter Nielsen, lektor Andreas Schramm, ph.d.‑studerende Susanne Juhler og professor Niels Peter Revsbech. Fjernelse af lugt og ammoniak fra industrier og svinestalde kan foregå ved, at ventilationsluften passerer gennem filtre med bakteriebelægning, såkaldte biofilm. Biofilmene i filtrene fungerer under ekstreme belastninger med ammonium, nitrit og organiske syrer, og vi studerer, hvordan bakteriesammensætningen afhænger af de aktuelle forhold. Der bliver samarbejdet med industripartnere om at optimere driften af filtrene.

Gasafgivelse fra gyllebeholdere.

Lektor Andreas Schramm, lektor Lars Peter Nielsen og professor Niels Peter Revsbech. Afgivelse af lugtstoffer og drivhusgasserne metan og måske også lattergas fra gyllebeholdere er et stort problem i Danmark også globalt. I samarbejde med Statens Jordbrugsforskning er der derfor startet et projekt, hvor det undersøges hvorledes mikroskala‑kemiske forhold og fordeling af mikroorgansimer påvirker gasafgivelsen.

Udvikling af biosensorer samt brug af disse til miljøundersøgelser og monitering.

Professor Niels Peter Revsbech. Gennem de sidste 10 år er der ved Biologisk Institut blevet udviklet velfungerende biosensorer for nitrat, nitrit og metan. Desuden har vi en biosensor for kortkædede fede syrer under udvikling, som vi allerede har demonstreret i en ikke‑langtidsstabil mikroversion. Vi arbejder med at forbedre de eksisterende sensorer, bl.a. gennem brug af nye bakteriekulturer. I løbet af 2005 er det lykkedes at isolere en kulde‑tolerant bakterie fra en grønlandsk jernkilde, der nu gør det muligt at bruge nitrat‑biosensorer ned til 0 ^o C.

Svovl‑ og nitrattransporterende bakteriers økologi og diversitet.

Lektor Lars Peter Nielsen, lektor Andreas Schramm, professor Niels Peter Revsbech og ph.d.‑studerende Signe Ingvardsen. Vi viste for få år siden, at de ofte kolossalt store svovlbakterier i ordenen Beggiatoales kan akkumulere nitrat i interne væskevakuoler, hvor koncentrationen kan være op til 100.000 gange højere end i vandet udenfor. Deres transport af nitrat og svovl op og ned i sedimenter kan således spille en betydelig rolle for omsætningen og miljøet i havbunden. Samtidig har vi observeret markante mønstre i udbredelsen af forskellige arter og morfologiske typer. Sammen med forskere fra Danmarks Miljøundersøgelser og universiteter i Tyskland, Japan og Chile, arbejder vi videre med integrerede undersøgelser af disse organismers diversitet, økologi og metabolisme.

Anammox og anden kvælstofomsætning i sedimenter.

Lektor Lars Peter Nielsen, lektor Andreas Schramm og professor Niels Peter Revsbech. I samarbejde med DMU analyserer vi forskellige miljøer for anammox processen, hvor ammonium og nitrit reagerer med N ₂ som produkt, og sammenligner med kemi og øvrige kvælstofomsætningshastigheder i de mikromiljøer, hvor processerne foregår. Det har vist sig, at bl.a. sedimenter for Randers Fjord har en betydelig N ₂ produktion ved anammox. På globalt plan ser det ud til at anammox processen, der først blev opdaget i 1992 og for første gang påvist i naturen i år 2001, kan være lige så vigtig som denitrifikation til at fjerne bundet kvælstof fra akvatiske økosystemer.

Vedhæftning af bakterier og udvikling af antibakterielle overflader.

Professor Niels Peter Revsbech, professor Flemming Besenbacher (iNANO) og postdoc Rikke Louise Meyer. Kontaminering af fødevarer under produktionen kan skyldes bakterier som hæfter sig til overfladen af produktionsudstyret og derfor er svære at fjerne under almindelig rengøring. I et samarbejde mellem Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO), Biologisk Institut, og Teknologisk Institut har vi startet et projekt, som har til formål at identificere og studere de mekanismer, bakterier bruger til fasthæftning til overflader, samt at udvikle nye antibakterielle overflader baseret på nanoteknologi.

