Hva har maten til en laks med bipolare lidelser hos mennesker å gjøre? Eller med stress hos torsk?

Svaret ligger bak de blinkende panelene til tallknuserne til norske universiteter – datasentrene.

Der skal matematiske modeller turbolade medisinske og biologiske forsøk og sette fart på utviklingen av bioteknologi. For ikke å si biohøyteknologi.

• Les også: Setter fart på bioøkonomien

Den neste oljen

– Mange har store forventninger til at bioteknologien skal bli det neste norske flaggskipet når oljealderen seiler inn i solnedgangen, sier professor Trygve Brautaset ved NTNU til forskning.no.

– Kjemisk industri legges om til bioteknologisk industri internasjonalt, men i Norge har vi ikke sterke tradisjoner for industrialisering av bioteknologi, fortsetter han.

Virtuell tredeling

Dette skal nå Brautaset gjøre noe med. Han er leder for Senter for digitalt liv som startet opp denne uka. Hovedadministrasjonen legges til NTNU i Trondheim, men senteret blir på mange måter et virtuelt senter.

– Ledelsen er fordelt mellom NTNU, Universitetet i Bergen og Universitetet i Oslo. Her blir det mye bruk av telefon og Skype, sier Brautaset.

Forskjellige universitetskulturer

Vil ikke et tredelt senter lett kunne gå opp i limingen? Ville det ikke vært lettere å få til det tverrfaglige samarbeidet med biologer, informatikere og andre faggrupper i samme korridor?

– Vi har diskutert dette mye og kommet fram til at vi da ville tapt mangfoldet i de forskjellige kulturene ved universitetene, sier han.

Forskningsrådet har dessuten hele tiden vært klare på at de ønsket et virtuelt senter. 

– Senter for digitalt liv vil på sett og vis tvinge disse kulturene til et nasjonalt samarbeid, fortsetter han.

Matematisk laksemodell

Dessuten – forskerne som deltar, finnes også andre steder enn i Trondheim, Bergen og Oslo – for eksempel ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet – NMBU – på Ås.

En matematisk modell av en laks blir bygget opp på Ås av professor Jon Olav Vik og kollegene hans.

Tarm, lever, muskler og andre organer i den virtuelle oppdrettsfisken skal få smake mange forskjellige typer fôr.

Blant annet skal datamodellen fôres med trevirke, tang og tare, omformet av enzymer, gjær og bakterier.

Slik kan forskerne raskere finne fram til lovende erstatninger for det plantefôret som brukes nå og som bedre kunne gjort nytte som menneskeføde.

• Les også: Mer laks forutsetter bedre fôr

Begrenser dyreforsøk

Datamodeller kan også hjelpe forskerne å kartlegge sammenheng mellom arvestoff og hjernesykdommer som bipolar lidelse og schizofreni.

Førsteamanuensis Marianne Fyhn og kollegene hennes ved Universitetet i Oslo vil bruke modeller for å finne genene som bør undersøkes nærmere.

Både laksemodellen og hjernemodellen gjør det mulig for forskerne å finne raskt fram til de mest lovende løsningene.

Dermed kan dyreforsøk begrenses kraftig, til glede både for dyrene og forskerne – og forskningen.

Kart og terreng

Men vil ikke alltid en slik datamodell være en grov forenkling av virkeligheten? Hvordan kan forskerne være sikre på at modellen forenkler på riktig måte?

– Du kan sammenligne modellen med et kart og virkeligheten med terrenget, sier Brautaset.

– Du sammenligner kartet – modellen – med terrenget. Så tegner du kartet enda bedre. Modellen forbedres av erfaring med virkeligheten, fortsetter han.

Selvfølgelig ville det beste kartet vært det som var i målestokk en til en – terrenget selv. Men et så stort kart ville ikke fått plass i ryggsekken – eller i datamaskinene til forskerne.

– Målet er likevel å gjøre modellene så gode at de blir til hjelp for det man ønsker å forstå og det man ønsker å utvikle og konstruere, understreker Brautaset.

Hypoteser ut fra data

Datamodellene kan også endre måten forskerne arbeider på. Tidligere startet de ofte med en hypotese, en antagelse.

Så forsøkte forskerne å vise om antagelsen holdt stikk ved å gjøre eksperimenter og samle inn data. Nå er prosessen snudd på hodet.

– Forskningen har gått fra å være hypotesedrevet til datadrevet. Vi starter ofte med store mengder data som er vanskelige å tolke.

– Så – ved hjelp av datamodellene – kan vi hente hypoteser ut av disse dataene, sier Brautaset.

• Les også: 10 regler for pålitelig forskning

Stresset torsk

Studier av arvestoffet til torsken er et eksempel på hvordan rådata foredles til ny kunnskap.

