Satellittsignaler blir forstyrret av plasma mellom satellittene og jorda. Plasma er ionisert gass og den vanligste formen for synlig materie i universet.

Men hvordan opptrer egentlig plasma? Hvordan forstyrrer plasma signaler?

– For å finne svar på disse spørsmålene jobber vi først med store simuleringer. Deretter sender vi opp forskningsraketter, forklarer Wojciech Miloch.

Han er førsteamanuensis ved Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo.

Han er også norsk koordinator for et forsknings- og utdanningssamarbeid med Kobe-universitetet i Japan. Samarbeidet har støtte fra Utforsk-programmet.

• Les også: Hva er det med japanere og roboter?

Lager bølger i ionosfæren

Næringsinteressene og -aktivitetene vokser i Arktis. Samtidig tilsier prognoser at den arktiske sjøisen er borte hele sommeren innen 2050. Det vil åpne den nordlige sjøruten mellom til Asia – og innebære en sterk økning i skipstrafikk.

Krav til sikkerhet på sjø og land øker, og det avhenger blant annet av sikre GPS-signaler.

Rakettmålinger er eneste metode for å måle plasma over Arktis. Forskere skyter raketter med avansert måleutstyr ut i ionosfæren, 300 kilometer opp. Det høres kanskje greit ut, men er det ikke.

Problemet er nemlig at raketten samtidig forstyrrer plasma. Og omvendt: Plasma påvirker både raketten og måleutstyret.

– Sammenlign det med en båt på havet: Du vil studere havet, men samtidig lager båten bølger. Vi vil studere ionosfæren, men for å gjøre dette nøyaktig, må vi samtidig forstå hvordan rakettene påvirker plasma, sier Miloch.

• Les også: En tredel av menneskeheten kan ikke lenger se Melkeveien

Studentene får forske

Utforsk-samarbeidet lener seg tungt på et større forskningssamarbeid kalt «4DSpace», en satsing på UiO. Koblingen av utdanning og forskning er en viktig suksessfaktor, slik Miloch og hans japanske kollega Hideyuki Usui vurderer det.

– Det hender at studentene gjør oppdagelser som er relevante for videre analyser. Vi har fire-fem fagartikler underveis nå, hvor også studenter deltar som forfattere, sier Usui.

Studentutveksling er viktig i Utforsk-samarbeidet. I 2015 ble det arrangert to felles workshops, én i Oslo, én i Kobe. Ambisjonen var å ta opp 20 studenter på master- og doktorgradsnivå.

– Vi endte opp med hele 33 studenter, for interessen var så stor. Japan er veldig eksotisk for våre studenter. At de også får delta i konkret forskningsarbeid, virker ekstra motiverende, mener Miloch.

• Les også: Satellittbilder avslører mange nye ras på Svalbard

Simuleringer først

At arbeidet også fort får praktisk anvendelse, er vel så motiverende.

– Det finnes ingen vitenskapelige ekspedisjoner uten forutgående simuleringer. En tur til månen, eller rundt en komet: Det er alltid simuleringer først. Også framtidige satellittoppdrag må bygge på simuleringer, slik at forskerne vet mest mulig om hvordan instrumentene vil fungere, forklarer Miloch.

Simuleringer er også viktig for å analysere data samlet fra romfartøy. Egentlig er det først når forskerne sammenligner resultater fra rakettekspedisjoner med nye simuleringer at de fullt ut kan forstå dataene.

– Kombinasjonen av simuleringer og konkrete eksperimenter på satellitter og raketter er vår styrke. Vi kan se hva som skjer under ulike forhold og videreutvikle kodene våre, sier Miloch.

Utvikler nye koder

Simuleringer av hva som skjer når raketter og plasma treffer sammen, foregår i form av såkalte «koder», det vil si store dataprogrammer utviklet over flere år. UiO-miljøet har utviklet sin kode, Kobe sin.

Studentene har konkrete oppgaver med å utvikle kodene videre.

– Kobes koder er litt annerledes enn våre, og vi implementerer mye av deres metoder i våre programmer. Dette samarbeidet handler om utveksling av kunnskap også, ikke bare av studenter og forskere, påpeker Miloch.

• Les også: Hackere laget romapp med ESA

Tar Japan til Andøya

Hans miljø har i en årrekke drevet med rakettoppskytninger på Andøya, med studenter tungt involvert.

– Vi kommer til å ha flere oppskytninger på Andøya i årene framover. Vi vil gjerne også ha japanske studenter med i framtidige oppdrag, sier Miloch.

Samtidig regner han med å få norske studenter involvert i framtidige rakettoppskytninger i Japan, i regi av JAXA – Japan Aerospace Exploration Agency.

Står sterkere på arbeidsmarkedet

Hideyuki Usui understreker at det norsk-japanske samarbeidet har stor verdi for de japanske studentene.

