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 ]

20 februari 2012

Twee elkaar uitsluitende perspectieven op DNA

Ik kreeg een tip van René Fransen dat ik uitgebreid geciteerd werd [3] in het boek Synthetische Biologie van Arno Schrauwers en Bert Poolman. 
Bij het doorbladeren ontdekte ik tot mijn verrassing dat dit boek heel aardig aansluit op mijn blogs over DNA van de afgelopen twee maanden. Ik zoom nu alleen in op hun perspectief op DNA. Die wordt op kernachtige manier uitgedrukt in de titel van het vierde hoofdstuk:
'Zijn we gehouden aan DNA-achtige systemen?'
En verder:
'Er zijn andere systemen voor de opslag van informatie denkbaar'. (p.53)
'Waarom zouden we ons beperken tot vier/vijf nucleotiden?' (p. 43)
Of te wel: DNA: dat moet beter kunnen! of: dat moet anders kunnen! Dit is precies de insteek die ik ook in mijn vorige blogs aan het verkennen was. Zo vinden we in Synthetische biologie alternatieven voor DNA zoals HNA (hexitolnucleïnezuur) (p. 38), 'vreemde basen' en PNA (peptidenucleïnezuren) (p. 136–138). Dit is eigenlijk niet zo verwonderlijk als je bedenkt dat dit boek over synthetische biologie gaat en dat vak wordt bedreven door -zeg maar- een kruising tussen biologen en ingenieurs. Ingenieurs zijn niet tevreden met wat we hebben, maar willen dingen verbeteren.
Het grappige is dat de schrijvers ook terecht komen op het boeiende gebied van astrobiologie, waar op dezelfde manier over DNA gedacht wordt. Astrobiologen stellen zich de vraag: kan het leven (op andere planeten) ook op iets anders dan DNA gebaseerd zijn? Dus de onderzoekers op de gebieden van de synthetische biologie, Origin of Life en astrobiologie hebben een gemeenschappelijke belangstelling voor alternatieven voor DNA.


Het contrast met alle boeken over de ontdekking van DNA kan niet groter zijn.
Als voorbeeld het boek dat ik nu aan het lezen ben: The Eighth Day of Creation van Horace Freeland Judson. Het is een klassieker, een geschiedenis van de moleculaire biologie geschreven door iemand die er niet zelf bij betrokken was, maar wel de belangrijkste betrokkenen uitgebreid heeft geinterviewed (het boek wordt zelfs door Crick aanbevolen, dus het kan niet slecht zijn!). De andere boeken in deze categorie die ik al in vorige blogs genoemd hebt zijn van de hoofdrolspelers: Francis Crick, James Watson en Maurice Wilkins (zie mijn blog van 3 feb). In al deze boeken wordt de structuur van DNA als de enig juiste oplossing gepresenteerd, op basis van de bekende bouwstenen van DNA, de wetten van chemische binding, en de informatie uit X-ray diffractie opnames. Al die puzzelstukjes passen maar op één manier in elkaar. Het feit dat er een korte tijd vóór 1953 ook foute oplossingen waren (Linus Pauling's backbone in het midden, 1,3 of 4 strand-helix, same-base pairing) onderstreept alleen maar het feit dat er maar één goede oplossing was. De kunst was om als eerste die enig juiste oplossing te vinden. En dat idee wordt alleen maar verstrekt door die oplossing ook nog eens de Secret of Life te noemen. Het suggereert een universele oplossing die van toepassing is op al het leven.
De evolutie handboeken volgen bijna altijd het patroon van 'het enig juiste DNA' zoals verteld door de ontdekkers (zie blog van 12 januari).

Puzzelstukjes
aanbevolen interactieve website
over de ontdekking van dna
Natuurlijk klopt die oplossing, de enige juiste structuur van DNA. Dat wil ik ook niet bestrijden. Maar de metafoor van de puzzelstukjes en de legpuzzel, en de race om de puzzel als eerste te klaar te hebben, suggereert dat als de puzzel eenmaal compleet is, er verder niets meer te ontdekken valt. En dat er geen alternatieven zijn. De iconische dubbele helix is zo'n onaantastbare waarheid geworden, dat hij het zicht ontneemt op alternatieven. Het is zo erg dat je bijna nergens voor- en nadelen van dubbele helix opgesomt ziet [1]. Daarom is het boek van Arno Schrauwers en Bert Poolman zo verfrissend (hoofdstuk: Zijn we gehouden aan DNA-achtige systemen?). Je kunt alleen maar uit het perspectief van de puzzel stappen als je de puzzelstukjes zelf ter discussie stelt. En dat is een grote denkstap.

Twee elkaar uitsluitende perspectieven

Mijn punt is nu dat die twee perspectieven op DNA, het 'de oplossing van de puzzel die DNA heet' en het 'DNA-dat-moet-beter/anders-kunnen' elkaar behoorlijk in de weg zitten. Het zijn twee elkaar uitsluitende perspectieven, die maar moeilijk in één hoofd te verenigen zijn. Psychologisch past het niet.
Het ene perspectief is een oplossing van een oud probleem: wat is de diepste basis van erfelijkheid. Een spannend historisch verhaal, maar helaas afgesloten (?). Het andere perspectief is de nog steeds onbeantwoorde vraag Zijn er gelijkwaardige of superieure alternatieven voor DNA? Dit perspectief stimuleert onderzoek, creativiteit, fantasie. Ben je eenmaal gefascineerd door de vraag Zijn we gehouden aan DNA-achtige systemen? zoals in het boek Synthetische biologie, dan is het totaal niet belangrijk hoe de puzzelstukjes dwingen tot de enig juiste DNA structuur.

