Opin visindi
Not a member yet
2982 research outputs found
Sort by
Distribution of hydrophilic and lipophilic arsenic species within the macroalgae
No full textIn recent years seaweed has gained popularity as a health food due to its high content of
minerals and vitamins. However, seaweeds may also accumulate high levels of potentially
toxic elements – in particular arsenic, which may become incorporated into larger biological
molecules such as sugars and lipids. It is unclear how these organic arsenic compounds are
formed/stored and if they may serve a biological purpose (i.e., detoxification or energy
storage). However, toxicological studies into arsenic-containing lipids have demonstrated
cytotoxicity comparable to that of arsenite, a known carcinogen, and arsenic-containing
sugars are suspected to display toxicity with chronic exposure. This thesis aims to investigate
variations in the distribution of arsenic compounds throughout several classes and species of
seaweed. Samples of brown, red and green macroalgae were collected from two locations in
Iceland across two different months and analysed for several potentially toxic elements as
well as hydrophilic arsenic speciation using HPLC-ICP-MS. Brown macroalgae were
additionally sectioned into anatomical parts to determine if the distribution of arsenic species
differs throughout the thallus. Select samples were chosen for state-of-the-art lipophilic
arsenic speciation using HPLC-ICP-MS/ESI-MS/MS and HPLC-qToF-MS. Limited
information is available on arsenic speciation in seaweed thus it is hoped that this extensive
profiling of several different species will help elucidate how these unusual compounds are
formed and stored. The data from this project will also contribute to the necessary information
needed for the risk assessment of arsenic species in seaweed for human consumption and may
have an impact on future food safety legislations.Þörungar geta tekið upp mikið magn af frumefninu arsen úr sjónum á efnaforminu ólífrænt
arsen sem er þekktur krabbameinsvaldur. Í þörungunum greinist arsen einnig á formi
fjölbreyttra lífrænna efnasambanda arsens t.d. arsenósykrur og arsenólípíð, en lífrænar
arsentegundir hafa verið taldar hættulausar. Nýlegar rannsóknir á arsenólípíðum hafa þó sýnt
að þau geta verið jafn frumudrepandi og ólífræna arsenið og mögulegt er að arsenósykur hafi
langvarandi neikvæð áhrif við reglubundna neyslu. Margt leikur á huldu um uppruna
arsenólípíða en upphafspunktur framleiðslu þeirra er talinn eiga sér stað í þörungum. Þörungar
njóta stöðugt meiri vinsælda á Vesturlöndum. Brýn þörf er á frekari upplýsingum um þessi
efnasambönd til að meta til hlítar áhættuna sem fylgir neyslu þeirra og tryggja að settar séu
viðeigandi reglur um hámarksmagn þeirra í matvælum. Sýnum af rauð-, græn- og
brúnþörungum var safnað nálægt Grindavík og Kjalarnesi. Sýnin voru ítarlega rannsökuð
m.t.t. þungmálma og framkvæmd var tegundagreining arsens til að afla upplýsinga um
efnaform arsensins. Tegundargreining arsenólípíða er flókin og var framkvæmd í völdum
sýnum með massagreinunum HPLC-ICP-M/ESI-MS/MS og HPLC-qToF-MS. Aukinheldur
var brúnum stórþörungum skipt í líffræðilega hluta til að ákvarða hvort dreifing arsentegunda
sé jöfn um þangið. Takmarkaðar upplýsingar eru til á heimsvísu um arsenólípíð í þangi, svo
þessi umfangsmikla prófílgreining þeirra í mismunandi tegundum þörunga mun styðja við að
skýra hvernig þessi dularfullu lífrænu efnasambönd arsens myndast og hvar þau eru geymd.
Gögnin geta einnig nýst við áhættumat á arsentegundum í þangi til manneldis og geta því haft
áhrif á framtíðarlöggjöf um matvælaöryggi.the Icelandic Research Centre (Rannís) and Matí
The impact of Self-Interacting Dark Matter and Warm Dark Matter in dwarf galaxies
Full text linkThe ΛCDM model is the most widely accepted model of cosmological structure formation
and evolution. It includes a form of Cold Dark Matter (CDM), which is non-quantum, nonrelativistic and collisionless. It settles into extended and dense self-gravitating haloes as a
result of cosmic structure formation. CDM haloes act as a stabilizing agent for galaxies, while
the late-time accelerating expansion of the Universe is sourced by a cosmological constant
Λ. Due to the disagreement between ΛCDM-based simulations and observations on galactic
and sub-galactic scales and the fact that traditional dark matter candidates remain undetected,
the theoretical space for alternatives has been widening, making the particle nature of dark
matter a fundamental question in Physics. This thesis revolves around this question in the
context of two proposed modifications to the CDM cosmology: Self-interacting dark matter
(SIDM) and Warm Dark Matter (WDM). In the former, strong self-interactions modify the
inner dynamics of dark matter haloes, while in the latter, non-negligible thermal velocities
in the early Universe suppress the abundance and inner densities of low-mass haloes. These
modifications have been proposed to solve outstanding inconsistencies between CDM and
observations of dwarf galaxies.
In the WDM project, we use a high-resolution hydrodynamical simulation that includes
the EAGLE galaxy formation model to understand how the properties and statistics of the
dwarf galaxy population are related to the ∼Mpc-scale environment in our Local Group.
We are interested in a cosmologically underdense region that has been relatively unexplored
to uncover divergent predictions of CDM and WDM. We find that the cumulative stellar
mass function is almost identical for high stellar mass systems (M∗ > 107 M⊙ ), while it is
suppressed below this mass, where WDM predicts fewer dwarf galaxies than CDM.
