11 March 2019

Nobelprijswinnaar Ben Feringa maakt een foutje

belangrijke update 11 april 2019:  noot 18

Ben Feringa, Nobelprijs chemie 2016

Op 9 januari 2019 trad de Nederlandse Nobelprijswinnar Ben Feringa op in het tweede college van de DWDD University 'De toekomst van de Technologie' als gast van Robbert Dijkgraaf en Matthijs van Nieuwkerk [1]. Hij was aanwezig om zijn eigen werk uit te leggen en te filosoferen over de toekomst van de techniek. Met twee uitspraken van Feringa heb ik een probleem: over vliegen en over fotosynthese.

Volgens Feringa is het heel knap dat vogels kunnen vliegen, etc., maar de mens heeft iets gemaakt dat in de natuur niet voorkomt en dat verre overtreft: een 170.000 kg wegend vliegtuig dat 500 mensen kan vervoeren met een snelheid van 900 km/u en meer dan 13.000 km bereik heeft. Dat kunnen vogels niet [18].

bron

Om trots op te zijn?

Sorry, maar dit is appels met peren vergelijken. Vogels zitten helemaal niet in de business van passagiersvervoer. Vogels vliegen met behulp van eigen spierkracht. Mensen, desgewenst obesitas patiënten, zitten in een vliegtuigstoel. Een piloot bedient de knoppen, en zet de autopilot aan. Een vliegtuig besturen is iets anders dan vliegen. Mensen vliegen niet. Een mens is te zwaar om op eigen spierkracht te kunnen vliegen. Er zijn wel een-persoons 'vliegmachines' die uitsluitend met menselijke spierkracht kunnen vliegen [2], maar die noemt hij niet. Te weinig technologie om trots op te zijn? Wat hij ook niet noemde is een technologisch hoogstandje zoals de Concorde. Misschien omdat de laatste Concorde in brand vloog en neerstortte? Wat hij ook niet noemt zijn straaljagers en bommenwerpers. Ook niets om trots op te zijn? Nee, hij noemt een vredelievend voorbeeld uit de burgerluchtvaart. Daar kun je trots op zijn. Tenminste, als je vliegtuigcrashes buiten beschouwing laat [3],[11].

Vogels als machines

Goed, als je een vogel beschouwt als een machine, dan kun je vogels met vliegtuigen vergelijken [18]. Beide zijn dan actief vliegende machines die zwaarder zijn dan lucht. Waarschijnlijk bedoelt Feringa zoiets.
Het is waar dat een Boeing vele malen zwaarder is dan de zwaarste vliegende vogel, de Koritrap, die een gewicht van 20 kg kan bereiken [4], maar dan nog vallen vliegtuigen door de mand in een groot aantal opzichten. 

NOS 10 maart 2019
13 maart: ondertussen hebben tientallen landen het luchtruim voor de Boeing 737 MAX gesloten.
14 maart: uiteindelijk gaat Boeing overstag en adviseert de toestellen aan de grond te houden
16 maart: Er was een probleem met het automatische veiligheidssysteem.
6 mei: Boeing verzweeg probleem met waarschuwingssysteem 737 MAX.

Bijvoorbeeld: moderne passagiersvliegtuigen hebben enorm lange, schone, geasfalteerde landing- en startbanen nodig van 2,5 km. En dat is nog te kort voor sommigen [19]. Dat hebben vogels niet nodig. Door de plaatsing van de motoren kunnen vliegtuigen alleen recht vooruit (uitzondering: helikopter of drone, maar die kunnen dan weer geen 500 mensen vervoeren). Vogels daarentegen zijn ontzettend wendbaar (kolibrie). Het hele vliegverkeer valt stil als die landingsbanen te nat of te glad zijn door regen of sneeuw. Een beetje storm en vluchten worden geannuleerd [9]. Ook ijsafzetting op de vleugels is gevaarlijk. Verder verdwijnt het vliegvermogen als een vliegtuig te veel met de neus ophoog wijst of te ver naar links of rechts helt. Het valt dan als een baksteen naar beneden. Een vliegtuig is niet inherent stabiel [13]. En het gebeurt nog al eens dat een vliegtuig in brand vliegt [20], daar heeft een vogel geen last van.