Plantebiologi

VIP: Samarbejdsprofessor: Erik Jeppesen, Danmarks Miljøundersøgelser ‑ lektor Tom Vindbæk Madsen, lektor Hans Brix Nielsen, lektor Birgit Olesen, lektor Hans‑Henrik Schierup, lektor Esbern Warncke ‑ amanuensis Jens Bagger.

Fondslønnede medarbejdere: 1 videnskabelig medarbejder (1,00 årsværk), 1 teknisk‑administrativ medarbejder (0,58 årsværk).

Forskeruddannelse: 5 ph.d.‑studerende (1 del‑A‑studerende, 4 del‑B studerende).

Kandidatuddannelse: 16 kandidater, 5 specialestuderende.

Forskning

Det overordnede forskningstema for forskergruppen er botanisk økofysiologi, dvs. planters tilpasninger til og samspil med det omgivende miljø. Hvorfor gror en given plante, hvor den gør? Hvordan overlever den i det miljø, den gror i? Og hvordan påvirker den omgivelserne? Økofysiologien søger at finde kausale mekanistiske forklaringer på spørgsmål som disse ved (a) at studere planters tilpasninger til ‑ og respons på ‑ det omgivende miljø; (b) at undersøge samspillet mellem planter indbyrdes og mellem planter og det omgivende miljø; og (c) ved at opstille forklaringsmodeller for planters form og funktion. Økofysiologien søger at forklare planters udbredelsesmønstre i naturen og er basis for planternes evolution. Desuden er økofysiologien baggrund for at kunne forudsige fremtidige ændringer i økosystemers struktur og funktion som respons på naturlige eller menneskeskabte ændringer i miljøet. Den økofysiologiske forskning foregår på alle organisationsniveauer og betjener sig af teori og metodik fra det molekylære og biokemiske niveau ‑ over celle og individniveau ‑ til population og økosystem niveau.

Gruppens forskning dækker alle fotoautotrofe organismegrupper, men fokuserer især på vand‑ og sumpplanters tilpasninger og responsmønstre. Vand‑ og sumpplanter vokser i overgangen mellem det terrestriske og det akvatiske miljø i en zone, der er karakteriseret ved stor rumlig og temporær variation. Tilpasningspotentialet inden for gruppen af vand‑ og sumpplanter er derfor stor og større end den diversitet, der findes hos terrestriske planter. Komparative studier inden for gruppen af akvatiske planter og mellem akvatiske og egentligt terrestriske planter kan derfor med stor styrke anvendes til at underbygge generelle hypoteser om planters respons på og tilpasninger til miljøet. Forskningen er grundvidenskabelig, men indeholder elementer af strategiske og anvendte aspekter. Gruppen har nationalt forskningssamarbejde med Københavns Universitet, Roskilde Universitetscenter, Syddansk Universitet samt Danmarks Miljøundersøgelser og Danmarks Fiskeriundersøgelser og internationalt samarbejde med grupper fra bl.a. USA, New Zealand, og Spanien.

Igangværende forskningsprojekter:

a: Undervandsvegetationens betydning for stofomsætning og stabilitet i blødvandede søer

Lektor Tom Vindbæk Madsen i samarbejde med lektor Frede Østergaard Andersen, Syddansk Universitet. Blødvandede og næringsfattige søer er en sjælden søtype med en særegen undervandsvegetation. Vegetationen er usædvanlig følsom overfor såvel eutrofiering som fysisk forstyrrelse, og planterne spiller formodentlig en central rolle for energiomsætningen og næringsudvekslingen imellem vand og sediment og hermed i disse økosystemers generelle funktion. Den specielle undervandsvegetation lukker imidlertid også næringsstofkredsløbet og er derfor med til at stabilisere søerne og fastholde dem som næringsfattige, klarvandede og attraktive naturtyper. Projektet undersøger de overordnede økologiske mønstre i de blødvandede søers littoralzone i naturlige og manipulerede systemer. De naturlige systemer danner baggrund for surveys, hvor vigtige karakteristika ved vegetationen kan sammenholdes med plantefordelende miljøparametre som lys, næringsforhold, vandkemi og substratforhold; mens de manipulerede systemer danner grundlag for in situ eksperimenter, hvor det testes, hvad f.eks. CO ₂ tilgængelighed og næringsstoffer betyder for sø‑økosystemets energiomsætning og stabilitet.. Projektet er støttet af Statens Naturvidenskabelige Forskningsråd.