In the SIDM project, we use a semi-analytic framework calibrated to simulations to study
the final stage of the SIDM halo evolution - the "gravothermal collapse" phase. We show
that in certain region of the parameter space of SIDM models, dwarf-size SIDM haloes have
a bimodal distribution, with some having central density cores and others being centrally
cuspy, the latter being those that have collapsed and contain an intermediate-mass black
hole. This offers a promising solution to the so-called "diversity problem" in Milky-Way
satellites. Finally, we extend the analysis of the core-collapse phase in SIDM haloes, including
the impact on the baryonic component. In particular, we discuss how the use of adiabatic
invariants can be exploited to predict the response of stellar orbits to the collapsing SIDM
coreÍ heimsfræði er svonefnt ΛCDM-líkan hin viðtekna lýsing á myndun og þróun stærri
efniseininga í alheimi. Það samanstendur að megninu til af köldu hulduefni (CDM), sem er
óskammtað, hægfara og árekstralaust. Við myndun stærri kerfa, safnast hulduefnið undan
eigin þyngdarverkun, í víðfema en þétta hjúpa. Hulduefnishjúparnir hafa styrkjandi áhrif á
stöðugleika vetrarbrauta, en aukinn útþennsluhraði alheims á síðari stigum stafar af heimsfasta,
Λ. Hermanir ΛCDM-líkana hafa oft ekki samræmst niðurstöðum mælinga á vetrarbrautum og
grunneiningum þeirra, sér í lagi hafa hefðbundnar hulduagnir ekki fundist. Þar með hefur svigrúm aukist til að kanna aðra möguleika og á þann hátt hefur spurningin um gerð og eiginleika
huldusefnis orðið ein af meginráðgátum eðlisfræðinnar. Þessi ritgerð tekur þessa spurningu til
umfjöllunar og skoðar samhengið á milli tveggja tilgáta um breytta heimsmynd hulduefnis:
Annars vegar eiginvíxlverkandi hulduefni (e. Self-Interacting Dark Matter - SIDM) og svo
heitt hulduefni (Warm Dark Matter - WDM). Í fyrra tilvikinu breytir sterk eiginvíxlverkun
hreyfifræði hulduefnishjúpanna, en hið síðara veldur því að varmafræðilegur hraði í ungum
alheimi dregur úr fjölda og innri þéttleika hjúpa með lítinn massa. Þessi tilvik hafa verið
innleidd til að leysa ósamkvæmni á milli hulduefnis og mælinga á dvergvetrarbrautum. Í
WDM-hlutanum byggjum við á hermireikningum í hárri upplausn, sem innihalda EAGLE
líkanið af myndun vetrarbrauta til að varpa ljósi á hvernig tölfræðilegir eiginleikar safns
dvergvetrarbrauta tengjast nánasta (∼Mpc) umhverfi í Grenndarhópnum. Við beinum sjónum
að heimsfræðilegum svæðum með undirþéttleika sem lítt hafa verið könnuð með tilliti til
forspáa CDM og WDM. Í ljós kemur að dreifingarfall massa stjarna í vetrarbrautum er í
þessum tveimur tilfellum eins ef massinn er hár (M∗ > 107 M⊙ ), en fyrir lægri massa spáir
WDM færri dvergvetrarbrautum en CDM.
Í SIDM-hlutanum nýtum við aflfræðilega framsetningu sem er kvörðuð við hermireikninga til að kanna lokaskeið í þróun SIDM hjúpa, skeið þyngdarvermins hruns. Við sýnum að
á vissu svæði í stikarúmi SIDM-líkananna, hafa dvergvetrarbrautir tvítindadreifingu þar sem
sumar hafa þéttann kjarna á meðan aðrar eru yddar. Þeir hjúpar sem hafa þegar fallið saman
innihalda miðlungsstór svarthol. Þessar niðurstöður varða leið að lausn svonefnds margbreytileika í fylgiþokum vetrarbrautarinnar. Loks útvíkkum við greiningu á skeiði kjarna-hruns í
SIDM-líkönum, með því að taka einnig tillit til áhrifa þungeinda í hjúpnum. Sér í lagi hugum
við að því hvernig nýta má óvermióbreytur til að spá fyrir um svörun og breytingu á brautum
stjarna þegar SIDM-kjarninn fellur saman.The Icelandic Research Fund (grant number 206930)
Fæðuvefur Atlantshafslaxins, breytileiki í tíma og rúmi
No full textAtlantshafs laxinn dvelur fyrstu ár lífsferils síns í straumvatni, en hverfur síðan til sjávar þar sem hann dvelur í 1 – 2 ár uns hann kemur aftur í uppeldisána sína. Líkt og fyrir allar lífverur er framboð á fæðu einn af mikilvægustu þáttum fyrir afkomu og vöxt laxins. Atlantshafslax er í niðursveiflu, og telst sumstaðar í útrýmingarhættu. Laxinn er bæði vistfræðilega og efnahagslega mikilvæg tegund með víðtæka útbreiðslu og flókinn lífsferil. Markmið þessa doktorsverkefnis er að auka skilning fæðuvef laxins og á áhrifum fæðuframboðs á ungviði hans með áherslu á laxastofna á norðlægum slóðum og í ám með litla framleiðni. Til að ná settu markmiði beindist rannsóknin að gerð fæðuvefjar fyrir Alantshafslax í ám á Norðausturlandi. Auk þess að bera saman fæðuvefi Atlantshafslaxins í ám í löndum við norðanvert Atlantshaf.