Tenslotte: een vliegtuig maakt zo veel lawaai dat Ben Feringa waarschijnlijk niet in de buurt van een steeds drukkere luchthaven als Schiphol zou willen wonen [10]. Vliegende vogels maken geen lawaai. En zo zijn er meer technische beperkingen van een vliegtuig op te merken [5].

klimaat

Maar, wat mij betreft is het grootste probleem dat die vliegtuigen met hun CO2 uitstoot het klimaat op planeet aarde in toenemende mate aan het opwarmen zijn [6]. Dat doen vogels niet! Voorbeeld: een Boeing 747 verbrandt ongeveer 70.000 liter (!) fossiele (!) brandgevaarlijke (!) brandstof voor een enkeltje Amsterdam - New York.
Hier zie je een Nobelprijswinnaar die even 'vergat' dat die fantastische vliegmachines een groot nadeel hebben. Het was misschien maar een losse opmerking, geen onderdeel van een betoog, maar het was duidelijk dat hij zonder bedenking een Boeing bewonderde. Als hij het klimaat effect van vliegen echt belangrijk vind, zou hij dat niet als voorbeeld genoemd hebben.

In College Tour (van Twan Huys) [7,8] zegt Ben Feringa dat hij zich bezig houdt met "het maken van moleculen die nooit eerder bestaan hebben". Feringa is dus een soort ingenieur. Ingenieurs willen de natuur 'verbeteren'. De vraag is: voor wie is het beter? Vanuit welk perspectief bekijk je het? Ik vrees dat 'beter' hier uitsluitend vanuit menselijk perspectief wordt beoordeeld. Maar zelfs als je het vanuit het menselijk perspectief bekijkt, kun je je afvragen: is klimaatopwarming 'beter' voor de mens?

Evolutie

Wat ik bewonderenswaardig vind is het feit dat een blind evolutieproces in de loop van miljoenen jaren wezens kan voortbrengen die vliegen zoals vogels, of wezens die vliegtuigen [12] kunnen bouwen.

Wat je ook vindt van de superioriteit van vliegtuigen, vogels hadden 100 miljoen jaar éérder het vliegen uitgevonden. Mensen hebben dat geprobeerd te imiteren.

De prestaties van een vliegtuig zijn zeer eenzijdig: vliegtuigen kunnen zichzelf niet bouwen, kunnen zich niet voortplanten, kunnen zichzelf niet voeden, kunnen niet zingen. Een vogel kan dat allemaal en nog meer, plus dat ze ook nog vliegen.


Fotosynthese

Een tweede voorbeeld dat hij gaf is dat de efficiëntie van fotosynthese vreselijk laag is [8]. Dat moet beter kunnen. Bijvoorbeeld zonnepanelen. Dit is ook weer appels met peren vergelijken. Planten zitten niet in de business van elektriciteitsproductie. Ik heb al eerder geblogd over de zgn. lage fotosynthese efficiëntie in het blog over de fysicus Karo Michaelian en de fysicus Robbert Dijkgraaf.
Als onze menselijke ingenieurs zo goed waren om lage concentraties CO2 (want dat is een cruciale factor) af te vangen hadden we succes kunnen boeken met het terugdringen van CO2. Ingenieurs zijn (nog) niet in staat om efficiëntere fotosynthese uit te voeren bij lage CO2 concentraties zoals die nu in de atmosfeer voorkomen. Ter herinnering: die hele klimaat problematiek is door ingenieurs veroorzaakt: o.a. door die wonderbaarlijke vliegende machines.


Conclusie

Feringa wilde voorbeelden van menselijke technologie geven waar je trots op kunt zijn. Dat mislukte. Hoe kun je trots zijn op een uitvinding die de aarde onleefbaar maakt? Feringa's voorbeeld negeerde dit. Het was een slecht voorbeeld. Typerend: er bestaan geen CO2-neutrale vliegtuigen [6]. Wat dan? Plastic is ook geen goed voorbeeld. Medicijnen [16]: Antibiotica? Vaccinatie? Chemotherapie? Dynamiet? Verbrandingsmotor? Kernenergie? Computer? Internet? Artificial Intelligence? Kankerimmunotherapie? [14]. De meest ongecompliceerde simpele uitvinding allertijden: de stoel? [17]
Beter was het geweest als Feringa menselijke uitvindingen had genoemd die géén nadelen hebben. En waar je dus terecht trots op kunt zijn.


Maar dat is nog niet zo eenvoudig! Welke menselijke uitvinding is superieur aan wat er al in de natuur bestaat en heeft geen nadelen of schadelijke effecten?



Tenslotte: het is onvergefelijk dat Ben Feringa niet is uitgenodigd voor de Paradisolezingen dit jaar. Ik had graag een populaire lezing van hem bijgewoond waarin hij uitlegt waarom zijn onderzoek een Nobelprijs heeft gekregen. Een Nobelprijswinnaar overslaan! Een Nederlandse Nobelprijswinnaar! Onvergefelijk!