De Britten Watson en Crick

Daarom zal het wel geen toeval zijn dat het boek Synthetische biologie in niet meer dan 4 zinnen uitlegt hoe de ontdekking van Watson en Crick in zijn werk ging:
"De chemische structuur en ruimtelijke ordening (dubbele helix) van DNA werden in 1953 ontdekt door de Britten James Watson en Francis Crick. Ze kwamen daar achter door bestudering van röntgen-kristallografische opnamen van DNA die Rosalind Franklin had gemaakt. Beide heren kregen in 1962 de Nobelprijs voor die ontdekking. Franklin was in 1958 overleden aan kanker en viel daardoor buiten de prijzen – Nobelprijzen gaan alleen naar levende onderzoekers."  (p.65)
Dit is wat kort door de bocht. Alsof de complete structuur van de helix uit de foto af te leiden was. Als dat zo was, had Franklin zelf de structuur van DNA kunnen bedenken en publiceren. Nee, uit die foto's kon afgeleid worden dat DNA een helix structuur moest hebben en de dimensies van de helix. Maar niet af te leiden was het feit of de bases aan de binnenkant van de helix zaten, en hoe. Ook niet zondermeer dat er twee strengen waren. Ook niet dat de beide strengen in tegenovergestelde richting lopen. Ook niet welke tautomere vormen de bases A,T,C,G hebben. Ook niet dat er nooit dezelfde bases tegenover elkaar zaten, maar altijd AT en CG. De beschrijving geeft de indruk dat Watson en Crick ordinaire dieven waren die een Nobelprijs kregen grond van gestolen gegevens [1].

Belangrijker: Schrauwers en Poolman missen hier een kans om uit te leggen waarom DNA in elkaar zit zoals het in elkaar zit. En de -eventuele- speelruimte die er is om het anders te doen. En de voor- en nadelen van DNA. Dit zou perfect aansluiten bij het zoeken naar alternatieven voor DNA. Misschien is het wel noodzakelijke basiskennis om een zinnig onderzoek naar alternatieven te kunnen doen. Goed, dit alles doet niets af van de grote waarde van het boek Synthetische biologie. De korte beschrijving toont alleen maar aan dat het perspectief van de Synthetische biologie en het Watson-Crick perspectief elkaar behoorlijk in de weg zitten. En dat was mijn punt.

Eigenlijk zouden die twee elkaar uitsluitende perspectieven elkaar heel goed kunnen aanvullen. Voor het  zoeken naar alternatief DNA zou het handig kunnen zijn om heel precies te weten waarom DNA in elkaar zit zoals het in elkaar zit. Iets met de functie van DNA in het organisme, iets met evolutie, iets met chemie. Er wordt té makkelijk en optimistisch gedacht over de mogelijkheden voor alternatieve genetische systemen. Laten de synthetische biologen eerst eens proberen een compleet genoom in alternatief DNA te synthetiseren en dat in een cel aan de praat krijgen.

Misschien moeten evolutiebiologen en synthetische biologen eens samen aan tafel zitten en om te beginnen een lijstje met alle voor- en nadelen van het huidige DNA maken. Ik weet niet of zo'n lijstje bestaat. Het is ook een ongebruikelijke vraagstelling. Een aanzet staat in voetnoot [2]. Misschien iets voor een volgende blog...


Noten
  1. De zaak ligt veel complexer. Vlak voor de ontdekking van Watson en Crick verhuisde Franklin naar een ander lab en stopte met DNA werk. Maar Wilkins was de derde man die de Nobelprijs kreeg. Als Watson en Crick samengewerkt hadden met Wilkins en Franklin, en als de Nature publicatie door hun vieren was geschreven, en Franklin had nog geleefd in 1962, dan dan was er ook een probleem ontstaan: wie was de derde persoon? Misschien had Franklin er meer recht op dan Wilkins...
  2. Voor- en nadelen van DNA:
    • Voordelen: redelijke stabiele structuur, vrijwel onbeperkte lengte, toch te openen voor kopieren van informatie, er zijn maar 2 paar bases nodig, base paring maakt copiëren mogelijk, de afmeting A-T is identiek aan C-G, iedere base volgorde kan opgeslagen worden, dus maximale vrijheid om genetische informatie op te slaan.
    • Nadelen: door de helix structuur, en supercoiling, ontstaat een probleem van 'ontwinden' van de helix om informatie te kopieren; omdat de helften van de dubbele helix in tegenovergestelde richting lopen verloopt de replicatie van de ene helft (lagging strand) discontinue en veel gecompliceerder dan de andere helft (leading strand); met 2 baseparen kunnen er theoretisch maximaal 61 aminozuren gecodeerd worden, en met 3 baseparen ruim 200; door de instabiliteit van natuurlijk DNA is er constant DNA-repair nodig [update 17-nov-15]. 
  3. Dat gaat over de definitie van het leven van Tibor Ganti (zie: mijn review).