Skordýralirfur af ætt rykmýs (Diptera: Chironomidae) voru algengasta fæða laxaseiða og stóðu þær undir meirihluta fæðu laxaseiða í ám á Norðausturlandi. Einnig var mikil skörun í fæðu mismunandi tegunda laxfiska og samanstóð fæðan aðallega af rykmýstegundum vegna mikils þéttleika þeirra. Samband afræningja og bráðar í næringarsnauðri á Norðausturlandi, reyndist stöðugt milli ára. Hins vegar virðist fæðuframboð hafa farið minnkandi frá því 1997, mögulega vegna loftslagsbreytinga. Hámark var í framleiðni í fæðuvef árinnar síðsumars (seint í júlí og byrjun ágúst) sem passar við vöxt og þroskun laxa á rannsóknarsvæðinu. Fæðuvefir laxaseiða reyndust vera svipaðir bæði innan áa sem og á milli þeirra á Norðausturlandi. Einnig var sýnt fram á sífellt flóknari samspili lífvera milli fæðuþrepa innan fæðuvefja frá norðlægri til suðlægrar breiddargráðu, sem fer saman við hækkandi hitastig og aukna gróðuþekju á landi.
Seiðastofnar Atlanshafslax á köldum norðlægum breiddargráðum þar sem fæðuframboð er lítið og tilheyra einföldum fæðuvefum eru viðkvæmir fyrir áhrifum loftslagsbreytinga. Niðurstöðurnar benda til þess að mikilvægt sá að nota þessi norðlægu vistkerfi til að spá fyrir um áhrif loftslagsbreytinga á laxastofna.Atlantic salmon is an anadromous species that spend most of their life in freshwater and migrates out to sea for 1-2 years before returning to the river as a spawning adult. In recent decades, Atlantic salmon populations are declining. This ecologically and economically important species has a broad distribution and complex life cycle. The aim of this thesis is to increase our understanding of the impact of prey availability on juvenile populations and the Atlantic salmon’s role in the riverine food web, with a focus on salmon in northern, low-productivity rivers. Predator-prey relationships of Atlantic salmon were investigated in NE Iceland and food webs of Atlantic salmon rivers in the North Atlantic were compared over space and time.
Chironomidae (Insect: Diptera) were the most abundant benthic invertebrates and constituted the majority of the diet of juvenile salmon in NE Iceland. Juvenile salmonids had high dietary overlap and were consuming chironomids due to their high availability. The predator-prey relationships in a nutrient-poor river in NE Iceland were found to be mostly similar over a 23-year period. However, prey availability in the river started to decrease after 1997, possibly due to climate change. A peak in productivity during the late summer period was also observed in the Vesturdalsá river, which matches the growth and development of freshwater species in the system. Food webs were found to be spatially similar within and between rivers in Iceland, owing to its biogeographical isolation and homogenous catchment characteristics. Food webs in the North Atlantic were also shown to have increasingly complex trophic interactions with decreasing latitudes, which corresponds to increases in temperature and vegetation.
Juvenile Atlantic salmon populations located in cold, northern latitudes have low food availability and simple food webs; thus, making them highly vulnerable and lack adaptability to the climate change impacts. Researchers could use northern salmon populations as suitable ‘sentinel’ systems for monitoring and predicting global trends of salmon population dynamics and their prey availability.Funding from Six Rivers Iceland
Design and development of digital health platforms
Full text linkBy providing equitable care, digital health platforms can lessen the pressure on global healthcare systems. Digital platforms are pieces of software that connect users, data, services, and systems. In industry, the use of digital platforms has brought advancements in optimizing and automating processes, which could likewise benefit healthcare. Digital health platforms have been utilized effectively in recent years to connect patients, healthcare experts, researchers, and study participants and provide general care, disease and symptom management, and palliative care. They further allow for the collection of data that enables the monitoring of patients and research participants. In care, sharing patient data between patients and healthcare experts facilitates more effective care, while in research, the data fosters the development of novel diagnostic and predictive algorithms and more effective treatments. For advancing care and research in these ways, a meaningful design of digital health platforms that engages users in the longitudinal collection of reliable data is vital.
Current literature has focused on identifying aspects of meaningful digital health platforms through literature reviews, patient outcome analysis, and surveys with health experts. However, the design of a digital health platform is created during its design and development process. Still, research rarely examines digital health platforms from the insider view of a designer or a developer, and as a result, there is a lack of interpretation of the design and development processes of digital health platforms.
This thesis addresses this gap and contributes to the information system literature by examining the design and development process of the Sleep Revolution digital health platform. The Sleep Revolution digital health platform was designed and developed with the goal of modernizing sleep healthcare and collecting data for the research and development of models and algorithms that have the potential to uncover patterns and provide novel insights. It connects researchers, sleep experts, and study participants to do so. A co-design process has been employed to design and develop the Sleep Revolution digital health platform. Co-design involves stakeholders such as end-users and health experts as active members in the design and development process. Research has highlighted promises and challenges of co-design and has criticized the failure to incorporate it beyond the initial ideation stage of the design of digital health platforms.