Vorige blogs over dit onderwerp:


Noten

  1. De uitzending is helaas niet meer terug te vinden en mijn eigen opname is verloren gegaan. Ik geef zijn opmerking bij benadering weer en een aanvulling met wat feitjes.
  2. 'man powered flight' is mogelijk: Daedalus Maar dat wordt toch niet als technische prestatie gezien, maar als sport met een hulpmiddel zoals fietsen of schansspringen.
  3. Terwijl ik dit schrijf is een Boeing 737 neergestort met 157 mensen aan boord. (NOS, 10 maart 2019). Het toestel was nog maar enkele maanden geleden geleverd aan de luchtvaartmaatschappij. "China houdt Boeing 737 MAX 8-toestellen aan de grond na ramp, TUI vliegt door" (NOS, vandaag). Vliegtuigcrashes zijn dus niet iets uit het verleden. Ze gebeuren nog jaarlijks. NRC: Waarom de Boeings neergingen, 12 april 2019.
  4. Op één punt moet ik toegeven: vooral de grootste vliegtuigen, met name een vliegtuig als de Antonov van 600.000 kg spotten met de zwaartekracht! Het is zeker indrukwekkend dat zoiets kan vliegen. 
  5. Nieuws 10 Mar 2019: 'Turbulence injures 30 on flight from Istanbul to New York'. Een ander probleem is dat de kosmische straling (neutronen, protonen) op vlieghoogte groter is dan op het aardoppervlak (bron). Piloten worden dus aan een hogere dosis straling blootgesteld. [14 maart 2019 ]
  6. Bestaan er duurzame vliegtuigen? Er bestaan al kleine 2-persoons volledig elektrische vliegtuigjes. Maar zijn die op te schalen? En waar ik me al lang over verbaas: in Godsnaam waarom geen zonnepanelen (folie) op dat enorme vleugeloppervlak van die Boeings? Ze vliegen altijd boven de wolken en hebben dus altijd zon! Er zijn vliegtuigen gecrasht doordat de brandstof op was. Echt gebeurd.
  7. College Tour 28 apr 2017. Feringa heeft gewerkt voor Shell vertelt Twan Huys. Zou dat verklaren waarom hij niets geeft om duurzaamheid?
  8. College Tour: "Mensen rijden graag auto en we hebben heel weinig alternatief" [28:50]. Zou dat verklaren waarom hij de elektrische auto 'vergeet'?  Fotosynthese [29:10]: "heel weinig efficiënt, minder dan 1% heb ik begrepen. Wij moeten dat veel beter kunnen". Doe het dan!
  9. Vandaag op NOS: Slecht weer speelt verkeer parten, tientallen vluchten geannuleerd: Op Schiphol heeft de KLM 62 vluchten geannuleerd vanwege de weersomstandigheden.
  10. In het nieuws: "Noorse defensie betaalt flinke compensatie voor lawaai F-35. Na jarenlang geruzie, komt defensie in Noorwegen bewoners bij een vliegbasis tegemoet. De nieuwe JSF-vliegtuigen maken veel meer lawaai dan de bewoners hadden verwacht." (NOS) 13 maart 2019
  11. 18 maart 2019: er verscheen een interessant artikel op Kennislink: Twee crashes van de Boeing 737 MAX, toeval of niet? hieruit blijkt: dat er gemiddeld 4,5 keer per jaar een grote ramp gebeurd met een passagiersvliegtuig. Schatting: in totaal vliegen er 20.000 grote passagiersvliegtuigen op aarde rond! Iets om trots op te zijn?