    Vorige blogs over DNA:

    37 opmerkingen:

    harry p zei

    gert, ik heb al vaker gezegd dat je het allemaal eens rustig (zelf) op moest schrijven.
    met je opmerking dat die twee dingen, (eindelijk) de oplossing en mogelijke alternatieven, psychologisch niet passen, heb je het dus over wat we paradigma shift noemen. Toch? Die van jou lijkt me wel een boek waard! ;-)

    gert korthof zei

    harry, misschien wordt alternatief DNA, of zelfs alleen maar de vraag naar de nadelen van DNA, als een aanval op het meest perfecte molecuul van het universum gezien! het meest perfecte molecuul dat evolutie heeft voortgebracht! een belediging! dit lijkt me pure psychologie. 2e Ik denk dat biologen door evolutiehandboeken geconditioneerd worden om DNA als perfect te zien.
    3e vragen naar de voor- en nadelen van DNA zijn vragen van een ingenieur, niet van een bioloog. Een ingenieur moet ontwerpen en dus optimaliseren. Maar in feite zou het de vraagstelling van een evolutiebioloog moeten zijn want die vragen naar waarom heeft evolutie voor die structuur gekozen? wat is de fitness waarde van DNA? het probleem is dat alle levende organismen DNA hebben. Er is geen variatie om over na te denken, en dus wordt het niet gedaan.
    Maar er zit zeker een groot stuk psychologie in verborgen...

    nand braam zei

    @ Gert

    Zijn we nu bezig met synthetische biologie?

    Louter chemisch-technisch gezien lijkt me een redelijk alternatief voor de fosfaatgroep in DNA de arsenaatgroep, dus het P-atoom vervangen door As. Het As-atoom verzorgt zijn 3 bindingen met de 3 O-atomen op dezelfde manier als het P-atoom. Het As-atoom is relatief niet zoveel groter dan het P-atoom, dus dat kan geen groot probleem zijn, volgens mij, bij de stabiliteit van het DNA. De fosfaat- resp. arsenaatgroep speelt ook geen rol bij de waterstofbrugvorming om de helix in stand te houden.

    gert korthof zei

    Nand, OK. Jouw overwegingen om P door As te vervangen lijken dezelfde als die van Felisa-Wolfe-Simon. Dus, het enige verschil is dat As groter is. dat zou de afmetingen van DNA groter maken, op zich geen ramp lijkt mij als biochemisch leek. Is dat het enige verschil? (afgezien van de toxiciteit en of DNA polymerases met een As-sugar backbone overweg kunnen). Hoe gedraagt As-DNA zich in water? (in de cel) en dat soort dingen?

    nand braam zei

    @ Gert

    De stabiliteit zal wel iets minder zijn. Verder is arseen natuurlijk giftig, als het vrijkomt, en is de beschikbaarheid van arseen in de natuur veel geringer dan van fosfor. Maar we waren bezig met synthetische biologie, toch?

    nand braam zei

    @ Gert

    Onderstaande uitspraken van je intrigeren me.
    Je zegt:”Natuurlijk klopt die oplossing, de enige juiste structuur van DNA. Dat wil ik ook niet bestrijden. Maar de metafoor van de puzzelstukjes en de legpuzzel, en de race om de puzzel als eerste te klaar te hebben, suggereert dat als de puzzel eenmaal compleet is, er verder niets meer te ontdekken valt. En dat er geen alternatieven zijn. De iconische dubbele helix is zo'n onaantastbare waarheid geworden, dat hij het zicht ontneemt op alternatieven. Het is zo erg dat je bijna nergens voor- en nadelen van dubbele helix [1] opgesomt ziet. Daarom is het boek van Arno Schrauwers en Bert Poolman zo verfrissend (hoofdstuk: Zijn we gehouden aan DNA-achtige systemen?). Je kunt alleen maar uit het perspectief van de puzzel stappen als je de puzzelstukjes zelf ter discussie stelt. En dat is een grote denkstap.”

    Hier durf je wel buiten de gevestigde denkkaders te stappen, maar als het gaat om de kwestie natuurlijke werkelijkheid annex bovennatuurlijke werkelijkheid, durf je dat niet. Het gevestigde denkkader in de huidige natuurwetenschappelijke wereld is dat er alleen een natuurlijke werkelijkheid is ((ook jouw standpunt, dacht ik, tot nu toe). In feite een metafysisch standpunt. Van methodologisch naturalisme soepel overgestapt naar metafysisch naturalisme. Waarom in het ene geval wel buiten de gevestigde denkkaders durven te stappen en in het andere geval niet?