– Industrien her i Japan ser etter kandidater med internasjonal erfaring og som behersker engelsk. Samarbeidet gir våre studenter et stort fortrinn når de senere skal søke jobb, sier Usui.

Forskerne ønsker nettopp å samarbeide med industrien.

– Vi har akkurat startet et samarbeid med Mitsubishis avdeling for romteknologi. De jakter på kunnskap, som vi kan tilby med våre avanserte simuleringer, sier Usui.

Miloch mener at også de norske kandidatene får et klart fortrinn.

– Studieopphold utenlands gir en helt klar tilleggsverdi. Det viser at du har guts og inspirasjon. Du kan jobbe i team. De har vært utsatt for internasjonalt samarbeid og andre kulturer. Og det er jo slik verden er i dag: Vi lever i en åpen, flerkulturell verden med veldig få og små barrierer, påpeker Miloch.

– Japansk kultur er jo veldig forskjellig fra vår vestlige, legger han til.

Akkurat på det punktet er ikke Usui helt enig.

– Vi har introdusert mye vestlig her i Japan, så vi føler oss ikke så ulike dere. Bortsett fra språket, da.

• Les også: Slik virker GPS

En investering

Usui er full av ambisjoner og visjoner for det videre samarbeidet.

– Om fem år har vi utvidet forskningsfeltet til å inkludere ikke bare raketter-plasma-interaksjon, men også asteroider og kometer, sier Usui.

Han viser til en ny supercomputer som kommer hans fagmiljø i 2020, og som kan gjøre simuleringer mye fortere og med mye større datamengder.

– Våre to miljøer spiller en viktig rolle i å planlegge framtidige rakett- og satellittekspedisjoner. Og jeg vil gjerne at flere av studentene som deltar nå, i årene framover blir ledere i dette samarbeidet. Andre vil ta jobber i industrien, så vi vil ha «våre folk» der også. Dette vil bare vokse. Det er en investering, rett og slett, sier Miloch.

• Les også: Hvor radioaktiv er fisken etter atomulykken i Japan?

Det hele har skjedd så fort at de færreste har fått det med seg.

For bare fire år siden fant forskere opp CRISPR Cas9-teknologien – en helt ny teknikk for å redigere gener. Etter det har forskningen på denne typen genteknologi eksplodert.

For metoden åpner døra for revolusjonerende framskritt på mange felt. Forskerne bruker allerede genredigering til å utvikle nye behandlingsformer for sykdommer, og matplanter og husdyr som tåler sykdom. 

Og ikke minst. Genredigering kan gjøre oss i stand til å bekjempe noen av menneskehetens store svøper: myggbårne sykdommer som malaria, som rammer millioner og dreper hundretusener hvert år.

Se hvordan CRISPR Cas9 virker her:

(Se animasjonen i større versjon: Klikk her!)

Forskergrupper har allerede brukt CRISPR Cas9 til å lage en malariafri mygg som kan ta over malariamyggens områder. Andre utvikler metoder for utrydde hele insektet, for eksempel ved å spre gener som gjør at alle nye avkom blir hanner. Snart blir det ingen hunner igjen som kan legge egg. 

Bill og Melinda Gates Foundation pøser penger inn i utviklingen. De tror en ferdig løsning kan være utviklet allerede om to år.

Men det store spørsmålet er: Skal vi bruke den?

Skal vi forsøke å redde millioner av mennesker ved å slippe en genredigert skapning løs i naturen? Eller skal vi fortsette å la folk dø, for å beskytte verden fra mulige farlige og irreversible endringer som kan spre seg til hele kontinenter? 

Valget er umulig, og vi må gjøre det nå.

Men hvem skal bestemme og etter hvilke kriterier? Foreløpig har vi ikke tilpassede internasjonale regler for å håndtere en slik teknologi, sier Sigrid Bratlie Thoresen, seniorrådgiver i Bioteknologirådet.  

Redde mennesker eller sikre miljøet?

Men først: Hvorfor er dette så mye vanskeligere enn valg vi har gjort før?

Vi har jo allerede sluppet ut massevis av genmodifiserte organismer (GMOer) i det fri, for eksempel genmanipulert mais, soya og bomull. Ja, til og med genmanipulerte mygg.

De fleste er godt kjent med diskusjonene rundt faren for at genmodifiserte planter kan rømme fra åkrene eller spre genene sine i naturen ved å krysse seg med ville slektninger.

• Les mer: Har GM-planter skapt problemer for miljøet?

Noen kjenner kanskje også til debatten rundt forsøkene til firmaet Oxitec, som har sluppet ut millioner av genmodifiserte mygg ut i områder i Brazil, Malaysia og Caymanøyene.