 b: Planters tilpasning til ressourcebegrænsning ‑ fra individ til population

Lektor Birgit Olesen og lektor Tom Vindbæk Madsen. Projektet har som et formål at undersøge betydningen af fysiologiske og morfologiske tilpasninger til lys og uorganisk kulstof for den samlede tilpasningsmæssige kapacitet hos vandplanter med forskellig vækststrategi. Yderligere undersøges samspillet og synergien mellem vandplanters tilpasninger på individ og bestandsniveau for derigennem at belyse mekanismer, der regulerer bestandenes fysiske størrelse og struktur under naturlige vækstbetingelser. Projektet finansieres af Forskningsrådet for Natur og Univers.

 c: Skjern Å, historie, arkæologi, socioøkonomi, politologi og dynamiske biologiske processer i retableringsfasen

Lektor Hans‑Henrik Schierup. Tværvidenskabeligt projekt, hvor Biologisk Institut, som også er koordinator for det samlede projekt, indgår med en række delprojekter til belysning af konsekvenserne af vandmætning/vanddækning af de tidligere veldrænede og dyrkede engområder i Skjernå‑dalen. Plantebiologi (lektor Hans‑Henrik Schierup, lektor Hans Brix, lektor Birgit Olesen, forskningsadjunkt Tenna Riis og laboratorieleder Bent Lorenzen) undersøger kulstofakkumulering/frigivelse i de vandmættede jorde sammenlignet med de endnu drænede/dyrkede områder, autoøkologi hos Vandranke (Luronium natans) og interaktionen mellem næringssalte og salinitet på havgræssers vækst i Ringkøbing Fjord. Projektet støttes af Århus Universitets Jubilæumsfond.

 d: Planters spredning og kolonisering i vandløb

Forskningsadjunkt Tenna Riis. Hovedformålet med projektet er at klarlægge mekanismerne bag spredning og kolonisering hos vandløbsplanter, og hvorledes disse påvirker vegetationens diversitet, fordeling og hyppighed i kulturpåvirkede såvel som naturlige vandløbssystemer. Yderligere belyses den overordnede betydning af spredning og kolonisering for planters tilstedeværelse og hyppighed i naturen. Projektet er finansieret af Statens Naturvidenskabelige Forskningsråd.

 e. Klonspecifikke forskelle hos tagrør (Phragmites australis): økofysiologi, genetik og spredningsevene.

Lektor Hans Brix i samarbejde med lektor Mats Gustafsson og laboratorieleder Jane Frydenberg. Tagrør er den største vildtvoksende græsart i Danmark og har på det nærmeste kosmopolitisk udbredelse. Phragmites er en klondannende plante, og indenfor arten findes stor genetisk variabilitet. Herunder er der stor variation i genomets størrelse. En lang række forskellige ploidiniveauer er blevet konstateret (3x, 4x, 6x, 7x, 8x, 10x, 11x og 12x), og derudover er der stor variation i mængden af DNA indenfor det samme ploidiniveauer. Formålet med projektet er at undersøge klonspecifikke forskelle i tagrør med henblik på at identificere og kvantificere egenskaber af betydning for artens forskellige vækstdynamik i forskellige miljøer. Kan klonbetingene forskelle forklare artens tilbagegang i Europa? ‑ og artens aggressive invasion i Nord Amerika? Udgangspunktet for undersøgelserne er primært afdelingens store levende samling af ca. 250 kloner af tagrør fra hele verden. Projektet er støttet af forskningsrådet for Natur og Univers.

 f. Biokompleksitet og forstyrrelser i vandløbsøkosystemer

Llektor Tom Vindbæk Madsen i samarbejde med forsker Annette Baattrup‑Pedersen og seniorforsker Nikolai Friberg, Danmarks Miljøundersøgelser. Projektet er finansieret af Forskningsrådet for Natur og Univers.

 g. Fotoinhibering hos vand‑ og sumpplanter

Lektor Tom Vindbæk Madsen i samarbejde med lektor Søren Laurentius Nielsen, Roskilde Universitetscenter. Projektet er finansieret af Carlsbergfondet.