    nand braam zei

    In één van mijn eerdere posts probeerde ik uit te leggen waarom er, volgens mijn bescheiden mening, theoretisch (louter vanuit chemisch-technisch oogpunt) weinig tegen in te brengen is, waarom in DNA fosfor (P) niet vervangen zou kunnen worden door arseen (As).
    Nu doet zich de omstandigheid voor dat onderzoekster Felisa Wolfe-Simon aangetoond zou hebben, dat in Lake Mono in Californië bepaalde bacteriën, waar het milieu “stijf” staat van de arseen, inderdaad arseen in hun DNA zouden hebben ingebouwd. Dat zou aansluiten bij de theoretische (louter chemisch-technische visie), zoals door mij eerder aangegeven.
    Nu stond er laatst een artikel in de Volkskrant ( d.d. 7 februari 2012) van ene Maarten Keulemans, waarin gezegd wordt door de Canadese microbiologe Rosie Redfield dat Wolfe-Simon haar werk niet goed heeft gedaan. Ze deed de experimenten van Wolfe-Simon over en constateert: “We hebben geen gevallen geobserveerd waarbij de arseenrijke culturen groeiden”. Wolfe-Simon en haar team hebben de bacterie kennelijk slordig gewassen voordat ze gingen analyseren, is de conclusie van Redfield.
    Ik mag vanwege de copyrights dit artikel hier niet plaatsen en kan er ook niet naar verwijzen, omdat het beschermd is in de digitale krant van de Volkskrant. Het artikel heb ik doorgestuurd naar Gert Korthof, die zou uitzoeken of er nu in de wetenschappelijke wereld consensus is over deze kwestie.
    Dat lijkt me belangrijk. Als het theoretisch niet zo vreemd is als As wordt ingebouwd in DNA in plaats van P en als er dan omstandigheden zijn die in het voordeel zijn van As ten opzichte van P ( in Lake Mono staat het “stijf” van de arseen en is P in de minderheid , denk ik, (normaal in de natuur andersom) en dan gaat de betreffende bacterie toch de P die er is (de As die er ruim voldoende is negerende), inbouwen in het DNA, dan kunnen we zeggen, naar mijn bescheiden mening,dat hier iets bijzonders aan de hand is (synthetishe/theoretische biologie wordt kennelijk niet gemakkelijk echte biologie). Gert, hoe kijk jij hier inmiddels tegenaan?

    gert korthof zei

    Nand, de volkskrant rapporteert a d hand van primaire bronnen: dat is Rosie Redfield. Het is niet zo moeilijk om de website van Rosie Redfield te vinden, even googelen: "Our manuscript reporting the lack of arsenate in the DNA of arsenate-grown GFAJ-1 cells is now available on the arXiv server at http://arxiv.org/abs/1201.6643." klikken en we vinden:
    "we used mass spectrometry to show that DNA purified from cells grown with limiting phosphate and abundant arsenate does not contain detectable arsenate."
    Dat is duidelijk.
    Het gaat er hier niet om of arseen in DNA ingebouwd ZOU KUNNEN worden, maar of in de GFAJ-1 cellen (de zgn arseen bacterie van Wolfe) arseen is ingebouwd. Dat blijkt niet het geval te zijn. Rosie heeft de cellen van Wolfe gekregen en heeft Wolfe's resultaten niet kunnen reproduceren. En dat is de toestand op dit moment. Dit bewijst niet dat arseen niet in DNA ingebouwd zou kunnen worden, het is alleen niet aangetoond dat het kan.

    Misschien zit het probleem bij de enzymen die de DNA backbone moeten synthetiseren (DNA polymerases), die werken niet met Arseen (?). Je zou grootschalige en langdurige selectie experimenten moeten doen om mutanten te vinden die Arseen kunnen inbouwen. Dat zou interessant zijn. Je kunt zo iets niet bij voorbaat uitsluiten. Dus proberen.

    gert korthof zei

    Nand schreef "De stabiliteit zal wel iets minder zijn."
    Waarom?

    harry pinxteren zei

    gert (ik maak hier maar even een sub-thread van).
    Kuhn baseert zich in zijn bekende boek vooral op een oud onderzoek van de psychologen Bruner en Postman waaruit blijkt dat het lastig is om dingen - letterlijk- anders te zien dan je gewend bent ze te zien of anders dan je ze verwacht: mensen zien (alleen) wat ze (hun hersens) verwachten en ze zoeken bevestiging van wat denken (te weten). Confirmation bias heet dat tegenwoordig. Het is en blijft daarom lastig om 'out of the box' te denken. Zeker als je er na zoveel jaar van overtuigd bent dat je DE oplossing hebt gevonden: 'en toch beweegt ze', 'er bestaat geen ether'. Er zijn maar weinig echte voorbeelden van out of the box denken. Ik weet niet of Darwin ook in dit rijtje hoort: alles wat hij bedacht hing - ook naar zijn eigen zeggen- in zijn tijd eigenlijk allemaal al in de lucht

    Ok, even een paar wilde pogingen!

    Ik ben geen chemicus dus ik vraag me heel andere dingen af zoals bijvoorbeeld waarom de natuur voor een 'quartair' en niet voor een binair systeem heeft gekozen (net zoals wij met onze computer: dan krijg je er die logische poorten en dat rekengemak 'gratis' bij!).
    Verder vraag ik me af waarom de natuur er voor gekozen heeft het recept door te geven in plaats van het gerecht, de taart, zelf- want bacterieen en zo doen dat toch wel: klonen, dan geef je een heel, gereed, copie van jezelf exact door toch? Heb je daar dan nog wel DNA voor nodig?
    Ofwel: waarom moest het zo nodig ingewikkelder, complexer?
    Maar DNA bleek uiteindelijk ook niet de definitieve oplossing: we hadden nog andere informatieopslag nodig: ons immuunsysteem en onze hersens. De eerste aanleg daarvan begon trouwens als zo'n 850 miljoen jaar geleden. Niet te geloven!

    Kortom, was de natuur met een Turing Machine niet meteen klaar geweest? ! ;-)
    (het is dit jaar Turing jaar trouwens)

    nand braam zei

    @ Gert

    De elekronegativiteit tussen P en As is vrijwel gelijk: P 2,1 en As 2,0.
    Omdat As een groter atoom is dan P zal de sterkte van de binding tussen As en O, denk ik, minder zijn dan tussen P en O.

    harry pinxteren zei

    het is allemaal hard wired!

