Hvordan tilfældige sociale arrangementer kan føre til sjove videnskabelige samarbejder

Af Coen Elemans, lektor, Biologi.

For nylig offentliggjorde vi en artikel i tidsskriftet eLIFE, der involverer samarbejdspartnere fra hele SDU. Jeg synes, det er en fantastisk artikel om integreret muskelfysiologi, som jeg er meget stolt af.

Det var en interessant rejse at få udgivet denne artikel - en rejse, der startede helt tilbage i 2008.

I 2008 flyttede jeg til SDU fra Salt Lake City, USA, og det var også året, hvor jeg fik publiceret en artikel sammen med mine amerikanske kolleger om opdagelsen af såkaldte superhurtige muskler i sangfugle.

Superhurtige muskler

Disse muskler kan bevæge sig over 100 og op til 250 gange pr. sekund, og man formodede dengang, at de kun fandtes i den temmelig obskure fiskeart; tudsefisken og i halen på klapperslanger.

Superhurtige muskler er en god model, når man skal studere normale muskelsammentrækninger, fordi alle molekylære og cellulære systemer er tilpasset til det ekstreme, og det udstiller tydeligere de underliggende mekanismer.

I en tidligere artikel, baseret på min ph.d.-afhandling, har vi vist, at superhurtige muskler også kunne findes i duers stemmeorgan, men artiklen fra 2008 slog for alvor fast, at superhurtige muskler eksisterer, og at de også findes i sangfugle. Der findes ca. 10.000 arter af sangfugle, og de udgør en ikke ubetydelig andel af hvirveldyrene.

Sammen med Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet

Da jeg ankom til SDU, var jeg ivrig efter at forstå de molekylære mekanismer, der ligger til grund for de superhurtige musklers ekstreme ydeevne, og jeg kom snart i kontakt med en muskelfysiolog fra Institut for Sportsvidenskab og Klinisk Biomekanik på Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet: Niels Ørtenblad.

Vi ønskede at undersøge, om vi kunne måle calciumaktivering af enkelte muskelfibre - hans specialitet - i superhurtige muskler. Dette viste sig at være meget svært, så i stedet besluttede vi at undersøge den cellulære morfologi ved hjælp af TEM sammen med Ørtenblads daværende ph.d.-studerende, Joachim Nielsen.

I sommeren 2009 arbejdede jeg på Marine Biological Laboratories i Woods Hole, USA, hvor jeg studerede tudsefiskens muskler og mødtes med min ven, Andy Mead, som jeg havde udført det tidligere fuglearbejde sammen med.

Udgivet i Science

Det lykkedes mig at overtale ham til at besøge mig i Danmark. Jeg havde en fornemmelse af, at også flagermus havde superhurtige muskler – det ville være første gang, det kunne påvises i pattedyr, hvis det lykkedes for os.

Vi fik en lille rejsebevilling og gennemførte eksperimenterne i løbet af et dejligt forår i 2010. Vi fik bekræftet vores fornemmelse og kunne påvise superhurtige muskler i flagermus. Det offentliggjorde vi i Science i 2011.

Nu havde vi to nye grupper af hvirveldyr med superhurtige muskler, og pludselig var de over det hele!

Sammen med Irina Kratchmarova, BMB

På dette tidspunkt var zebrafiskens og flagermusens genomer blevet tilgængelige, og for virkelig at forstå de superhurtige muskler følte jeg, at vi havde brug for at finde ud af, hvilke molekylære motorer, der var ansvarlige for deres hurtighed.

Men som en person, der er uddannet i biomekanik, var molekylærbiologi ikke en af mine spidskompetencer – for at sige det mildt. Helt tilfældigt mødte jeg heldigvis Irina Kratchmarova (BMB) under et møde i lektor-træningsprogrammet.

Vi kom straks godt ud af det med hinanden, men vi havde brug for penge for at komme videre, og der var kun to dage til ansøgningsfristen for et Carlsberg Equipment Grant!