Myggen har gener som gjør at avkommet dens dør unormalt unge. Poenget er å redusere bestandene av mygg som overfører sykdommen denguefeber, og Oxitec selv hevder at populasjonene faktisk falt med 90 prosent på kort tid etter utsettingen.

– Lokale myndigheter i Brasil rapporterte i sommer at sykdomsforekomsten også hadde gått ned med rundt 90 prosent i utsettingsområdene. Nå har myndighetene i Florida gitt tommel opp til å sette i gang forsøk der også, siden det er den samme myggen som sprer zika, forteller Thoresen fra Bioteknologirådet.

Folk er imidlertid redde for at de genmodifiserte skapningene skal ha skadelige virkninger på folk eller miljø.

Potensialet for katastrofe i disse tilfellene er likevel begrenset. De manipulerte genene blir fort vannet ut i et hav av andre gener i miljøet:

Når en genmodifisert mygg parer seg med en vanlig mygg, får avkommet halvparten av genene fra den normale myggen. Ungene parer seg igjen med vanlige mygg, og slik blir det lenger og lenger mellom nye mygg med de modifiserte genene.

Skal Oxitec bekjempe denguefeber med slike vanlige genmodifiserte mygg, krever det at de stadig fyller på med millioner av nye genmodifiserte insekter.

Men det er her en ny CRISPR-mygg kan skille seg radikalt fra alt vi har sett tidligere.

Voldsom spredning

Ved hjelp av CRISPR-teknologi har forskerne funnet en måte å spre nye gener i turbofart – mye raskere enn naturen ville gjort på egen hånd. 

Teknikken kalles gen-drivere. Den sørger for at de nye genene ikke bare dukker opp i noen av avkommene til myggen, slik som i vanlig arv. Derimot får praktisk talt alle ungene den nye egenskapen. Det samme gjelder for barnebarna.

I stedet for at den genmodifiserte myggvarianten blir sjeldnere og sjeldnere for hver generasjon, består nå hver nye generasjon av bare genmodifiserte mygg.

Slik kan en egenskap spre seg til alle mygg i et område i løpet av bare ett år. Og det stopper ikke der. Det er i prinsippet ingenting som hindrer den nye varianten i å krysse landegrensene, og til slutt ta over et helt kontinent.

Her kan du se hvordan gen-drivere sprer gener mye fortere enn normalt:

Tors hammer

Plutselig har vi faktisk en helt reell mulighet til å utrygge malariamygg. Eller å bytte ut alle malariamygg med en ny, menneskemanipulert variant.

For et våpen!

– Ingen vitenskapelige oppdagelser de siste århundret har vært mer lovende – eller reist flere vanskelige etiske spørsmål, skrev vitenskapsjournalist Michael Specter i en artikkel i National Geographic Magazine i august.

Et eget ekspertpanel hos det svært innflytelsesrike National Academy of Sciences i USA konkluderer med omtrent det samme: Den raske utviklinga av gen-drivere er både løfterik og bekymringsfull, skriver de.

Vi står billedlig sett med en lyngnistrende Tors hammer i neven, klare til å kyle den i fleisen på våre erkefiender.

Men som vi alle vet har den hammeren en tendens til å vende tilbake.

Så hva er oddsen for at vi selv får den i knollen på returen?

Mye kan gå galt

Hva skjer for eksempel hvis myggen forsvinner?

Det lille insektet hører hjemme i et økosystem, hvor det har sin plass og er mat for mange andre arter. Hva skjer med dem når myggen er borte?

Kanskje et annet insekt ser sitt snitt og tar over de ledige leveområdene etter myggen. Kan det i så fall skade oss eller endre økosystemer vi er avhengige av?

Er det noen mulighet for at det nye genet kan spre seg fra mygg til andre insekter? Kan vi – i aller verste fall – ende opp med å utrydde bier og andre insekter som pollinerer avlingene våre?

Selv om vi ikke utrydder myggen, men bare gjør den malariafri, kan det oppstå uventede problemer. Dersom malariaparasitten er borte, blir myggkroppen kanskje tilgjengelig for andre mikroorganismer? Kan de potensielt være enda farligere for oss?

Og i tillegg er det de notoriske ukjente ukjente: Kan dette ha negative konsekvenser som ingen av oss har hatt fantasi til å forestille oss ennå?

På den annen side er det også viktig å forholde seg litt realistisk til saken, og ikke fortape seg i de aller mest ekstreme skrekkscenariene.

Så hva blir det til?

Skal vi bruke hammeren eller ikke?

Kostnader og nytte

Som alltid blir det et spørsmål om å veie kostnader opp mot nytte, sier Thoresen ved Bioteknologirådet.

Er godene ved å bruke teknologien store nok til å oppveie risikoen? 