    Daniel K. Campbell-Meiklejohn, Ryota Kanai, Bahador Bahrami, Dominik R. Bach, Raymond J. Dolan, Andreas Roepstorff and Chris D. Frith Structure of orbitofrontal cortex predicts social influence Current Biology, Volume 22, Issue 4, R123-R124, 21 February 2012
    doi:10.1016/j.cub.2012.01.012
    The findings indicate that the tendency to conform one's values to those expressed by other people has an anatomical correlate in the human brain: grey matter volume (GM) in a region of lateral orbitofrontal cortex (lOFCGM)

    gert korthof zei

    Harry Feb 21, 2012 12:27 AM, digitaal is discrete waardes (niet perse op basis van 2), binair is digitaal op basis van 2 waardes.
    binair: 2 bases bijv. A en T gebruiken zou theoretisch kunnen maar dan moet je tenminste met een groep van 5 bases werken om 20 aminozuren te kunnen coderen (je hebt dan 32 mogelijkheden). Ik weet niet of je een tRNA kunt construeren die op basis van 5 bases werkt.

    "Heb je daar dan nog wel DNA voor nodig? "
    Ja, ook voor klonen heb je DNA nodig. Denk aan identieke tweelingen = klonen want genetisch identiek. Of je geslachtelijk of sexueel voortplant in beide gevallen heb je DNA nodig. Er wordt altijd alleen het 'recept' doorgegeven, nooit de cake (grofweg).

    "Kortom, was de natuur met een Turing Machine niet meteen klaar geweest?"
    Ik lees net in The Eighth Day dat het leven werkt als self-reproducing Von Neumann automata: de instructies om de gehele machinerie te dupliceren en om de instructies zelf te dupliceren zijn aanwezig, dus het geheel is zelf-reproducerend. Toch leu idee: het leven ooit begonnen als self-reproducing automata die nooit opgehouden zijn zichzelf te reproduceren! vergelijk de automaten van Theo Jansen.

    nand braam zei

    @ Gert

    Bedankt voor de verwijzing.

    Dat Lake Mono ligt er al heel lang., neem ik aan. En ik neem ook aan dat de concentratie arseen er ook al heel lang zeer hoog is. Als er dan nog steeds geen organisme is ontstaan dat As in het DNA heeft ingebouwd, is het dan wel reëel om te veronderstellen dat er mutanten zullen komen die wel in staat zijn om As in het DNA in te bouwen? De echte wereld is toch het beste laboratorium, of niet?

    harry pinxteren zei

    gert, wat wel opmerkelijk is in dit verband, tenminste als ik het goed begrijp, is dat van codons (vaak) de derde base redundant is, dus niet 'mee doet' zeg maar. (ik heb hier ooit een (speculatief) verhaal over gelezen, zal eens kijken of ik het nog terug kan vinden, want het was zeer relevant voor jouw vraag, al was het van een wiskundige en niet van een chemicus)

    Ik vind die zelf-reproducerende dingen, die autogenese en zo, altijd lastige zaken. Het riekt sterk naar cirkelredeneringen: waar komen die 'instructies' dan vandaan? Het is lastig om hier in niet-intentionele termen over te praten (dat is al zo sinds Aristoteles onbewogen beweger!)

    Ik dacht dat dat kruipend spul, bacterieen en microben en bepaalde luizen en zo, zich in zijn geheel splitst, dus meteen volwassen exemplaren maakt, kant en klare taarten. Dus anders dan tweelingen bij ons. Als je zelf de taart nog moet bakken, ja, dan heb je een recept nodig natuurlijk- en een hoop ervaring, niet te vergeten. En ons DNA heeft daar ook rekening mee gehouden (zie Liu et al 2012 (blog/discussie marleen))

    gert korthof zei

    Nand, arseen biochemie
    http://en.wikipedia.org/wiki/Arsenic_biochemistry
    is interessanter dan je zou denken: veel organismen 'doen iets' met arseen.
    Zo heb je notabene Arsenic-containing ribose !
    en: arsenic may be more thermodynamically realistic for life on other planets or moons such as Saturn's moon Titan.
    Dus het is nog niet zo'n gekke gedachte van Felisa Wolfe-Simon. Het punt is aan claims heb je niets, je moet het wel keihard kunnen aantonen, anders heb je toch behoorlijk gezichtsverlies.

    Het MonoLake formed at least 760,000 years ago, maar hoe het zit met de concentratie van arseen weet ik niet. Het gekke is dat er een heel ecosysteem leeft in het meer, en vele miljoenen trekvogels er van leven. De voedselketen is duidelijk niet vergiftigd. Ik weet niet of andere soorten op arseen tolerantie zijn onderzocht...

    gert korthof zei

    Harry, Methionine wordt maar door 1 triplet gecodeerd. Als je daar het derde base vervangt door een ander wordt het Isoleucine. Dus de derde base is niet altijd redundant. zie:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_code

    "waar komen die 'instructies' dan vandaan?"
    'instructies' is een metafoor. er wordt een rna polymeer gesynthetiseerd dat als basis dient voor de synthese van een eiwit polymeer. dat is allemaal mechanisch.