 h. Fosforfældning i bundfældningstanke

Lektor Hans Brix. Projektets formål er at teste og udvikle en ny og simpel metode til at fjerne fosfor fra husspildevand i det åbne land, således at disse kan opfylde P‑renseklasserne (OP og SOP). Princippet i metoden er, at der til bundfældningstanken doseres et fældningskemikalie i ganske små mængder, som vil reagere med spildevandets indhold af fosfor og fælde ud som slam i bundfældningstanken. Projektet er støttet af Århus og andre kommuner.

 i. Udvikling af et undervisningscurriculum i lavteknologisk spildevandsrensning for universiteter i Kina og Vietnam

Lektor Hans Brix. Projektet vil udvikle undervisningsmateriale og gennemføre undervisningsforløb i lavteknologisk spildevandsrensning ved to tekniske universiteter i henholdsvis Kina og Vietnam. Formålet er kapacitetsopbygning ved de involverede universiteter og øget internationalt samarbejde. Projektet gennemføres i samarbejde med universiteter i Gembloux (Belgien), Hanoi (Vietnam) og Mianyang (Kina). Projektet er finansieret af EU's ASIA‑LINK program.

 j. Play with Water

Lektor Hans Brix. Formidling af økologiske principper inden for vandbehandling og forvaltning af naturen til folkeskoler med henblik på at øge interessen for naturvidenskab. Projektet vil udvikle teste undervisningsopstillinger og materiale der kan bruges til at tilegne eleverne en større forståelse for naturens biologiske kredsløb og muligheden for grøn rensning og genanvendelse af spildevand. Projektet udføres i samarbejde mellem universiteter, folkeskoler og virksomheder i Schweiz, Slovenien, Norge, Tyskland, Sverige og Danmark. Projektet er finansieret af EU's 6. rammeprogram.

Systematisk Botanik

VIP: Professor Henrik Balslev ‑ lektor Anders Barfod, lektor Finn Borchsenius, lektor Mats H. G. Gustafsson, lektor Ivan Nielsen, lektor Benjamin Øllgaard ‑ undervisningsadjunkt Jens H. Petersen (18,5 timer pr. uge).

Fondslønnede medarbejdere: 6 videnskabelige medarbejdere (4,64 årsværk) ‑ 1 teknisk‑administrativ medarbejder (0,25 årsværk).

Forskeruddannelse: 2 ph.d.‑grader, 5 ph.d.‑studerende (1 del‑A studerende, 4 del‑B studerende).

Kandidatuddannelse: 12 kandidater, 14 specialestuderende.

Igangværende forskningsprojekter

Biodiversitet og makroøkologi. Gruppens forskning omhandler kortlægning af mønstre i den biologiske mangfoldigheds udbredelse og udforskning af de processer, der skaber og forandrer den. Specielt forsøger vi at forstå, hvordan naturens mangfoldighed er opstået, og hvordan den vedligeholdes eller forarmes af naturlige eller menneskeskabte processer. Gruppens forskning omfatter den klassiske form af biodiversitetsforskningen, dvs. taxonomien, som beskriver og navngiver organismer som en nødvendig forudsætning for studiet af evolutionære mønstre og biologiske processer. Ved sammenlignende analyse af molekylære og morfologiske karakterer på tværs af udvalgte plantegrupper, er vi i stand til at fremsætte velunderbyggede hypoteser om afstamningsforhold. Resultaterne af disse slægtskabsanalyser præsenteres typisk i form af stamtræer og danner grundlag for overordnede inddelinger af planterne. Gruppen arbejder desuden biogeografisk med organismernes udbredelse i relation til den geologiske historie, og ser bl.a. på hvordan kontinentpladernes forskellige positioner igennem tiden har begrænset eller muliggjort biologiske udbredelsesprocesser. I den forbindelse bestemmes den evolutionære hastighed på stamtræerne med molekylære ure som kalibreres med fossiler af kendt alder ‑ et område som gruppen er på vej ind i. Som en følge af den taxonomiske forskning har gruppens medlemmer igennem årene oparbejdet ekspertise inden for udvalgte plantegrupper så som karsporeplanter, ingefærplanter, græsser, palmer, bælgplanter og perikonfamilien.