Store hvide kaniner og en tornado

I et vanvittigt tidsræs med natteskrivning, budgetter og korrespondencer lykkedes det mig at få en bevilling, inden fristen udløb, og vi kunne komme i gang med molekylærbiologien bag superhurtige muskler.

Men vi blev hele tiden ramt af katastrofer: Fem forsøg på at lave specifikke antistoffer mislykkedes, og vi mistede masser af penge og tid.

Den på en måde sjoveste katastrofe var, at mens vores antistof blev produceret i store fluffy hvide kaniner på et anlæg i Kansas, blev anlægget ramt af en tornado. Jeg så for mig endeløse Kansas-marker fyldt med hoppende, hvide kaniner, fyldt med alle vores millioner af antistoffer og ingen, der vidste hvilke kaniner, der indeholdt hvilke antistoffer….

Sammen med Jonathan Brewer, BMB

I 2012 havde vi indsamlet en stor mængde data, men vi havde endnu ikke identificeret de molekylære motorer, som jeg mente, var afgørende.

Vi manglede også information om, hvor hurtigt musklerne kunne pumpe calcium. For at få den viden havde vi brug for high speed calcium billeddannelse i cellerne, og jeg husker, at det var til en julefrokost på fakultetet, at jeg kom til at tale med Jonathan Brewer (Memphys, BMB), som har denne kompetence.

Jeg begyndte at løbe frem og tilbage mellem Biologi og Memphys i 2012, og det var i øvrigt også – og endnu vigtigere – i den forbindelse, at jeg mødte min  kone.

Sammen med Iris Adam i Berlin

I 2015 begyndte der at komme samling på tingene. Vi opgav proteinerne, men en postdoc i Irinas gruppe - Nerea Osinalde - analyserede mRNA i cellerne, og det gav straks de resultater, vi forventede; MYH13 (eller ekstraokulært myosin) fandtes i sangfugles superhurtige muskler.

Vi fulgte igen en indskydelse og besluttede at studere MYH13 under sangindlæring i sangfugle. Iris Adam fra Berlin forsynede os med væv (hun er i øjeblikket en DFF-finansieret postdoc i min gruppe), og vi fandt ud af at MYH13 var opreguleret.

Dette var en meget spændende opdagelse, fordi det kunne betyde, at muskeltræning spillede en rolle i MYH13s udtryk, men kun når også musklernes hastighed øgedes. Dette sidste stykke af puslespillet blev bekræftet af Michiel Vellema - også postdoc i min gruppe.

Nu havde vi alle data, og skrivningen kunne begynde.

Angsten for ydmygelse

I juni 2016 sendte vi vores artikel til Nature Communications, som, efter to utroligt langsomme gennemgange med 5 reviewere, afviste vores artikel efter næsten et år, i april 2017.

En af reviewerne stillede ikke mindre end 55 nye spørgsmål i anden runde, hvilket resulterede i en dejlig 31-sider lang tilbagevisning (med enkelt linjeafstand og punktstørrelse 10!)

En smule angste for, at ydmygelsen skulle gentage sig, sendte vi artiklen til eLife, som til vores store glæde accepterede og offentliggjorde den inden for få måneder.

Et stærkt stykke fysiologi

Efter ni år og et par mindre bevillinger står vi nu med en enkelt publiceret artikel, men det er en artikel, som jeg er meget stolt af.

Vi kunne godt have skrevet flere mindre artikler, men nu står vi med et meget stærkere, integrativt stykke fysiologi, som for at citere en kollega, er ”en instant classic og en super artikel til undervisningsbrug”.

Det er ofte svært at vide, hvad alle vores kolleger på SDU laver og er gode til. Jeg synes, at dette projekt er et godt eksempel på, hvordan møder mellem SDU-kolleger ved tilfældige, sociale arrangementer kan føre til sjove videnskabelige samarbejder, der munder ud i fantastiske, tværfaglige arbejder. I sidste ende er det vores fælles interesse, der driver vores arbejde.

Disclaimer: Vi er ikke bekendt med, at nogen ph.d.-studerende har lidt skade i forbindelse med dataindsamling eller artikelskrivning.