Drawing from the experience of designing and developing the Sleep Revolution digital health platform from early ideation stages to active usage in sleep studies in multiple European countries, this thesis documents the learnings and challenges of a four-year action design research project that employed co-design through the insights gained from five papers. The included papers look into the design and development of both a mobile and web application for study participants, which are part of the Sleep Revolution digital health platform. Paper P1 follows the digitization process of an analog sleep diary involving expert and user feedback into a mobile application and derives design guidelines for similar mobile applications to record health-related data from the findings. Building on that research, paper P2 analyses user compliance with the digital sleep diary, and the results contribute to an understanding of improving the challenges associated with the analog version. This paper gives insights into the feasibility of collecting longitudinal sleep-related data with a mobile application and highlights compliance challenges. Paper P3 examines dignity affront responses that users experienced through digital nudging built into the mobile application. Through the formulation of design guidelines, this paper contributes a better understanding of digital nudging and the design of effective and dignity-preserving digital nudges. Concentrating on the technical side of the digital health platform, paper P4 investigates the modularization of its design through a design system, and it presents conclusions about achieving a clear structure of design systems. Paper P5 shifts the focus from the mobile application to the web application by addressing the digitalization of an in-laboratory tool for measuring cognitive functioning into an at-home web tool and frames the learnings from this research as design guidelines. While the five papers focus on different parts of the Sleep Revolution digital health platform, they all reflect various stages of its design and development process.
Based on the findings of these five papers, along with supplementary insights gleaned from the design and development process of the Sleep Revolution platform, the thesis (i) examines how the continuous co-design process of the digital health platform addresses emerging challenges and (ii) presents a framework that conceptualizes three socio-technical key factors for engaging design of digital health platforms for reliable data collection. The thesis also presents the different dimensions of those key factors and how they are interconnected to inform future digital health platforms' design and development. Together, the findings contribute to the discourse on digital health platforms in the information systems literature with the conceptualization of engaging design and the examination of a continuous co-design process
Thinking with place making at V-Barð, Iceland
Full text linkPlaces are mobile and becoming, they are constantly changing and dynamic. Places on the margins sometimes seem to take on another image and are thought of as static and homogenous. In the thesis, I look at Western-Barðastrandarsýsla county, Iceland (V-Barð) through the idea of place making which tells about how places are made through mobilities and dynamic relations, and there V-Barð is no exception. Using a relational materialistic approach, which recognises that humans are but a part of nature, and the idea of place making I examine how V-Barð is differently created through human–nature relations, mobilities and tourism.
My findings show that places on the margins are no less dynamic and mobile than places closer to the centre. The relational materialistic approach allows for different methods of listening and looking at places and thinking about them, as it recognises a more-than-human agency. Through these lenses V-Barð emerges as a multi-layered and multivocal place where different stories of more-than-human encounters meet and make a place. V-Barð, as other places, is therefore messy and holds agencies which are crucial to recognise when negotiating about the place or researching it, for the more-than-human relations that it consists of to emerge.Staðir eru hreyfanlegir og verðandi, þeir eru síbreytilegir og kvikir. Ásýnd staða á jaðrinum
hefur á stundum viljað taka á sig aðra mynd og ímynd þeirra verið tengd við stöðnun og
einsleitni. Í ritgerðinni skoða ég Vestur-Barðastrandarsýslu (V-Barð) á Íslandi út frá
hugmyndinni um það hvernig staðir verða til í sífelldum breytileika og hreyfingu og þar er
V-Barð engin undantekning. Ég skoða V-Barð út frá mismunandi sjónarhornum á forsendum
efnislegrar tengslahyggju, en hún gengur út frá því að manneskjan sé einungis hluti af stærri
heild og að þar skipti tengsl höfuðmáli. Þannig skoða ég V-Barð út frá tengslum fólks og
náttúru, út frá hreyfanleika staðarins og ferðamennsku.
Niðurstöður mínar sýna fram á að staðir á jaðrinum eru engu síður kvikir og síbreytilegir en
staðir nær miðjunni. Aðferðafræði efnislegrar tengslahyggju gerir ráð fyrir mismunandi
aðferðum til að hlusta og skoða staði út frá og hugsa um þá. Í ritgerðinni birtist V-Barð sem
marglaga og margradda staður þar sem ólíkar sögur meira-en-mennskra radda koma saman
og móta staðinn. V-Barð er því óreiðukenndur staður tengsla líkt og aðrir staðir, sem býr
jafnframt yfir valdi þessara tengsla sem ætti að taka tillit til í mótun staðarins til framtíðar
eða í rannsóknum á honum.Icelandic Research Fundin
Breytingar á samfélögum grasbíta í tíma og rúmi: áhrif á virkni íslenskra túndruvistkerfa
No full textRapid environmental changes in the Arctic tundra are driving shifts in herbivore populations, distribution, and phenology, affecting the structure of herbivore community. These changes will have consequences to ecosystem structure and function through the direct effects of herbivores on vegetation biomass and biogeochemical cycles. Yet, the effects of herbivores on ecosystem functions, particularly within a multispecies context, are still poorly understood. Addressing these knowledge gaps in tundra rangelands, which are grazed by both wild and domestic herbivores, is an urgent task to ensure the development of sustainable management practices.
Using Icelandic rangelands as a case study, I investigated how changes in herbivore communities affect tundra ecosystem functions across various spatial and temporal scales, with a focus on nutrient recycling. Specifically, I aimed to: 1) track changes in herbivore community composition through time, 2) assess the impact of herbivore on vegetation biomass, 3) measure the faecal nutrient contributions of different herbivores species, and 4) evaluate the role of herbivores on nutrient distribution. I analysed long-term data to assess shifts in herbivore populations and their impacts on vegetation at a regional scale. Additionally, through extensive fieldwork in 2022, I examined herbivore effects on vegetation, faecal nutrient deposition, and nutrient transport at landscape and local scales in high-elevation rangelands. Specifically, I measured rates of aboveground biomass consumption, faecal nutrient content and faecal deposition rates of pink-footed goose, sheep and reindeer, and forage quality at 21 sampling sites throughout the growing season. Near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) models were calibrated to estimate faecal nutrient content.