 Lige siden afdelingens grundlæggelse har der været en kraftig fokus på tropiske økosystemer, især fordi de mest interessante problemstillinger inden for biodiversitet passende kan studeres i høj‑diverse områder, som ofte er sammenfaldende med de fattigste egne af verden. I øjeblikket er vi engageret i projekter i Ecuador/Bolivia, Thailand/Malaysia, Vietnam og Burkina Faso/Senegal. Vi er stærkt engageret i de lokale forskningsmiljøers udvikling og indgår i kapacitetsopbygningsprojekter i flere af de nævnte lande.

 Opbygningen og vedligeholdelsen af en videnskabelig plantesamling har været og er til stadighed en vigtig forudsætning for denne forskning. Der er lagt et stort arbejde i elektronisk registrering af plantesamlingerne og udvikling af en række databaser med både tekst og billeddata. I de senere år har vi været tæt knyttet til det international GBIF samarbejde (Global Biodiversity Information Facility, www.gbif.org) og dets danske afdeling (DanBIF, www.danbif.dk). Samlingerne indgår således i et verdensomspændende netværk for fri udveksling af biodiversitetsdata over nettet. Traditionelt blev den taxonomiske forskning udgivet i monografier, men de seneste år har set fremadskuende tiltag, som benytter informationsteknologiske redskaber til at gøre taxonomisk information tilgængelig for alverdens forskere. Gruppen bidrager med forskellige eksperimenterende aktiviteter inden for dette spændende felt, som betegnes web‑taxonomy.

Gruppens makroøkologiske forskning modellerer tempererede og tropiske skovplanters udbredelse i tid og rum og undersøger blandt andet, hvordan samspillet mellem økologiske og historiske faktorer bestemmer arternes udbredelse og diversitetsmønstre. Nogle af de spørgsmål der søges besvaret er, hvilke konsekvenser en global temperaturstigning vil have for Nordeuropas træflora, eller hvor vigtig det nuværende klima er i forhold til udbredelsesprocesser og for fordelingen af diversitet på det sydamerikanske kontinent.  Endelig beskæftiger flere af gruppens medlemmer sig med etno‑økologisk forskning, som omhandler oprindelige folkeslags viden om biodiversitet. Gennem projekter i Vestafrika, det vestlige Sydamerika og Sydøstasien har vi opnået indsigt i, hvordan traditionel viden kan spille sammen med moderne forskningsbaseret viden i de pågældende områders udvikling. Emnet bliver mere og mere aktuelt, efterhånden som presset på jordens naturressourcer øges, og behovet stiger for forvaltningsstrategier, som kan sikre en bæredygtig udnyttelse af naturgrundlaget.

Zoofysiologi

VIP: Professor Tobias Wang Nielsen, professor Roy E. Weber ‑ docent Hans Gesser ‑ lektor Erik Baatrup, lektor Mark Bayley, lektor Jørgen Mørup Jørgensen, lektor Gunnar Lykkeboe (fratræder pr. 30. juni 2005), lektor Bertel Møhl (fratræder pr. 31. januar 2006), lektor Hans Malte Nielsen, lektor Mogens Gissel Nielsen.

Fondslønnede medarbejdere: 8 videnskabelige medarbejdere (4,33 årsværk), 1 teknisk‑administrativ medarbejder (0,36 årsværk).

Forskeruddannelse: 6 ph.d.‑studerende (6 del‑B studerende).

Kandidatuddannelse: 10 kandidater, 30 specialestuderende.

Igangværende forskningsprojekter

Zoofysiologi handler om, hvordan dyr fungerer, og hvorfor de fungerer, som de gør. Et centralt formål er at belyse de mekanismer, der sætter organismer i stand til at interagere med det omgivende miljø og opretholde livsfunktionerne under svingninger i miljøforhold (f.eks. temperatur, luftfugtighed, ilttilgængelighed, salinitet og hydrostatisk tryk).

Forståelsen af disse mekanismer er af basalvidenskabelig interesse og giver indsigt i arternes udbredelse og evolution. Desuden er den en essentiel basis for en række anvendte discipliner, som lægevidenskab (hvor dyrearter med specifikke tilpasninger i stigende grad benyttes som "modelorganismer"), husdyrbrug, fiskeopdræt og toksikologi.

