Nieuws

21 nov 16: Persbericht: KNAW: genome editing vraagt om publiek debat en heldere regelgeving
18 nov 16: Volkswagen schrapt 30.000 banen door dieselschandaal en transitie naar elektrische auto
16 nov 16: 100.000e elektrische auto rijdt op de Nederlandse weg (AD)
10 nov 16: Is Erik Verlinde de nieuwe Einstein? Sterrenkundige Margot Brouwers resultaten wijzen er op dat Verlindes theorie klopt!
8 nov 16: Nederlander Erik Verlinde komt met baanbrekende theorie over zwaartekracht
8 nov 16: Chimpansees winden draderige algen als spaghetti om een stokje nrc
6 nov 16: The Origami Code. NPO 2 Zondag 6 nov 2016 19:15. Kijk de aflevering hier terug. Is zeer de moeite waard!

*) zie hier. [ Archief Actualiteiten ]

09 juli 2011

Bas Haring over de inefficiëntie van fotosynthese (3)

Een geheel nieuwe wending aan de discussie over de efficiëntie van fotosynthese werd teweeg gebracht door een tip van een onbekende blogbezoeker:
"the initial steps of natural photosynthesis harness light energy with an efficiency of 95% or more — values that we can only aspire to with artificial photocells." (3)
Fotosynthese haalt een efficiente van 95% of meer! Dit zet de hele discussie op zijn kop, want dit is precies het omgekeerde van de stelling van Bas Haring die stelde dat  fotosynthese een teleurstellende 1% haalde en dat zonncellen met gemak 10% of meer halen. Nature publiceerde over de extreme efficiëntie in 2007 en 2010. De auteurs van het research artikel in 2007 (1) en het redactionele commentaar (2) spreken ook van 'extreme efficiency', hoewel het getal 95% niet in het research artikel is terug te vinden.

Wat is hier aan de hand? Waar het getal 95% vandaan komt wordt niet duidelijk, maar zeer waarschijnlijk wordt hier efficiëntie gebruikt in de definitie: het percentage van door het fotosynthetisch systeem opgevangen fotonen die nuttig gebruikt worden (4). (foton = kleinste eenheid van licht). Het lijkt nu vast te staan dat er  8 - 12 fotonen nodig zijn om 1 molecuul CO2 te reduceren (5). Alle fotonen die door het blad teruggekaatst worden of omgezet in warmte worden zodoende niet meegerekend. Als je naar een blad kijkt (zie foto) zie je dat veel fotonen de grotere en kleinere bladnerven zullen raken en verloren gaan. Als je met al dit soort factoren rekening houdt dan kom je tot een veel lagere efficiëntie. Vandaar de verwarrende gegevens in de literatuur.
Er is nog zo ontzettend veel te zeggen over fotosynthese dat ik de hele zomer er over kan bloggen. Dat zal ik niet doen. Veel over de energieaspecten kun je vinden in: Vaclav Smil (6). Nog twee opmerkingen:

Intelligent Design!
Als er iets complex, ingenieus of efficiënts in de natuur gevonden wordt, zijn ID-ers er altijd als de kippen bij. Over 'extreme inefficiëntie van fotosynthese' hoor je ze niet. Dit creationistische artikel (7) maakt melding van de 'extreme efficiëntie' van fotosynthese, waardoor intelligent design voor de zoveelste keer bewezen wordt! Natuurlijk vergeten ze de extreme inefficiëntie van de zon als energiebron te vermelden, die immers alle kanten op straalt waardoor er maar een miljardste de aarde bereikt (8).

Evolutie
In mijn vorige blog schreef ik dat de efficiëntie van fotosynthese niet de enige factor is voor het produceren van nakomelingen. Daardoor mag je niet verwachten dat fotosynthese gemaximaliseerd is. Dit vond ik op fraaie wijze onder woorden gebracht:
"One reason that plants don't store fuel efficiently is that "plants' goals are different than our goals," says (Devens Gust, a photochemist at Arizona State University). "The plant's goal is to live and reproduce, not to store energy for humans." (bron)