  12. Harry merkt terecht op dat een vliegtuig kunnen bouwen nu juist niet zo'n goed voorbeeld is. Beter: een man op de maan zetten? Helaas zijn er 18 bemanningsleden omgekomen tijdens een ruimtemissie (wiki). [15]. Overigens: een eerlijke vergelijking menselijke uitvinding en evolutie zou ook alle lichamelijke gebreken van het menselijk lichaam moeten meenemen. De natuur is ook niet perfect! Ieder organisme heeft te maken met evolutionaire trade-offs. 22 maart 2019 / 31 maart 2019
  13. In de krant: "Om te voorkomen dat het vliegtuig in uitzonderlijke situaties te veel achterover helt en vervolgens uit de lucht valt, is er in het vliegtuig een veiligheidssysteem, genaamd MCAS, ingebouwd dat er voor zorgt dat de neus van het vliegtuig naar beneden wordt geduwd." Juist daar is het fout gegaan. De bouwers waren zo overtuigd van de onfeilbaarheid van hun systeem dat ze handmatig ingrijpen door de piloot hadden bemoeilijkt of zelfs uitgeschakeld! Conclusie: een vliegtuig is niet inherent stabiel. [ 24 maart 2019 ] Ook omdat de vleugels niet draaibaar zijn –zoals bij vogels–, blijft een vliegtuig alleen in de lucht als het –binnen een bepaalde hellingshoek– een horizontale positie aanhoudt. De lift die vleugels geven werkt het beste als ze horizontaal staan. zie: Anti-Stall Systems [ 4 april 2019 ]
  14. Kankerimmunotherapie waar ik eerder over geblogd heb, leek in sommige patienten een wondermiddel, maar nu zijn er berichten dat in sommige patienten de tumorgroei juist explosief toeneemt. ('Cancer immunotherapy may have a dark side', Science, 29 Mar 2019)
  15. Ruimteafval (space debris) vormt een toenemend gevaar voor de bemande ruimtevaart en communicatiesallieten. Niemand voelt zich verantwoordelijk om die zooi op te ruimen! Knap hè, die ingenieurs! [1 april 2019 ]
  16. Zelfs als geneesmiddelen werken, dan heb je nog het tamelijk onbeheersbare probleem van 140.000 kilo medicijnresten per jaar in ons water. Te duur en technisch te moeilijk om te zuiveren. (nrc) [1 april 2019 ]
  17. De stoel: dat is een uitvinding zonder nadelen? Zitten is het nieuwe roken. We bewegen te weinig. [2 april 2019
  18. Een klein 15 gram wegend Noord-Amerikaans insecten-etend zangvogeltje zwartkopzanger migreert ieder seizoen tweemaal 2500 km. Een Boeing kan dus verder, maar als je het aantal gevlogen km per lichaamsgewicht uitrekent dan winnen vogels het: 210–280 km/gram. Een Boeing haalt 13.000 km met een gewicht van 170.000 kg, dat is 0,076 km/kg of 0.0000764 km/gram. Een vogel is dus 1000x efficiënter! en wint het dus glansrijk! Dat ik daar niet eerder aan gedacht heb! En dat maakt een Boeing tot een hopeloos lompe en domme machine. [ 11 april 2019 ]
  19. Boeing 737 passagiersvliegtuig belandt bij in landing in rivier, nos 4 mei 2019
  20. Dodental door brand in vliegtuig Moskou loopt op naar 41, nrc 5 mei 2019. Aeroflot schrijft dat de motoren van het toestel in brand waren gevlogen.