Zoofysiologisk forskning ved Aarhus Universitet har en stærk international profil, og forskningen er decideret integrativ. Studierne tager således udgangspunkt i økofysiologiske problemstillinger, der omhandler dyrs tilpasninger til miljøforhold, hvor fysiologiske mekanismer udforskes på organ‑, celle‑ eller molekylært niveau.

Den integrative indfaldsvinkel indebærer benyttelse af et bredt spektrum af eksperimentelle teknikker, som sikres igennem et tæt samarbejde internt samt med adskillige nationale og internationale institutioner. Imens de organismefysiologiske og toksikologiske undersøgelser benytter computerbaserede systemer, som tillader opsamling og behandling af store datamængder indsamlet fra minimalt stressede og kronisk instrumenterede dyr, anvender de molekylærfysiologiske studier avancerede biokemiske teknikker såsom 'site‑directed' mutagenese. Ud over forskningen under kontrollerede laboratoriebetingelser, udføres i stigende grad undersøgelser på fritlevende dyr ‑ i særdeleshed inden for biosonarforskningen, der har strakt sig over feltstudier fra små dyr til kaskelotter (med en kropsvægt på 50 tons), hvor nye teknikker er udviklet til studier af tandhvalers biosonar og svømmeadfærd ved neddykning til store havdybder. Der udvikles desuden telemetriske systemer til langtidsmonitering af hjertefrekvens, blodgennemstrømning og blodtryk hos forskellige dyr.

Den igangværende zoofysiologiske forskning kan beskrives under forskellige temaer:

 (1) Fysiologisk akustik/sansefysiologi

Lektor Jørgen Mørup Jørgensen, Steno‑stipendiat Peter Teglberg Madsen, postdoc Magnus Wahlberg, lektor Bertel Møhl. Den sansefysiologiske forskning strækker sig fra sidelinjeorganets anatomi, evolution og ontogeni, over kemoreceptorers fysiologi og følsomhed for tungmetalbelastning, til fysiologisk akustik med fokus på biosonar. Aktuelle emner omfatter påvisning af turn‑over af hårceller i det indre øre hos myrepindsvin, flagermus og mus, struktur og funktion i hvirveldyrenes kemosensoriske organer.

 Den bioakustiske forskning er fokuseret på, hvordan fritlevende tandhvaler producerer og bruger lyd til at ekkolokalisere byttedyr under dyk til dybder ned til 1 km. De anvendte teknikker er dels hydrofon‑arrays (fiberoptiske og/eller multiple, GPS‑synkroniserede fartøjer med hydrofoner), dels akustiske målepakker, der fastgøres på dyrene med sugekopper. Hydrofon‑arrays bruges til kvantificering af de lyde, hvalerne udsender (specielt retningsvirkning), medens målepakkerne giver kvantitative data for de ekkoer, hvalerne modtager. Fra disse data kan hvalernes akustiske billede af omverdenen og specielt af fangstsituationen rekonstrueres. Også byttedyrenes evt. registrering af den akustisk betingede fangstsituation undersøges.

 (2) Økotoksikologi

Lektor Erik Baatrup og lektor Mark Bayley. Lektor Erik Baatrups økotoksikologiske forskning omfatter fremmedstoffers påvirkning af dyr på forskellige biologiske organisationsniveauer. Specielt adfærdsændringer anvendes som biomarkør for miljøfremmede stoffers effekter, hvor der fokuseres på de mekanistiske sammenhænge til molekylære og fysiologiske responser på kemisk stress og til forandringer i individets fitness. Forandringer i kønskaraktererne undersøges fra celle til individ og sammenholdes med ændringer i populationen. Udviklingen af computerstyrede sporingssystemer til kvantitative adfærdsmålinger indgår som et vigtigt element i gruppens arbejde. Igangværende projekter omfatter: 1) Ændrede kønskarakterer hos guppy som følge af eksponering til østrogene og antiandrogene stoffer. 2) Antiandrogene og østrogene stoffers effekter på den seksuelle konkurrence, og reproduktionsevnen hos guppy. 3) Stereologiske studier af effekterne af 17 β ‑østradiol og 17 α ‑ethinyløstradiol på morfologien af testes hos guppy. 4) Isolering af partielle cDNA sekvenser for gener af betydning for reproduktionen hos Eastern mosquitofish , 5) Variation i fekunditet og ekspression af vitellogenin og østrogen receptorgener hos Eastern mosquitofish i Florida, USA.