Anders Goksøyr og kollegene hans ved Universitetet i Bergen skjærer torskelever opp i tynne skiver.

Ikke for å spise den, men for å se hvordan cellene reagerer når de blir utsatt for stress, miljøendringer som er typiske ute i havet – høyere vanntemperatur, surere vann og små mengder forurensning.

Forskerne ser på gener, proteiner og hele stoffskiftet i fisken. Så trekker de ut informasjon fra de store datamengdene og utvikler modeller for hva som skjer inne i torsken.

Seinere skal forsøk på fisk i tanker og ute i sjøen vise hvordan selv små endringer i miljøet påvirker bestanden og dermed fiskeriene.

Seks prosjekter

Den digitale laksen, hjernemodellene og torskens gener er bare tre eksempler på hvordan data og biologi skal møtes i Senter for digitalt liv.

– Allerede i år vil Forskningsrådet utlyse flere prosjekter innenfor Digitalt Liv. Vi ser for oss at det over tid blir mange flere prosjekter tilsluttet senteret enn i dag, sier senterkoordinator Marie Hjelmseth Aune til forskning.no.

Hittil er seks forskerprosjekter plukket ut av Forskningsrådet, som altså er en del av  senteret. De tre øvrige prosjektene skal utvikle nye antibiotika, en kunstig bukspyttkjertel for diabetespasienter og et medisinsk laboratorium i ørlite format.

Mer næringsrettet

Dette er prosjekter som peker tydelig mot konkrete, matnyttige produkter. Noen av dem er matnyttige også i direkte forstand. De skal gi bedre torskefangster og utbytte av oppdrettslaks.

Slik sett skiller Senter for digitalt liv seg litt fra Funksjonell genomforskning – FUGE – som ble avsluttet i 2011.

– Norsk bioteknologisk forskning skal bli mer internasjonal, mer næringsorientert og mer cutting edge innenfor utvalgte områder, heter det i en presentasjon av BIOTEK2021 fra Forskningsrådet, som Senter for digitalt liv er en del av.

• Les også: Ny strategi for bioteknologi

Ikke kommersiell styring

Likevel – Brautaset er ikke engstelig for at forskningen skal bli dradd ned fra akademisk frihet mot den økonomiske bunnlinja.

– Hvis du ser på utlysningen til de seks første prosjektene fra Forskningsrådet, så er dette forskerprosjekter som ikke stiller krav om industrideltakelse, sier han.

– Dette har vi diskutert med Forskningsrådet. Det er kvalitet og den langsiktige innovasjonen i forskningen som vektlegges, ikke raskest mulig omsetting til industriprodukter, fortsetter han.

Fem år – og trolig lenger

Senter for digitalt liv skal i første omgang arbeide i fem år, fram til 2021.

– Hvis senteret utvikler seg slik vi ønsker det, er det likevel gode muligheter for at tidsrommet blir forlenget, sier Aune.

Lenke:

Nettside fra Forskningsrådet med presentasjon av de seks første prosjektene

En tredel av all mat som produseres i verden går tapt, estimerer FNs mat- og landbruksorganisasjon. Dette er ikke bare et økonomisk og etisk problem, men forårsaker også stor miljøskader i form av utslipp av drivhusgasser.

I industriland går det mest mat tapt i butikker og husholdninger. En grunn er at varene stemples med en best før-dato som er unøyaktig og som gjør at butikker og forbrukere kaster fullt spiselig mat.

For fire år siden begynte forskere å utvikle biobasert plastemballasje som kunne forlenge holdbarheten til matvarer, og i tillegg ha en sensor som varsler når maten ikke lenger kan spises.

Grønn plast

– I emballasjen tilsetter vi andre elementer i nanostørrelse. Dette gjør at materialene får nye og bedre egenskaper, sier Åge Larsen ved SINTEF.

– Emballasje skal jo stort sett beskytte innholdet mot omgivelsene og skape bedre holdbarhet, og dette oppnår vi nå gjennom bedre oksygenbarrierer. Vanlig plastemballasje slipper en del luft inn som svekker holdbarheten. I tillegg blir de miljømessige karbonfotavtrykkene redusert betydelig.

Han forteller at plantebaserte polymerer er et felt i stor utvikling. Polymerer består av kjedeformede molekyler med ulike sammensetninger og bruksegenskaper. Ofte brukes «polymer» som synonym for «plast», men polymerer er en stor klasse av naturlige og syntetiske materialer.

Biopolymer er et polymer laget av levende organismer. Biopolymerer har eksistert i milliarder av år lenger enn syntetiske polymerer som plast. Velkjente biopolymerer omfatter stivelse, proteiner og peptider, DNA og RNA.