Noten
  1. Gregory S. Engel et al (2007) Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems, Nature 446, 782-786 (12 April 2007). Zie ook: Elisabetta Collin (2010) Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine algae at ambient temperature, Nature 4 Feb 2010.
  2. Editor's Summary: Making photosynthesis tick, Nature 12 April 2000
  3. Roseanne J. Sension (2007) Biophysics: Quantum path to photosynthesis, News and Views Nature 446, 740-741 (12 April 2007)
  4. Dit wordt  bevestigd door de definitie in Scientific American: "plants transform 95 percent of the sunlight that falls on them (...) into energy stored chemically as carbohydrates".
  5. Oliver Morton (2007) Eating the Sun, p.112. (Schrijft gedetailleerd over de geschiedenis van het wetenschappelijk onderzoek naar fotosynthese)
  6. Vaclav Smil (2008) Energy in Nature and Society. MIT. (Pittig en grondig met veel data over alle aspecten van energie.)
  7. David Tyler Post details: Explaining the extreme efficiency of photosynthesis, 04/16/07 (Aan de ARN website zijn bekende ID-ers verbonden als Steve Meyer, Paul Nelson).
  8. Deze eye-opener is afkomstig van de evolutiebioloog George C. Williams.Er zijn duizenden andere inefficiënties te noemen.

31 opmerkingen:

Anoniem zei

volgens mij kent de evolutie pas doelstellingen sinds er mensen zijn. De metafoor van Gust verduidelijkt dus niks.
Het boek van Morton is met de recente resultaten van de groep van Fleming eigenlijk al verouderd, maar de titel is meer dan een metafoor. Of zoals E. Schroedinger al zei: life feeds on negative entropy.

Gert, ik ben blij dat ik deze draai aan de discussie kon geven, al was het anoniem!
groet
harry

gert korthof zei

harry, ik vind de metafoor van Devens Gust juist heel leuk. Natuurlijk zijn doelstellingen een metafoor voor die zaken die geoptimaliseerd worden. Je moet zijn opmerking in de context van biofuels zien. En als je dat contrasteert met natuurlijke selectie dan slaat hij de spijker op de kop.
Ja, Morton heeft zijn boek net een jaar te vroeg gepubliceerd: in hetzelfde jaar van Gregory S. Engel et al (2007). Hij zou er op zijn minst een mooie paragraaf aan hebben gewijd! Pech gehad.
Bedankt Harry.

Jan Riemersma zei

Gert, je schrijft: 'ik zou er de hele zomer over kunnen bloggen'. Van mij mag je. Ik ken weinig mensen die zo duidelijk over de natuur schrijven als jij. Wat ik werkelijk prachtig vindt is je talent om zaken helemaal terug te brengen tot hun meest praktische consequenties. Ik vind de hele passage vanaf 'Wat is hier aan de hand enz.' een voorbeeld van prachtige analyse. En voor mij als leek is het gemakkelijk te begrijpen en daardoor erg interessant. Bas Haring is overigens voor jou wel een bron van inspiratie?

gert korthof zei

Jan! Je bent nog in het land! En dank voor deze zeer aardige woorden. Voor mij is bloggen = onderzoek (inclusief lezers input) = ontdekking. Maar niet al mijn inzichten komen in één klap binnen. Ik had drie klappen nodig om Bas omver te werpen.
Overigens, herinner ik mij vaag dat jij het op je blog over quantum gedoe had en een publicatie noemde, die waarschijnlijk dezelfde is die ik noemde (Nature 2010). Alleen ik focus op de efficientie factor want quatum gedoe snap ik niet.
Bas Haring: ja een blog inspiratie, omdat hij zich nu eenmaal hardnekkig op biologisch terrein begeeft......

PS Een klein stukje efficientie komt nog terug in een boekbespreking.

Eric Wolfs (18-01-1970) zei

Gert Korthof zei:

"Als er iets complex, ingenieus of efficiënts in de natuur gevonden wordt, zijn ID-ers er altijd als de kippen bij."

Jammer dat u toch weer even stemming moet maken.
Wat nog vervelender is: ik weet dat u op zijn minst een aantal boeken van ID-ers hebt gelezen en u weet dus ook dat de conclusie van design helemaal niets te maken heeft met efficiëntie percentages.