    ééncelligen delen. Een luis is een insect, meercellig dier, dat zich geslachtelijk voortplant, je hebt dus mannentjes en vrouwtjes luizen die aan sex doen.
    Of bedoel je soms parthenogenese? maar dat gaat nog steeds via een ei...

    harry p zei

    gert
    ja er zijn codons waarbij alle bases belangrijk zijn. Maar ik dacht dat er ook een stel waren waarbij de derde base redundant was (gezien in een tabel op de blog van marleen).

    inderdaad als je iets als mechanisme kunt beschrijven, dan heb je geen intentionele termen nodig, en als je uiteindelijk zelfreproductie en of autogenese in termen van mechanismen kunt specificeren dan is het prima. Al ben je er dan nog niet, denk ik (daarover een andere keer misschien meer!)

    nee ik bedoelde klonen en ik probeerde de metafoor van recept en taart duidelijker te krijgen. Als er al wezens bestaan die zich kant en klaar klonen -ik denk heel simpel aan zoiets als celdeling of zo, 'verdubbelen' zeg maar - hebben ze waarschijnlijk nog DNA nodig om af en toe wat eiwitten aan te maken om de schade te herstellen en/of te kunnen reageren op de omgeving. Zoiets? Maar soms, vooral van die hele kleine beestjes, hebben ze veel meer DNA dan wij, dacht ik. Is dat niet vreemd?
    (ik stel maar even wat rare vragen misschien dat ze je kunnen helpen 'out of the box' te komen!)

    nand braam zei

    @ Gert

    Bedankt voor de verwijzing.

    Als het gaat om de inbouw van As in DNA kom ik echter alleen de bespreking van de bekende controverse Wolfe-Simon en Rosie Redfield tegen, die in het voordeel van Redfield beslecht is:

    http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2010/december/Geen-tijd-voor-grondige-test-arseen-bacterie.html

    Dus voorlopig blijf ik zitten met de vraag “ Als er in Lake Mono nog steeds geen organisme is ontstaan dat As in het DNA heeft ingebouwd, is het dan wel reëel om te veronderstellen dat er mutanten zullen komen die wel in staat zijn om As in het DNA in te bouwen? “

    gert korthof zei

    Nand, onder laboratorium condities kun je het fosfaat gehalte veel beter controleren, omlaag brengen of helemaal tot nul reduceren, en het arseen gehalte opvoeren. Pas dan zullen mutaties effect hebben op groei en overleving.

    nand braam zei

    @ Gert
    Je zegt: “Nand, onder laboratorium condities kun je het fosfaat gehalte veel beter controleren, omlaag brengen of helemaal tot nul reduceren, en het arseen gehalte opvoeren. Pas dan zullen mutaties effect hebben op groei en overleving.”

    Maar, als ik het goed begrepen heb, is dat nu juist uitgeprobeerd door Wolfe-Simon en Redfield met als resultaat: geen As in DNA.

    gert korthof zei

    Nand, ze hebben volgens mij de bacterie getest zoals hij was. Maar volgens mij hebben ze geen langdurige selectie experimenten gedaan: duizenden generaties doorkweken en de best groeiende selecteren en daarmee verder, dat zou experimentele evolutie zijn. En dat was niet hun doel.

    gert korthof zei

    harry, "Maar soms, vooral van die hele kleine beestjes, hebben ze veel meer DNA dan wij, dacht ik. Is dat niet vreemd?"
    Kijk nog even in Koonin, Logic of Chance, fig 3-2 is erg belangrijk en de toelichting (p.52-53).
    Die zgn 'kleine beestjes' als ze eukaryoten zijn vallen in dezelfde range als ons soort beestjes.
    De schepper heeft sommige planten en dieren expres grotere genomes gegeven om onze hoogmoed en arrogantie een gevoelige klap te geven.

    h pinxteren zei

    ok, gert,
    ik had het moeten weten!
    misschien ergens anders gelezen: 'n beestje met 32.000 genen (was geloof ik ook een absoluut record). kan een eukaryoot zijn geweest, inderdaad. Het punt was ook dat alles wat dat dier kon hardgebakken in zijn genoom zat, 1 op 1.

    Wi zitten plm 10.000 onder dat record. Aardig van die schepper, het had heel wat minder kunnenn zijn. ;-)

    Maar ik zou proberen rare vragen te stellen. Ik ben met het nieuwe boek van David Deutsch, The Beginning of Infinity bezig. Dus er komt vast wel wat.

    gert korthof zei

    Nand schreef "Hier durf je wel buiten de gevestigde denkkaders te stappen, maar als het gaat om de kwestie natuurlijke werkelijkheid annex bovennatuurlijke werkelijkheid, durf je dat niet."
    Kort antwoord: Ik blijf binnen de natuurwetenschap.
    En het bovennatuurlijke snap ik niet, niemand kan het me uitleggen, ik snap niet wat mensen daar in zien.