– Noen mener vi aldri vil kunne rettferdiggjøre å bruke gen-drivere, og vil gå så langt som å lage et moratorium på forskningen.

Enkelte grupper argumenterer for at vi trenger å sette forskningen på pause til både forskere, lokalsamfunn og nasjoner har fått diskutert saken om tenkt seg nøye om. 

Men andre vurderer de potensielle fordelene som så store at vi må fortsette. 

– Det er også kostnader ved å ikke ta metoden i bruk, sier Thoresen.

For kan vi virkelig forkaste muligheten til å redde hundretusener av barn fra malaria?

– Kan ikke si kategorisk nei

Anne Ingeborg Myhr, direktør ved Genøk, mener at vi ikke kan si kategorisk nei til teknologien, selv om det er knyttet risiko til å bruke den.   

Men vi må vite mer før vi gjør et valg. For foreløpig er CRISPR-gen-drivere bare studert i noen få forsøk i laboratoriet.

– Nå trenger vi en trinnvis prosess fram mot mer kunnskap. Først flere laboratorieforsøk, så forsiktige tester i felt, for eksempel på øyer eller i lukkede systemer der man har muligheten til å stoppe.

– Vi må overvåke om det slår ut riktig mygg og hva som skjer med de andre insektene i økosystemet, og hele tiden vurdere risiko opp mot samfunnsnytten, sier Myhr.

Men feltforsøk med gendriver-mygg er ikke bare-bare, sier Thoresen fra Bioteknologirådet.

– Klarer vi å holde dem innenfor grensene?

– Jeg tror løsningen er å utvikle systemer som er selvbegrensende. Forskere ved MIT har for eksempel lagd en type gen-drivere som er stykket opp, slik at én bit blir borte for hver generasjon. Dette gjør at gen-driveren bare virker en stund.

Det er også tenkelig å utvikle mygg med gener som motvirker den nye egenskapen – et slags genetisk viskelær – som kan sendes ut i miljøet for å erstatte den første bølgen med genmanipulerte mygg.

Men selv om vi gjør grundige forsøk, både i laboratoriet og i felt, og utvikler sikkerhetsmekanismer, kan vi fortsatt ikke være helt sikre på hva som skjer når vi slipper teknologien løs i naturen. Vi må bare prøve det.

Så hvem er det som bestemmer om vi skal ta sjansen?

Mangler internasjonale bestemmelser

– Det er til syvende og sist en politisk beslutning, sier Thoresen.

Spørsmålet er bare hvilke politikere. Når det gjelder GMOer har landene egne lover for bruk. Men CRISPR-organismer med gen-drivere forholder seg ikke til landegrenser. Hva hjelper det at norske politikere sier nei, hvis svenske sier ja?

Skal noen i det hele tatt ha kontroll, må det være igjennom internasjonale bestemmelser. Men CRISPR har tatt oss på senga. Foreløpig finnes ingen internasjonale avtaler rundt utslipp av gen-drivere.

Den eksisterende Cartagena-protokollen for regulering av genmanipulerte organismer (GMO) vil heller ikke være til så mye hjelp. Her står landene fritt til å nekte å innføre GMOer. Men en slik nekt blir fort meningsløs når vi snakker om organismer med gen-drivere som selv krysser grensene.

Dersom et land ønsker å slippe ut skapninger med gen-drivere, finnes det ingen regler for å stoppe dem.

Foreløpig er ikke landene en gang enige om hvorvidt genredigerte organismer generelt skal klassifiseres som GMOer.

Må ha offentlig debatt

USA og Sverige mener genredigerte organismer som er lagd ved å fjerne gener – ikke sette noen inn – faller utenfor definisjonen av GMO. Dermed kan de fritt slippes ut i naturen. Sverige har allerede plantet ut noen slike genredigerte planter i forsøksfelt, mens EU og Norge ennå ikke har bestemt seg for hva de mener.

Når det gjelder mygg med gen-drivere, har forskerne imidlertid satt inn gener. Disse organismene klassifiseres dermed som GMOer, og reguleres etter genteknologiloven. Men paragrafene der er ikke lagd for å regulere skapninger med gen-drivere.

Foreløpig er det altså full forvirring og et plutselig behov for å lage et nytt internasjonalt regelverk. Innen et par år kan vi ha reelle saker på bordet, hvor vi faktisk må velge om vi vil redde barn fra malaria.

Nå haster det med å få diskusjonene om CRISPR og gen-drivere ut fra forskernes kontorer og inn i den offentlige debatten, mener Thoresen.

– Det er politikerne som bestemmer, men vi trenger innspill fra mange samfunnsaktører. Dette berører oss alle, så deltagelse er en viktig del av prosessen.

Da er det vesentlig at både vi og politikerne skjønner hva den nye teknologien innebærer. Av både godt og vondt.