03 March 2019

Paradiso lezing 2019 Prof. John van der Oost: CRISPR-CAS is veilig en betrouwbaar

Op 17 feb 2019 hield Prof. John van der Oost (Wageningen) de Paradiso lezing over CRISPR-CAS, een populaire wordende DNA editing techniek. Ik kan hier onmogelijk de techniek en de precieze rol die van der Oost heeft gespeeld in de ontdekking van CRISPR-CAS samenvatten en wil me hier beperken tot de voor- en nadelen van de techniek. Deze lezing werd gevolgd door een discussie uurtje. Hierbij sloeg de sfeer om van wat-is-de-wetenschap-toch-mooi naar wat-is-de-wetenschap-toch-gevaarlijk. Een opvallende tegenstelling met de lezing van prof. Hoeijmakers [3], waarbij de wetenschap vooral een heldenrol vervulde. Dat kwam vooral door een paar kritische vragen in het vragenuurtje. Jammer. Het probleem in de zaal was vooral de betrouwbaarheid en veiligheid van CRISPR-CAS en een openlijk uitgesproken wantrouwen. Dat gold natuurlijk niet voor iedereen, maar de sfeer was omgeslagen.

Het standpunt van prof. van der Oost is dat in Europa ten onrechte zeer strenge regels gelden voor voedselplanten (hij werkt in Wageningen) die door CRISPR gemodificeerd zijn, terwijl die regels niet gelden voor plant varianten die gemaakt zijn door chemicaliën of straling, omdat die al langere tijd zonder problemen worden gebruikt. Hij merkt op dat in Amerika en Japan planten met kleine CRISPR modificaties niet onder strenge GGO regels vallen. Hij vindt dat CRISPR modificaties zeker zo veilig zijn als huidige methoden. [5]

klassieke versus CRISPR modificatie van de tomaat
John van der Oost, Paradiso 17 feb 2019

Hij ondersteunt dat met een onderzoek aan de tomaat. Er zijn in de moderne tomaat in de loop der jaren zo'n 15 miljoen baseparen gewijzigd ten opzichte van wilde tomaat. En met CRISPR zijn er slechts 30 baseparen gewijzigd. Dat is een enorm verschil. En daar heeft hij een belangrijk punt. Dat zet de zaken in perspectief. Uit de zaal kwam echter de opmerking dat het vooral gaat om wat voor soort mutaties er op treden, en niet alleen het aantal. Inderdaad, het is niet te ontkennen dat er nog zeer weinig ervaring is opgedaan met de CRISPR techniek. Maar hoe krijg je jarenlange ervaring als je het niet mag gebruiken?

Er heerste wantrouwen in de zaal. Achteraf had Prof. van der Oost meer aandacht aan nadelen van CRISPR moeten geven. Hij had alle feiten moeten geven over de neveneffecten van CRISPR. Hoe vaak brengt de CRISPR techniek onbedoelde wijzigingen elders in het DNA aan (zgn. off-target modifications)? Gewoon uitputtend alle feiten geven. Iemand die dat doet ben ik geneigd te vertrouwen. Want die houdt niets achter. Geruststellende woorden in de trant van 'er is geen gevaar voor de volksgezondheid'  hebben een averechts effect.

Die neven-effecten zijn wel bekend in de literatuur. In Science las ik het artikel:
CRISPR offshoot still makes mistakes editing DNA, raising concerns about its medical use. Het gaat hierbij om medische toepassingen en de auteurs maken zich bezorgd over collateral damage. De techniek veroorzaakte een onverwacht groot aantal onbedoelde mutaties elders in het genoom van rijst en de muis [1].

Als hij meer tijd had besteed aan dit soort feiten in plaats van aan zeer technische details van CRISPR in bacteriën, dan had ik meer vertrouwen gehad in zijn oordeel over potentiële gevaren. Hij bereikt hierdoor bij mij het tegenovergestelde van wat hij graag zou willen [2], [4]. Tenslotte: ik vond het zeker geen mislukte lezing, ik heb er veel van geleerd.

Bronnen


Vorige blogs over dit onderwerp:

 

Postscript

In Nature 9 mei 2019  staat een kort bericht: "Compound stops CRISPR enzyme running amok. A small molecule is identified that puts the brakes on the Cas9 enzyme."
"But the system can also make unwanted alterations, particularly if the Cas9 enzyme — which binds to and cuts DNA — remains active for long periods of time."

De onderzoekers proberen dus tegen te gaan dat CRISPR-cas9 ongewenste mutaties aanbrengt. Kennelijk zijn ongewenste veranderingen een probleem. Anders ga je geen 10.000 verbindingen testen om het probleem te verhelpen. 

John van der Oost kende dit onderzoek toen nog niet (neem ik aan), maar het toont eens te meer aan dat hij ons niet eerlijk en volledig heeft voorgelicht over CRISPR-cas9. Hij moet toen wel geweten hebben dat CRISPR-cas9 ernstige tekortkomingen heeft. Dat is alweer niet goed voor het vertrouwen in wetenschappers betrokken bij CRISPR-cas9.




Noten

  1. “We were so surprised, and worried we had to be really, really careful with our results because the whole world will be looking closely,” Gao says. “Fortunately, the other group worked with the mouse and made a very similar observation, and their system, to be honest, is even better than ours.” ... "Some of the mutations occurred in genomic regions that play a role in cancer." Science 28 Feb 2019.
  2. U kunt hem ook zien in de tweede helft van het DWDD college o.l.v. Robbert Dijkgraaf 9 januari 2019. Ook daar klaagt hij over de strenge wetgeving in Europa die CRISPR onderzoek bijna onmogelijk maakt.
  3. Paradiso lectures 2019. Jan Hoeijmakers: Emma is the first DNA repair syndrome patient who benefits from basic research, blog 4 Feb 2019
  4. Het blijkt dat je ook niet-permanente wijzigingen in het DNA kan aanbrengen d.m.v. nanobuisjes, omdat het DNA niet in het genoom van planten wordt opgenomen. Dat is misschien een methode om de te strenge regelgeving te omzeilen? zie hier
  5. Ik vraag me nu af, of hij een voorstander is van CRISPR modificatie van menselijke embyro's. Als de methode veilig en betrouwbaar is, waarom dan niet voor mensen gebruiken? [7 maart 2019]