Rob van der Vlugt zei

Eric, je bent onverbeterlijk.
Maar je had op z'n minst de moeite kunnen nemen het artikel van David Tyler even te lezen.

gert korthof zei

Eric, zoals Rob al zei, heb je noot 7 niet gelezen en de website opgezocht? Zal ik het voor je doen? : "Knowing that quantum paths have been used in photosynthesis, the "primary energy source for almost all life on Earth", provides yet more grounds for making design inferences."

Rob van der Vlugt zei

Geheel terzijde (hoewel...)

Dit kon weleens een juweeltje zijn.

http://www.bol.com/nl/p/engelse-boeken/the-logic-of-chance/1001004011364064/index.html

Als e-book reeds te downloaden, ik wacht liever op de boekversie.

gert korthof zei

Rob, bedankt voor deze tip: The Logic of Chance The Nature And Origin Of Biological Evolution by Eugene V. Koonin.
Koonin is een bekend en zeer deskundig genoombioloog. Dit is zeker verplichte kost. maar hij is ook onorthodox: "the inadequacy of natural selection and adaptation as the only or even the main mode of evolution;"
Het is aardig dat een topwetenschapper deze ideeen voor een breed publiek toegankelijk maakt. Het is natuurlijk wel een beetje in zijn eigen belang omdat hij graag zijn eigen idee wil ventileren... maar wie niet?

gert korthof zei

Rob, je hoeft niet helemaal te wachten, je kunt al beginnen aan free chapters, dan heb je de essentie te pakken!

Eric Wolfs (18-01-1970) zei

@ Rob en Gert,

nee, ik had de noten niet gelezen.
Maar het valt me gewoon op hoe vaak ID of creationisme er toch wat spottend wordt bijgehaald op een blog wat daar volgens mij niet voor bedoeld was, toch?
Ik ben een voorvechter van ID, en reageer daar dus op, that's all.

gert korthof zei

Eric, schreef "Ik ben een voorvechter van ID": dan is het toch wel handig om dingen te zeggen die kloppen... toch?

Eric Wolfs (18-01-1970) zei

zoals?

gert korthof zei

Eric, als je geen bioloog bent dan zul je op je tenen moeten lopen om mee te doen een discussie over de evolutietheorie op professioneel niveau. Want de evolutietheorie is een theorie op professioneel niveau in de biologie en als je die wilt vervangen heb je zeer hoge ambities. Dat vereist al een enorme inspanning, en je bent nog niet eens in staat die paar zinnen te lezen die op mijn blog staan, dat zou ik je alles op een presenteerblaadje moeten aanreiken?, hoe wil jij ooit iets bereiken? Het is alsof je op een 10 jaar oud fietsje zonder versnellingen en met een lekke band wil mee doen aan de Tour de France en je beklaagt dat je niet serieus wordt genomen door professionele renners! Zelfs een toeschouwer moet moeite doen om ter plekke te komen en alles te kunnen aanschouwen!

Anoniem zei

gert,

bedankt voor je koonin referentie. Heb het boek onmiddellijk besteld al kunnen ze pas eind oktober leveren. Verplichte kost inderdaad, ook voor onze ouwe vriend Jerry!

Ik moest trouwens wel even lachen om je kwalificatie: 'maar hij is ook onorthodox'. Dat ben jij zelf toch zeker ook nog steeds wel een beetje? ;-)

Dan heb ik ook een leuke referentie voor je: Schneider et al. Appendage expression driven by the Hoxd global control region is an ancient gnathostome feature. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011 (in press): ....These sequences function in these organisms despite 400 million years of separation.

Sorry dat ik weer als anonymous reageer, maar het is lastig als je eerst speciaal een account aan moet maken dat je verder toch niet gebruikt.

groet,

harry

Anoniem zei

sorry, ik zie nu dat de referentie van rob van der vlugt is gekomen: bedankt dus!
harry pinxteren

Rob van der Vlugt zei

Gert,

Jouw metafoor van het oude fietsje heeft wellicht meer diepte dan je er in gestopt denkt te hebben.
De overtuigde ID-er leeft namelijk in de veronderstelling dat hij de winnende tijd van de Alpe d'Huez-etappe met gemak zou kunnen verpulveren als die suffe Tourdirectie maar zou toestaan dat hij bovenaan de berg mag beginnen i.p.v. aan de voet.