Lektor Mark Bayleys forskning fokuserer på lokal spredning af miljøfremmede stoffer og ændret temperatur og vandtilgængelighed forårsaget af globale klimaændringer, som er nogle af de væsentlige anthropogene stresspåvirkninger, på naturlige systemer. Effekter af disse stressformer undersøges ved at måle aspekter af dyrs reproduktive fitness og ved at studere de fysiologiske mekanismer involveret i dyrenes tolerance. I krydsfeltet mellem kemisk og klimatisk stress undersøges, hvordan giftstoffer påvirker disse fysiologiske tilpasninger. Igangværende projekter omfatter bl.a.: 1) Udvikling af faderskabsanalyse i fisk ved brug af "microsatellites". 2) Effekten af TBT på populationsgenetikken hos purpursneglen, 3) Udvikling af PCR‑baseret test til genetisk kønsbestemmelse i guppy og Eastern mosquitofish , 4) Fysiologiske mekanismer involveret i tolerance over for sommertørke og vinterkulde fos jordlevende arthropoder og effekterne af giftstoffer.

 (3) Heldyrs‑ og organfysiologi

Professor Tobias Wang, lektor Hans Malte, lektor Mogens Gissel Nielsen, docent Hans Gesser, lektor Gunnar Lykkeboe. Studier på hele dyr i laboratoriet eller i naturen udføres for at forklare, hvordan fysiologiske tilpasninger gør det muligt for individer, populationer eller arter at leve under forskellige vilkår, og tager dermed udgangspunkt i fysiologiske tilpasninger til naturlige stressfaktorer. Oftest lægges vægt på dyr, der lever under "ekstreme forhold". Igangværende projekter omfatter, hvordan forskellige invertebrater overlever langvarig oversvømmelse, ekstreme ændringer i ilt‑ og kuldioxydkoncentrationer, nedkøling og dehydrering. For nyligt er studier af temperaturregulering og dykkeadfærd fra endoterme hajer og tun startet, hvor fysiologiske data opsamles fra fritlevende dyr med dataloggere. Desuden studeres stofskifte og hjertefunktion hos krybdyr, som er implementeret med dataloggere og lever under naturlige forhold.

Herudover udføres en række laboratorieforsøg med henblik på at forstå lunge‑/gællekredsløb, og fordøjelsesfunktioner hos forskellige invertebrater og hvirveldyr. Resultaterne inkluderer studier af den neurale og humorale regulering, og der benyttes i høj grad matematiske modeller til at analysere de eksperimentelle data.

Lektor Hans Malte forsker bredt inden for respirationsfysiologi, med specielt fokus på matematiske modeller for gasudveksling i respirationsorganer såvel som for respiratoriske pigmenters iltbinding. Derudover arbejder han med termoregulering og dykkeadfærd hos endoterme tun og hajer. Professor Tobias Wang udfører integrerede undersøgelser af hjertekredsløbsfysiologi, lungefunktion og fordøjelsesfysiologi hos forskellige hvirveldyr. Forskningen omfatter molekylære studier af forskellige signalmolekyler og deres cellelære virkning, samt integrerede undersøgelser på heldyrsniveau og fysiologiske målinger i felten.

Lektor Mogens Gissel Nielsens økofysiologiske studier koncentrerer sig om organismers adaptive strategier til det omgivende miljø ved forskellige aktiviteter. Studierne inkluderer bestemmelse af respirations‑ og energiomkostningerne ved forskellige typer aktivitet (hvile, løb og transport af føde) hos udenlandske og danske myrearter samt overvintringsstrategier hos stikmyrer. Igangværende projekter omfatter reproduktionsstrategi og livshistorie hos en australsk art, der lever i små grenreder i den yderste del af mangroven. Endvidere undersøges O ₂ og CO ₂ forholdene i reder hos myrerarter under tidevandsoversvømmelse og i tuerne hos jordbunds/havbunds‑levende myrer, der overlever tidevandsoversvømmelserne i små luftlommer i mudderet med høje CO ₂ koncentrationer. Undersøgelserne udføres i Darwin, Australien, i samarbejde med medarbejdere fra Charles Darwin Universitetet.