Demonstrasjonsproduktene Larsen nå kan vise fram er laget av biopolymerene polymelkesyre (PLA) og biologisk polyetylentereftalat (bio-PET). Nedbrytbart PLA lages for eksempel gjennom å dyrke karbohydrater via bakterier, og bio-PET er makromolekyler som også stammer fra planterester.

Fire prototyper

Bedriften Logoplaste, med sete i Portugal, har utviklet en formblåst flaske sammen med SINTEF og andre partnere, og den greske partneren Argo har utviklet en krukke til sjømat som krabbe og reker. Begge beholdertypene får et utvendig belegg som holder oksygen ute.

I tillegg er det utviklet en trelags film som har nedbrytbar biopolymer på begge sider av en cellulosebasert film som sørger for oksygenbarriere. Dette kan brukes som den stive plasten som i dag brukes som skål for matvarer.

Den siste prototypen som er presentert i prosjektet, er blåst film. Dette er plastfolie – som i plastposer og plast – med redusert oksygengjennomtrenging som dekker over skåler med mat.

Sensorer som varsler utgått mat

Forskerne har også utviklet sensorer som for eksempel kan indikere om temperaturen på matvaren har vært for høy, eller om produktet har surnet. En type sensorer er nanokapsler fylt med signalstoffer der skallet brytes ned av temperatur eller surhetsgrad (pH) og signalstoffet frigjøres. 

– Disse sensorene er følsomme for små endringer og kan varsle via en fargeendring på forpakningen. Det kan jo være pinlig for en matvareforretning å ha en rad blinkende i rødt, så man kan også tenke seg stoffer som frigjøres og som ikke trenger å være synlige for kunden, men bare for produsenten via et avlesingsinstrument, sier Larsen.

Larsen opplyser at det vil alltid være et spørsmål om hvordan sensorene skal inkorporeres i produktet og at dette må være opp til den enkelte produsent. Om sensorene skal være på innsiden og i kontakt med mat, må de for eksempel være matvaregodkjent. I noen tilfeller kan sensorene montere på innsiden – som i kapselen eller korken på en flaske.

De dårlige tidene i oljebransjen gjenspeiles i søkertallene. Ifølge Norsk teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) i Trondheim er det 31 søkere til de 39 plassene innen petroleum. Det er en nedgang fra 420 søkere til 53 plasser, og fra i fjor er det en halvering.

NTNU har imidlertid en kraftig økning i søknader til blant annet kommunikasjonsteknologi og nanoteknologi, der det er 30 prosent flere.

Nedgang for teknologi

Samlet sett er det en nedgang i søkningen til realfag- og teknologistudier på 3,5 prosent fra i fjor, viser tallene som Samordna opptak publiserte tirsdag.

– Søkning til realfagstudier er stabil, men skulle gjerne sett at vi hadde holdt nivået på søkningen til teknologistudiene. Vi trenger et betydelig antall teknologi- og realfagskandidater for å lykkes med den omstillingen og verdiskapningen samfunnet trenger fremover, sier kunnskapsminister Torbjørn Røe Isaksen (H).

Flere enn noen gang søker om høyere utdanning. 132.000 søkere utgjør en økning på 3,2 prosent sammenlignet med fjoråret.

Flere vil bli sykepleiere

Det er registrert snaut 15.000 førstevalgsøkere til vel 4.500 studieplasser innen sykepleierutdanningen. Helse- og sosialfag har fått 13 prosent flere søkere enn i fjor.

– Regjeringen er opptatt av å sikre god kompetanse til helse- og omsorgstjenesten. Mange søkere lover godt for det viktige arbeidet med å skaffe befolkningen gode helsetjenester, sier kunnskapsministeren.

Også til barnehagelærerutdanningen er det en økning. Til sammen 3.330 søkere har dette som sitt førstevalg i år, en økning på 3,6 prosent.

– De siste årene har antall søkere til barnehagelærerne variert. Det er derfor positivt å se at søkningen til barnehagelærerutdanningen nå har gått opp. Kvalitet i barnehagen handler først og fremst om kompetansen til de som jobber der, sier Røe Isaksen.

Bekymret for grunnskolen

Til lektorutdanning har søkningen økt jevnt i mange år. Fra i fjor er økningen 6,9 prosent. Til grunnskolelærerutdanning for 5.-10. klasse er det en økning på 2,9 prosent, mens grunnskolelærerutdanning for 1.-7. klasse har en nedgang på 11 prosent.

– Jeg er glad for at søkningen til lærerutdanningen holder seg stabil og øker for en del av utdanningene, men jeg er bekymret for nedgangen i søkningen til grunnskolelærerutdanning 1-7. Dersom søkningen til denne utdanningen ikke bedrer seg etter innføringen av femårig grunnskolelærerutdanning neste år, vil vi vurdere å sette inn særskilte tiltak, sier Røe Isaksen.