Results from the thesis indicate rapid changes in the Icelandic herbivore community: over the past 40 years, the dominant herbivores shifted from domestic (mainly sheep) to wild herbivores, led by the large increase in pinkfooted goose. Overall, herbivores consumed a small percentage (4%) of total plant biomass, but this reached up to 30% in localised areas in the Eastern Highlands toward the end of the growing season. Although the goose population consumed less biomass than the sheep population, geese contributed significantly more to faecal nutrient deposition, especially early in the growing season when nutrient content in their faeces was highest. There was no clear connection between forage quality and herbivore consumption, but areas with low-quality forage showed more nutrient deposition through faeces. These findings highlight the potential of herbivores to redistribute nutrient across the landscape and provide insights into the role of herbivores in shaping tundra ecosystems through their effects on nutrient cycling, particularly in the context of strong and rapid ongoing herbivore community changes.Hraðar umhverfisbreytingar á norðurslóðum hafa í för með sér breytingar á stofnstærð, útbreiðslu og atferli grasbíta, sem hefur áhrif á samfélagsgerð þeirra. Þær breytingar munu síðan hafa afleiðingar fyrir byggingu og virkni vistkerfa, einkum vegna beinna áhrifa grasbíta á lífmassa gróðurs og hringrásir næringarefna. Þrátt fyrir það eru áhrif grasbíta á virkni vistkerfa enn illa þekkt, sérstaklega þegar um er að ræða samspil margra tegunda grasbíta. Mikilvægt er að bæta þekkingu á þessum áhrifum í túndruvistkerfum sem nýtt eru af mismunandi grasbítum, bæði villtum grasbítum og búfé, til að tryggja þróun sjálfbærrar landnýtingar.
Ég rannsakaði hvernig breytingar á samfélögum grasbíta hafa áhrif á virkni íslenskra túndruvistkerfa á mismunandi kvörðum í tíma og rúmi, með áherslu á hringrásir næringarefna. Markmið rannsóknarinnar voru einkum að: 1) fylgjast með breytingum í samsetningu samfélaga grasbíta yfir tíma, 2) meta áhrif grasbíta á lífmassa gróðurs, 3) mæla næringarefnainnihald í skít mismunandi grasbítategunda og 4) meta hlutverk grasbíta við dreifingu næringarefna. Ég greindi langtímagögn til að meta breytingar á stofnum grasbíta og áhrif þeirra á gróður á stærri svæðum. Að auki kannaði ég staðbundin áhrif og landlagsáhrif grasbíta á gróður, næringarefnainnihald í skít þeirra og flutning næringarefna í hálendisvistkerfum með umfangsmikilli vettvangsvinnu árið 2022. Í því fólst að mæla neyslu á ofanjarðarlífmassa gróðurs, magn og næringarefnainnihald í skít heiðagæsa, kinda og hreindýra, ásamt fóðurgæðum á 21 sýnatökustað yfir vaxtartímabilið. Nær-innrauð endurkastsgreining (NIRS) var notuð til að meta næringarefnainnihald í skít þessara tegunda.
Niðurstöður ritgerðarinnar sýna hraðar breytingar í íslenska grasbítasamfélaginu síðustu 40 árin. Hlutfall búfjár (aðallega kindur) sem var ríkjandi áður hefur dregist saman og hlutfall villtra grasbíta hefur aukist, einkum vegna mikillar fjölgunar heiðagæsa. Grasbítar neyttu að jafnaði lítils hlutfalls (4%) af heildarlífmassa gróðurs, en staðbundin neysla náði allt að 30% sums staðar á Austurhálendinu undir lok vaxtartímabilsins. Þrátt fyrir að gæsastofninn neyti minna lífmassa en kindur, lögðu gæsir verulega meira til af næringarefnum í skít, sérstaklega snemma á vaxtartímabilinu þegar næringarefnainnihald skítsins var hæst. Ekki fannst skýr tenging milli fóðurgæða og neyslu grasbíta, en á svæðum með lág fóðurgæði lagðist hlutfallslega meira til af næringarefnum með skít en á svæðum með hærri fóðurgæði. Þessar niðurstöður varpa ljósi á getu grasbíta til að dreifa næringarefnum um landslag og sýna fram á hlutverk þeirra í mótun túndruvistkerfa í gegnum áhrif þeirra á hringrásir næringarefna, einkum með hliðsjón af þeim hröðum breytingum sem eru að verða á grasbítasamfélaginu.This work was supported by the Icelandic Research Fund (grant number 217754 and 2410773-051); the Nordic Borealization Network (NordBorN, funded by NordForsk grant number 164079); and Landsvirkjun (grant number NÝR-22-2022 and NÝR-26-2023)
Prediction of stable nanoscale skyrmions in monolayer Fe5GeTe2
Full text linkUsing first-principles calculations and atomistic spin simulations, we predict stable isolated skyrmions with a diameter below 10 nm in a monolayer of the two-dimensional van der Waals ferromagnet Fe5GeTe2, a material of significant experimental interest. A very large Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) is observed due to the intrinsic broken inversion symmetry and strong spin-orbit coupling for monolayer Fe5GeTe2. We show that the nearest-neighbor approximation, often used in the literature, fails to describe the DMI. The strong DMI together with moderate in-plane magnetocrystalline anisotropy energy allows to stabilize nanoscale skyrmions in out-of-plane magnetic fields above ≈2 T. The energy barriers of skyrmions in monolayer Fe5GeTe2 are comparable to those of state-of-the-art transition-metal ultrathin films. We further predict that these nanoscale skyrmions can be stable for hours at temperatures up to 20 K.ANR Grant No. ANR-22-CE24-0019.