På organniveau undersøges isolerede organer eller dele af organer in vitro. Som eksempel undersøges lungestruktur hos forskellige luftåndende hvirveldyr med henblik på at belyse den høje iltdiffusionskapacitet. Endvidere fokuserer docent Hans Gesser på den mekaniske aktivitet og dens regulering samt det cellulære stofskifte i hjertemuskler for at forstå betydningen af forskellige omgivelsesfaktorer, og hvordan højt blodtryk og høj puls opstod i arter med højt stofskifte. Her måles metaboliske parametre, membranpotentialer og den aktive iontransport over cellemembranen og det sarkoplasmatiske retikulum.

(4) Celle‑ og molekylærfysiologi

Professor Roy E. Weber, docent Hans Gesser, lektor Hans Malte Nielsen, Skou‑stipendiat Angela Fago, lektor Gunnar Lykkeboe. På cellulært plan udfører docent Hans Gesser studier over koblingen mellem kontraktilitet og iltforbrug i hjertemuskelceller, og hvordan den påvirkes af NO dannelsen. Herudover undersøges koblingen mellem energiproducerende og energiforbrugende processer, bl.a. hvordan energiproduktionen i henholdsvis mitokondrierne og glykolysen er koblet til forskellige cellulære ATPasers aktiviteter samt betydningen af enzymet kreatin kinase i denne kobling. Disse undersøgelser udføres ved brug af multicellulære præparationer, isolerede celler, og celler, hvor cellemembranen er kunstigt gennemhullet for at få direkte adgang til intracellulære strukturer som mitokondrier og det kontraktile system. Endvidere undersøges røde blodceller med henblik på at forstå, hvordan blodets ilt‑ og kuldioxidtransport påvirkes af cellernes volumen, pH regulering og stofskifte.

På molekylær‑fysiologisk plan udforskes respiratoriske proteiners funktion, struktur og tilpasninger af professor Roy E. Weber, Skou‑stipendiat Angela Fago og lektor Hans Malte, m.h.t. at identificere sammenhænge mellem proteinstruktur og fysiologisk funktion og de molekylære mekanismer ansvarlige for organismernes tolerance over for miljøfaktorer. Zoofysiologi ved AU er internationalt førende inden for måling og matematisk analyse af ligevægtsreaktioner mellem globinproteiner og biologisk relevante gasarter som O ₂ , CO ₂ og NO. Målinger komplementeres med avancerede matematiske modelleringer.

Ud over hæmoglobin fra de røde blodlegemer og myoglobin fra rød muskulatur, arbejdes med tre nyopdagede klasser af globiner: neuroglobiner fra nerveceller, som muligvis beskytter vævet mod iskæmi, vævsspecifikke cytoglobiner, som tilsyneladende findes i alle hvirveldyr, samt "globin‑X", som findes i fisk og amfibier. Da globiner nedstammer fra et fælles stamfaderligt globin, som fandtes blandt archeobakterierne for 3,5 milliarder år siden, byder de på enestående muligheder for at spore struktur/funktions evolution i en enkel proteinhomolog (hvis gener findes i alle levende organismer). Forskningen sigter på at belyse globinernes oprindelige redox funktioner, såsom at fungere som (ilt‑) sensorer og at neutralisere skadelige frie radikaler. Undersøgelserne indgår i et EU‑finansieret internationalt samarbejde, hvilket giver adgang til en række avancerede teknikker, herunder spektral dekonvolution, kloning og ekspression og røntgenkrystallografi.

Andre igangværende projekter omhandler hæmoglobinets rolle i reguleringen af NO (et vigtigt signalstof, som bl.a. regulerer vasodilatation) i blodet og i nedbrydelsen af toksiske, frie radikaler, som dannes i vævet under iltmangel. Endvidere undersøges molekylets interaktioner med cellemembraner med henblik på dets mulige rolle som stofskiftetransducer. Endelig udforskes de funktionelle egenskaber af uddøde dyrearters hæmoglobiner (som genskabes fra velbevarede DNA fragmenter).