gert korthof zei

harry, je hoeft geen account aan te maken. Je hebt twee opties: anonymous met ondertekenen en: Name/URL (URL kun je zelf verzinnen).

gert korthof zei

Rob, "bovenaan de berg mag beginnen i.p.v. aan de voet."!!! niet aardig van je, Rob! Respect!!!
En dit is nog een anticipatie op het antwoord van Eric: die wielrenners mogen dan wel professioneel zijn, of zichzelf zo noemen, mag ze vallen bij het leven (=amateurs!) en de winnaars hebben allemaal doping gebruikt (=fraude in de wetenschap)...

Gerdien de Jong zei

Nu we het toch over boeken hebben: dit is ook aan te raden:
http://www.amazon.com/Tinkerers-Accomplice-Design-Emerges-Itself/dp/0674057538/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1310475832&sr=1-1

Gerdien de Jong zei

Eric Wolfs? was die niet aanwezig onder andere naam op het Getob blog?

gert korthof zei

Hier staat een review van het boek 'The Tinkerer's Accomplice: How Design Emerges from Life Itself': hier.

Gerdien de Jong zei

@Harry
Ik kan dat PNAS artikel nog niet in PNAS Early vinden. Wel commentaar in Science Daily en in blog: http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2011/07/11/fish-fins-and-mouse-feet-controlled-by-the-same-ancient-genetic-switch/

harry pinxteren zei

klopt, gerdien
ik heb het ook maar uit SD en van notexactlyrocketscience. Niks ten nadele van jullie blogs, maar Ed Young verdient een prijs!

h pinxteren zei

ps en bedankt voor die referentie.

Gerdien de Jong zei

Not Exactly Rocket Science is een goed blog, ja!

Eric Wolfs (18-01-1970) zei

Gert Korthof zei:

"Eric, als je geen bioloog bent dan zul je op je tenen moeten lopen om mee te doen een discussie over de evolutietheorie op professioneel niveau. Want de evolutietheorie is een theorie op professioneel niveau in de biologie en als je die wilt vervangen heb je zeer hoge ambities."

Ik hoef niets te vervangen hoor.
Voor de rest vind ik het een beetje overdreven dat alleen een bioloog zich bezig mag houden met data.
Als ik steeds maar waarneem dat alles wat men omhoog gooit ook weer terug op aarde valt, mag ik dan tot de conclusie komen dat er misschien een soort kracht aanwezig is die richting het middelpunt van de aarde werkt?
Of moet ik daar perse hogere fysica voor gestudeerd hebben?

gert korthof zei

Eric, "alles wat men omhoog gooit ook weer terug op aarde valt": wetenschappers hielden zich een paar eeuwen geleden met dit soort problemen bezig, maar ze zijn verder gekomen sindsdien. Dat geldt ook voor de biologie. De eenvoudigste problemen in de wetenschap zijn al opgelost. Ondertussen is er zoveel ontdekt dat er jarenlange opleidingen nodig zijn om dat allemaal over te brengen op studenten.

h pinxteren zei

ja, gerdien, die blogs van jou en gert niet te nagesproken, natuurlijk: wat mij betreft krijgen die ook een prijs, al is dat van jou, voor een volstrekte leek als ik, soms toch wat te specialistisch. Maar ik zag net dat ik nodig weer eens paar dingen bij jou eens goed moet na lezen!

Eric Wolfs (18-01-1970) zei

Gert korthof zei:

"Ondertussen is er zoveel ontdekt dat er jarenlange opleidingen nodig zijn om dat allemaal over te brengen op studenten."

Inderdaad. Maar dat wil niet zeggen dat ik me niet kan en mag verdiepen in bepaalde onderwerpen.
Maar goed, ik zal het hier bij laten.
Het was niet mijn bedoeling om vaste commentator op uw blog te worden.

Gerdien de Jong zei

@harry pinxteren 13 July, 2011 09:34
Ik heb er nu twee niet technische opgezet! Eigenlijk moet ik gaan uitleggen wat een stamgroep precies is, dat iets dat in het spraak voorouder heet, maar verschenen zaken over vleermuizen die te leuk waren om te laten zitten.