Programme des Investissements d’Avenir: ANR-17-EURE-0009
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation)
SPP2137 “Skyrmionics” (project no. 462602351)
Icelandic Research Fund (Grant No. 239435)Post-print (lokagerð höfundar
Epitranscriptomic regulation of DNA repair genes
Full text linkEpitranscriptomics refers to post-transcriptional regulation of gene expression via RNA modifications, which can affect the function and structure of RNAs but do not entail any changes to the ribonucleotide sequence. RNA modifications are found on all forms of RNA including messenger RNA (mRNA) with methylations being the most common forms of mRNA modifications. Two such mRNA methylations are N6-methyladenosine (m6A) and N1-methyladenosine (m1A) which are known to be reversible. Studies have demonstrated that mRNA methylations are involved in and influence numerous biological processes including the DNA damage response. The DNA damage response is vital for the maintenance of genomic integrity and cell survival. DNA double strand breaks (DSB) are thought the most cytotoxic form of DNA damage as unrepaired or incorrectly repaired DSBs can result in cell death or lead to increased genomic instability and increase risk of cancer development. The ability to detect and correctly repair DNA DSB is vital for cells to maintain genome stability and to transfer correct genetic information from one generation to the next.
ALKBH3 and FTO (ALKBH9) are dioxygenases belonging to the AlkB protein family. ALKBH3 has a well-established role in DNA alkylation repair but can also act as an mRNA demethylase, a function shared with other members of the AlkB family. Specifically, ALKBH3 removes m1A from mRNA, whereas FTO is primarily recognized for demethylating m6A from mRNA. In a previously published article, the Sigurdsson laboratory revealed that ALKBH3 is promoter hyper-methylated in ~20% of breast cancers. This form of epigenetic regulation reduced ALKBH3 expression and was correlated with reduced survival. Exploring the function of silencing ALKBH3 and other members of the AlkB family revealed that knockdown of ALKBH3 and FTO caused protein downregulation of RNF168, a pivotal protein in DNA DSB repair.
The first aim of this project involved elucidating the regulatory role ALKBH3 and FTO have on RNF168. Further exploration into silencing ALKBH3 and FTO revealed that loss of ALKBH3 and FTO lead to increased m1A and m6A methylation marks on the RNF168 transcript, resulting in impaired mRNA export and decreased protein expression. These results point towards a novel form of epitranscriptomic regulation of RNF168.
The secondary aim of this project was to explore the potential influence of ALKBH3 and FTO on the DNA DSB response, attributed to their regulation of RNF168. Cells depleted of ALKBH3 and FTO demonstrate strong signs of RNF168 dysfunction, including impaired 53BP1 recruitment to DNA DSB and altered DNA DSB repair dynamics. Subsequent investigations revealed heightened genome instability and increased sensitivity to genotoxic agents upon the loss of ALKBH3 and FTO.
The findings presented in this thesis present a novel regulatory mechanism for RNF168 and unveil the involvement of mRNA modification in DNA DSB repair signaling. Furthermore, providing evidence of interplay between alkylation repair and DNA DSB repair. The removal of mRNA modification from the DNA repair factor RNF168, presents a new regulatory mechanism into the DNA DSB repair signaling, making it a unique addition to the rapidly evolving field of epitranscriptomics. The fact that demethylases play a part in genomic maintenance and cell survival in response to genotoxic agents is likely to have impact on the DNA repair field and could prove to be a vital factor to cancer development. Lack of ALKBH3 and FTO might be used as a potential marker for cancer treatment response due to both lack of alkylation repair and possibly because of DNA double strand repair deficiency, highlighting the possible clinical benefits of this project.RNA sviperfðir vísa til stjórnunar á genatjáningu eftir umritun með breytingum á RNA sem geta haft áhrif á virkni og uppbyggingu RNA sameindarinnar án þessa að valda breytingum í ríbósakjarnsýru röðinni. RNA breytingar finnast á öllum gerðum RNA þar á meðal mRNA þar sem metýleringar eru eitt algengasta form breytinga. Tvær af þekktustu mRNA metýleringunum eru N6-metýladenósín (m6A) og N1-metýladenósín (m1A) en báðar breytingarnar eru afturkræfar. Rannsóknir hafa sýnt fram á að mRNA metýleringar taka þátt í og hafa áhrif á marga líffræðilega ferla, þar á meðal DNA skemmdarviðbragði í frumum. Viðbrögð frumna við DNA skemmdum eru mikilvæg fyrir lífvænleika þeirra og til að viðhalda stöðugleika erfðamengisins. DNA tvíþáttabrot (DTB) eru talin alvarlegasta gerð af DNA skemmdum þar sem galli í viðgerðum á DTB getur leitt til frumudauða og stuðlað að krabbameinsmyndun. Hæfni frumna að greina og gera við DNA DTB á réttan hátt er nauðsynleg til að frumur haldi erfðafræðilegum stöðugleika og til að flytja réttar erfðaupplýsingar frá einni kynslóð til annarrar.