    harry p zei

    gert, ik herhaal het nog maar eens: het is allemaal wishful thinking. Zelfs Riemersma heeft dat hier een keer toegegeven.
    En wensdenken heb je in soorten en maten en sommige mensen doen daar meer aan dan anderen- variatie, weet je wel! Het is soortspecifiek, anders zouden we nog steeds met onze blote billen in de boom zitten. De vraag is dus, waarom heeft de evolutie eukaryoten voortgebracht die niet alleen 'mathematische evolutiemodellen' (Koonin) hebben geproduceerd, maar die ook nog eens ongeneeslijke, onverbeterlijke, wensdenkers zijn: waarom die rare mutaties? Cui bono?- de enige vraag die je volgens Dennett hoeft te stellen.
    Maar we hebben geen antwoord. De een noemt zijn onwetendheid toeval (Laplace, Poincare), de ander god of 'iets'(zoals een aantal (vroegere) bezoekers van je blog), want 'there's more than meets the eye. En dat klopt ook helemaal. God, of het bovennatuurlijke, was daarom vanaf het allereerste begin een 'god van de gaten'. Maar die gaten kwamen wel van beneden! Toen deed hij ook nog alles zelf, maakte hij bijvoorbeeld nog ter plekke donder en bliksem, maar alleen als hij boos was, anders niet. Nu laat hij dat aan het KNMI over. Volgens sommigen maakt hij nog steeds onze genen, maar binnenkort komt daar ook een eind aan, want doen we dat ook helemaal zelf. En veel beter.
    Misschien hebben we hier een indicatie voor een soort wet, Zoals de wet van de communicerende vaten? : naarmate de (natuur)wetenschap vollediger wordt, wordt het godsbegrip leger. Het is hier en daar ook al geslonken tot 'iets'. En voor sommige ietsisten is het al bijna helemaal leeg, al zijn er ook nog steeds mensen als Riemersma die van de god van hun gaten een heuse persoon proberen te maken. Wensdenken zal altijd blijven, misschien zelfs ook nog als we verder evolueren. Trouwens onwetendheid voorlopig ook, - weet ik bijna zeker!

    Goed, terug naar de wetenschap.

    gert korthof zei

    harry, Dank! En nu terug naar Turing:

    http://www.nature.com/news/specials/turing/index.html

    harry p zei

    graag gedaan,Gert!

    Maar wat dacht jij, cui bono? Enig idee?

    ja turing jaar. ik doe het voor minder dan 1 miljard!

    gert korthof zei

    Harry, "Zelfs Riemersma heeft dat hier een keer toegegeven. ": nou, dat is tenminste eerlijk. Misschien is hij het alweer vergeten.
    Als ik het goed begrepen heb van Taede, heeft God dezelfde status als Gandalf! Een fictief personage. Dat hakt er wel in! Maar ik wacht nog op toelichting cq bevestiging.

    Turing:
    Interessante overeenkomst van het 'Halting problem':
    Given a description of an arbitrary computer program, decide whether the program finishes running or continues to run forever

    met 1) de strandmachines van Theo Jansen (vaak moet hij ze een zetje geven als ze vastlopen, de kunst is ze zo ontwerpen dat ze nooit vastlopen. zie blog)
    2) embryologie: regelmatig worden babies doodgeboren (geval van halting problem: ontwikkeling loopt vast, en gaat dood, vanwege foute instructies in de genetische code).

    nand braam zei

    @ Gert

    Je zegt:”Kort antwoord: Ik blijf binnen de natuurwetenschap.
    En het bovennatuurlijke snap ik niet, niemand kan het me uitleggen, ik snap niet wat mensen daar in zien.”

    Realiseeer je je dat dit sciëntisme is. Toen ik je een paar maanden geleden een sciëntist noemde, werd je nog kwaad, maar het is, mede gezien wat je hier nu zegt, wel waar.

    gert korthof zei

    Nand, "Realiseeer je je dat dit sciëntisme is.".
    'sciëntisme' is een label dat bepaalde mensen hebben bedacht om te ontsnappen aan een discussie die ze niet willen of kunnen voeren. Een label gebruiken is een vorm van schelden. Het komt in plaats van argumenteren en nadenken. Het meest verbazingwekkende is dat je indirect van mij verlangt dat ik dingen ga geloven die ik niet eens snap! en die niemand mij kan uitleggen!

    Naar analogie van jouw redennering: Realiseer je dat iedereen jou een 'scientist' mag noemen omdat je weigert in Voodoo te geloven, het te praktiseren, of je er in te verdiepen of te accepteren dat er lagere goden, godinnen, voorouders en geesten bestaan? het is maar een voorbeeld, kan eindeloos uitgebreid worden met alle soorten bijgeloof etc. die er in de wereld bestaan.

    harry pinxteren zei

    @ wishful thinking: ja nb tegenover mij, al gaf hij er weer meteen een draai aan die ik weer ben vergeten (niet kon volgen). Ah, Gandalf. Weet je, ik hou het gewoon bij Zeus, al kijk ik voor het weer wel naar Gerrit Hiemstra.

    @Halting probleem
    het zit anders volgens mij: het halting problem heeft met (de grenzen van) berekenbaarheid te maken. Het punt is ook niet 'finishes running', maar komt de computer met een antwoord. En wel: kan ik dat voorspellen, uitrekenen? Diepe theoretische en praktische implicaties, die we nog maar net beginnen te begrijpen. Althans ik.

    Het verhaal van Sydney Brenner had ik daarom graag gelezen. Vervelend dus dat het achter een betaalmuur van maar liefst 32$ zit. Onbeschoft veel. Maar ik zag dat er ook colleges van hem on line staan.

    Ok, wat voor alternatief je verder ook voor DNA verzint, je moet er in ieder geval wel voor zorgen dat het kan springen, zo blijkt:

    "We observed very, very strong disruption of certain mouse genes by ERVs acting at a long genomic distance, and the resulting expression differences – up to almost 50-fold changes – can have major biological consequences that distinguish between the strains," Symer says.