ALKBH3 og FTO (ALKBH9) eru díoxýgenasr sem tilheyra AlkB prótínfjölskyldunni. ALKBH3 hefur vel skilgreint hlutverk í viðgerðum á alkýlerandi DNA skemmdum en er einnig þekkt fyrir að starfa sem mRNA demtýlasi ásamt örðum meðlimum í AlkB prótín fjölskylunni. Nánar tekið, þá fjarlægir ALKBH3 m1A af mRNA og FTO er þekktast fyrir að fjarlægja m6A af mRNA. Fyrri rannsóknir frá Rannsóknarstofu í krabbameinsfræðum hafa sýnt að stýrilsvæði ALKBH3 er metýlerað í ~20% af brjóstakrabbameinum. Þessi sviperfðastjórnun leiðir til minni ALKBH3 tjáningar og verri lifunar hjá brjóstakrabbameins sjúklingum. Frekari rannsóknir á ALKBH3 og öðrum AlkB prótín meðlimum leiddu í ljóst að þöggun á ALKBH3 og FTO (ALKBH9), leiddi til taps á prótíntjáningu RNF168, lykilpróteini sem tekur þátt í viðgerð á DTB.
Fyrsta markmið þessa verkefnis var að skilgreina stjórnunarhlutverk ALKBH3 og FTO á prótíntjáningu RNF168. Í ljós kom að tap á ALKBH3 og FTO leiddi til aukinna m1A og m6A metýleringarmerkja á umriti RNF168 sem leiðir til skerts mRNA útflutnings og tapi á prótíntjáningu. Bentu þessar niðurstöður til þess að ALKBH3 og FTO gætu stjórnað RNF168 í gengum RNA sviperfðir, ný leið í stjórnun á RNF168 prótín tjáningu.
Seinna markmið verkefnisins fólst í að kanna möguleg áhrif ALKBH3 og FTO á DNA skemmdarviðbragð frumna, sem rekja má til stjórnunar þeirra á RNF168. Genaþöggun á ALKBH3 og FTO leiddi í ljós að frumur sem skortir ALKBH3 eða FTO sýndu sterk merki um truflun á starfsemi RNF168, þar á meðal að 53BP1 prótínið kom ekki lengur að DNA DTB. Frekari rannsóknir sýndu fram á að frumur með skerta ALKBH3 og FTO virkni höfðu skerta getu til að gera við DTB. Einnig kom í ljós aukinn erfðafræðilegur óstöðugleiki og aukið varnarleysi fyrir lyfjum sem valda DNA skemmdum við tap á ALKBH3 og FTO.
Þessar niðurstöður benda til nýrrar gerðar stjórnunar á RNF168 og sýna þátttöku mRNA breytinga í að hafa áhrif á DNA DTB viðgerðarsvörun. Enn fremur, gefa niðurstöðurnar úr þessu verkefni vísbendingar um samspil alkýleringarviðgerðar og DNA DTB viðgerðar. Það að fjarlæga mRNA metýleringar hafi áhrif á DNA skemmdarviðbragðið er ný viðbót við ört stækkandi heim RNA sviperfða og mun einnig hafa þýðingu fyrir rannsóknir á DNA viðgerðum. Einnig að demetýlasar hafi hlutverk í að viðhalda stöðugleika erfðamengisins og svörun frumna við krabbameinslyfjum gæti reynst mikilvæg fyrir þróun krabbameins. Tap á ALKBH3 og FTO gæti verið notað sem hugsanleg vísbending fyrir svörun við krabbameinsmeðferð, bæði vegna skorts á alkýlerunarviðgerð og hugsanlega vegna skorts á DNA tvíþáttabrotum sem undirstrikar mögulegan klínískan ávinning af þessu verkefni.Rannsóknasjóður Íslands,
Blái Naglin
Restricted and weighted polynomial approximations
Full text linkThe thesis contains material from papers studying polynomial approximations of holomorphic functions in several variables. These approximations are weighted, in the sense that the norm used to assess the approximation is weighted, and polynomials used for the approximation are restricted to a certain subring of polynomials. The notion of the degree of a polynomial is also different from the classical setting. The main aim is to develop an analog of the Bernstein-Walsh-Siciak theorem, a generalization of the Runge-Oka-Weil theorem. To aid this study the Siciak-Zakharyuta functions, sometimes called global extremal functions or pluricomplex Green functions, from pluripotential theory are generalized. They are then used to construct weights for Hörmander’s L2-estimates of solutions to d-bar-equations and the solutions to those equations are then used to construct the desired polynomials.Ritgerðin er samansett af efni úr greinum sem fjalla um margliðunálganir á fáguðum föll í mörgum breytistærðum. Þessar nálganir eru metnar með vegnum stöðlum og margliðurnar sem eru notaðar koma úr hlutbaugum margliðna. Hugtakið um stig margliðanna er einnig frábrugðið í hefðbundna tilfellinu. Megin markið rannsóknanna er að setja fram og sanna útgáfu af Bernstein-Walsh-Siciak setningunni, sem er alhæfing á Runge-Oka-Weil setningunni. Til að sanna þessa setningu er notast við alhæfða útgáfu af Siciak-Zakharyuta fallinu úr fjölmættisfræði. Það er svo notað sem vigt í L2-mati Hörmanders á lausnum á d-strik-afleiðujöfnum. Lausnir slíkra jafna eru síðan notaðar til að smíða margliðurnar sem á að nota í nálgununum
Hvernig skynjum við hópa ólíkra áreita?
No full textIn daily life, people often see groups of similar objects compressed into a single percept. For instance, many people standing together form a crowd, and individual cars moving along the road form traffic. The general impression of traffic speed or crowd mood is perceived without paying much attention to each individual object. Nevertheless, this general impression accurately approximates the whole group. Numerous studies have shown that the visual system can rapidly and accurately represent summary statistics of multiple objects (so-called ensembles) despite observers’ poor ability to recall individual items upon which the ensemble representation was built. These findings raise many questions regarding the mechanisms that encode summary statistics, particularly concerning the contribution of individual items to the ensemble representation. Is the ensemble representation built upon the entire group of items or just a subsample? Do sampled items have equal weight in the encoded summary statistics, or do some items determine the ensemble perception while the rest have a minor impact? These questions are addressed in the three papers of this thesis.
In the first paper, we employed computational modeling and behavioral experiments to investigate sampling and robust averaging, which implies larger weight for central elements and lower weight for statistical outliers. Observers adjusted the mean orientation of ensembles with skewed orientation distributions. In line with previous studies, our observers estimated the mean with a systematic bias away from the ensemble mean toward its mode. The bias magnitude increased with the ensemble distribution skewness. This bias can be interpreted in terms of robust averaging: greater skewness means that the extreme elements of the skewed part of the distribution become more deviant from the mean. The more deviant they are, the less their contribution is. As a result, the perceived mean shifts away from the skewed part of the ensemble distribution toward its mode. This pattern was well predicted by the population coding model that utilizes neuron population coding and pooling mechanisms. We conclude, therefore, that this model can be considered a neurally plausible implementation for exhaustive item sampling and robust averaging in ensemble perception.
In the second and third papers, we investigated the effect of saliency on item contribution to ensemble representation (so-called amplification effect) using explicit and implicit reports. Specifically, we tested whether less salient items contribute at all. Our observers performed a mean orientation adjustment task (explicit report) and a visual search for an odd-oriented line among heterogeneous distractors (implicit report). We varied item saliency via size and measured the accuracy and precision of mean orientation estimation in the explicit report and search time in the implicit report. Using explicit reports, we found a strong orientation estimation bias toward the orientation of the more salient items. Still, the observed bias was smaller than what would be produced by subsampling and averaging the most salient items alone. Moreover, less salient items affected the precision of the reported mean. We conclude, therefore, that saliency modulates item contribution to the ensemble representation but does not absolutely determine item sampling. Conversely, we observed no effect of saliency on implicitly reported statistics, suggesting that explicit and implicit ensemble representations may be implemented by different mechanisms.Í daglegu lífi sjá fólk oft hópa af svipuðum hlutum samþjappaða í heildarskynjun. Til
dæmis mynda mörg einstök áreiti sem mynda hópa, og margir einstakir bílar á ferð eftir
veginum mynda umferð. Almenna tilfinningin fyrir umferðarhraða eða stemningu
mannfjöldans er skynjuð án þess að mikið sé einblínt á hvern einstakan hlut. Þessi
almenna skynjun gefur fremur nákvæma áætlun um einkenni hópsins í heild. Fjöldi
rannsókna hefur sýnt að sjónkerfið getur hratt og nákvæmlega áætlað samantektartölur
margra hluta (svokölluð áreitasöfn), þrátt fyrir að áhorfendum gangi illa að muna eftir
einstökum hlutum sem mynda þessa hópa. Þessar niðurstöður vekja spurningar um þau
ferli sem kóða samantektartölur, sérstaklega hvað varðar framlag einstakra hluta til
skynjunar á áreitasafninu. Byggir safnið á öllum hlutum hópsins eða aðeins á litlu úrtaki
þeirra? Hafa allir hlutir hópsins jafna mikla vigt eða stjórna sumir hlutir skynjun
áreitsafnsins á meðan aðrir hafa minni áhrif? Þessum spurningum er svarað í þremur
greinum þessarar ritgerðar.
Í fyrstu grein notum við líkön og tilraunir til að sýna að hlutir nálægt miðju safnsins hafa
meiri áhrif en tölfræðilegir útlagar. Í samræmi við fyrri rannsóknir áætluðu áhorfendur
okkar meðaltalið með kerfisbundnu fráviki frá meðaltali samansafnsins í átt að algengasta
gildi þess. Frávikið jókst með aukinni skekkju í dreifingu áreitasafnsins. Meiri skekkja
þýðir að öfgahlutir skekkta hluta dreifingarinnar verða meira frábrugðnir meðaltalinu. Því
meira frábrugðnir sem þeir eru, því minna leggja þeir til. Afleiðingin er að skynjaða
meðaltalið færist frá skekkta hlutanum í dreifingu samansafnsins í átt að tíðasta gildinu.
Líkan sem bygggir á kóðun heildarsafna áreita og samvinnu taugafrumna spáði vel fyrir
um þetta.
Í annarri og þriðju grein rannsökuðum við áhrif áberandi áreita á skynjun áreitasafna
(svokölluð mögnunaráhrif). Við prófuðum hvort minna áberandi hlutir legðu eitthvað til
skynjunar áreitasafnanna. Þátttakendur framkvæmdu verkefni þar sem þeir stilltu
meðaltalsstefnu og leituðu eftir frábrugðinni stefnu meðal sundurleitra truflunaráreita. Við
breyttum áberandi hluta með stærð og mældum nákvæmni stefnumats og leitartíma. Við
fundum sterkt frávik í stefnumati í átt að stefnu áberandi hluta þegar þátttakendur svöruðu
beint. Enn fremur var frávikið minna en það sem hefði myndast við úrtak og meðaltal
áberandi hluta eingöngu. Að auki höfðu minna áberandi hlutir áhrif á nákvæmni skráðrar
meðaltalsstefnu. Við ályktum því að áberandi áreiti í áreitasöfnum stýri framlagi hluta til
samansafnsskynjunar, en ákveði ekki algerlega þessi áhrif. Aftur á móti fundum við lítil
áhrif óbeinnar skynjanar á skynjun áreitasafnanna, sem bendir til þess að skýr og óbein
samansafnsskynjun gæti verið útfærð með mismunandi hætti og ólíkum ferlum.This work was supported by grant #228366 from the Icelandic Research Fund and the research fund of the University of Icelan