    Jingfeng Li, Keiko Akagi, Yongjun Hu, Anna L. Trivett, Christopher J. W. Hlynialuk, Deborah A. Swing, Natalia Volfovsky, Tamara C. Morgan, Yelena Golubeva, Robert M. Stephens, David E. Smith, and David E. Symer Mouse endogenous retroviruses can trigger premature transcriptional termination at a distance Genome Res. gr.130740.111Published in Advance February 23, 2012, doi:10.1101/gr.130740.111

    interessante materie.

    harry p zei

    'sciëntisme' is een label dat bepaalde mensen hebben bedacht om te ontsnappen aan een discussie die ze niet willen of kunnen voeren

    dat heb je mooi gezegd, en het klopt ook wel, maar de kreet scientisme is vooral een uiting van wishful thinking: er is meer onder de zon... c.q. er moet meer zijn... (en dat is ook zo!)

    ik denk dat jij die 'adaptatie' - of is wishful thinking een spandrel dan wel een bonus?! - een beetje onderschat, net als Dawkins bijvoorbeeld, en veel andere biologen: wij zijn de enige primaat die het kan- met alle gevolgen van dien.

    gert korthof zei

    Harry, Decidebility problem, Halting problem, whatever, het gaat om het idee dat gegeven een genome (dus het genetisch algorithme dat een organisme moet maken) van een meercellig dier of plant, of je daarvan kunt bepalen of het kan uitgroeien tot een volwassen individu. Kun je bepaalde letale mutaties ontdekken in het genoom dan kun je met zekerheid voorspellen dat niet levendgeboren wordt (bij een zoogdier). Bijvoorbeeld trisomi-1 is letaal in de baarmoeder in een zeer vroeg stadium. Fijnschaliger: deletie van DNA-polymerase is dodelijk, het embryo komt niet eens door de 1e celdeling heen. Dus: het DNA programma stopt. Dat kun je van te voren met zekerheid bepalen.

    harry p zei

    ja, dat snap ik gert

    maar het haltingsprobleem van Turing gaat over iets anders. Kort door de bocht: het bewijst dat er bepaalde problemen zijn die niet door een computer kunnen worden opgelost. En dat heeft zeer diepe filosofische en praktische consequenties: en daar gaat de discussie dan vooral over, bijv over het verschil tussen mensen (denken) en computers (algoritmen) etc etc.
    de analogie is er misschien wel in de vraag in hoeverre je DNA als een Turing machine kunt beschouwen. Je kunt met DNA algoritmes implementeren, althans dat deed Adleman in 1994, zij het dat het om een triviaal probleem ging. Dus de vraag is of je het op kunt schalen. Ik moet nakijken of dat al eens gebeurd is. Maar dan hadden we er vast wel van gehoord!

    Sidney Brenner heeft het hier vast ook over, denk ik zo.

    Martin zei

    Gert, je zegt "Nee, uit die foto's kon afgeleid worden dat DNA een helix structuur moest hebben en de dimensies van de helix. Maar niet af te leiden was het feit of de bases aan de binnenkant van de helix zaten, en hoe. Ook niet zondermeer dat er twee strengen waren".

    Zie http://www.chem.yale.edu/~chem125/125/xray/diffract.html#Franklin

    Uit die foto van Franklin was echt wel wat meer te zien, b.v. uit de verschillende intensiteiten van de vlekjes op de foto. Uiteraard moet je uit zo'n foto terug redeneren naar de structuur. Dus gegeven de educated guess van Pauling (helix), lag voor Crick voor de hand om te proberen een helix-achtige structuur aan de foto van Franklin te passen, en met de regel van Chargraff, en chemische bindingsafstanden (die helices zijn opgebouwd uit moleculen) kom je dan al aardig in de buurt. Een enkele helix had nooit die intensiteitsverdeling kunnen veroorzaken, ...

    gert korthof zei

    Martin, bedankt voor de link. De afbeelding van de Major and Minor Grooves is verhelderend, maar maakt des te duidelijker de vraag waarom er uberhaupt een major en minor groove zou moeten zijn, en niet steeds dezelfde groove. Snap jij dat?

    Je hebt waarschijnlijk gelijk dat er méér uit de foto te halen is dan ik denk (het is te specialistisch voor een bioloog), maar 1) hoe méér er uit de foto te halen is hoe tragischer voor Franklin dat ze niet zelf het model heeft gebouwd en gepubliceerd,
    2) we moeten oppassen om niet met de kennis van vandaag conclusies uit de foto te trekken die ze toen niet konden trekken. We weten nu door uitgebreide herhalingen van de experimenten o.a. ook door Wilkins, dat het model klopt. Die extra kennis mag je niet gebruiken om de foto van toen te interpreteren.

    Ook moet je niet vergeten dat Franklin niet gemotiveerd was om het centrale probleem van de genetica (ten tijde van ~ 1950) op te lossen: is DNA of zijn eiwitten de dragers van erfelijkheid? Dat waren Watson en Crick wel. En zeer belangrijk: Watson en Crick vormden een ongewoon sterk team. Franklin was in feite een solist, en dan sta je altijd zwakker.

    Martin "Een enkele helix had nooit die intensiteitsverdeling kunnen veroorzaken, ...":
    OK, maar kon je ook uit de foto afleiden dat ze in tegengestelde richting liepen?