Evolutie blog

Enkele verbazingwekkende feiten over zwakke plekken in DNA

2012-03-10T16:46:00.006+01:00

Strachan, Read (2011) Human Molecular Genetics, p.412

Als vervolg op mijn blog Stabiliteit van DNA wordt schromelijk overdreven: even wat googlen in mijn eigen boekenkast en ik vond bovenstaand plaatje. Het geeft op een heldere manier een overzicht van de zwakke plekken van DNA (chemisch gezien).
Het plaatje laat 3 soorten chemische schade zien met 3 verschillend gekleurde pijltjes. De dikte van de pijltjes is een maat voor de frequentie van de schade. De bases hebben het kennelijk zwaarder te verduren dan de suikers (riboses). Bij de P groepen staan geen pijltjes. Je moet een chemicus zijn om precies te begrijpen wat en waarom er gebeurt, maar ook zonder chemische kennis is duidelijk dat schade aan bases de genetische informatie aantast. Of te wel: mutatie. Of: onherstelbare schade met celdood tot gevolg.

Schokkende feiten over zwakke plekken in DNA:

Hier volgen enige schokkende feiten, niet geschikt voor jeugdige kijkers:

de-purination: in iedere menselijke cel gaan er dagelijks ongeveer 5000 Adenine of Guanine bases verloren door spontane hydrolyse van de base-suiker band.
de-aminiation: in iedere menselijke cel worden er dagelijks ongeveer 100 Cytosines spontaan gede-amineerd. Daardoor veranderen ze in Uracil.

Dat hebben Watson en Crick er niet bijverteld in 1953! Misschien lijken 5100 foute bases op de totale omvang van menselijk genoom (3 miljard bases) niet veel, maar dit overleeft U niet als het niet gerepareerd wordt. Dagelijks!

Evolutie heeft een uitgebreid DNA-repair systeem ontwikkeld om al die chemische zwakheden van DNA te compenseren (zie vorig blog Stabiliteit van DNA wordt schromelijk overdreven). Dat zijn enzymen die dus ook weer gecodeerd zitten in het DNA. Een organisme kan daarmee de mate van DNA repair vergroten of verkleinen. In theorie zou een organisme mutatie-vrij kunnen zijn als het heel veel tijd en energie zou stoppen in het onderhoud van zijn/haar DNA. Is dat slim? Een paar overwegingen:

1e: evolutie komt tot stilstand zonder mutatie. Een soort kan zich niet meer (genetisch) aanpassen aan de (veranderende) omgeving.
2e: stoppen met muteren is alleen slim als je 'perfect' bent (als soort). Als je nog wat verbeterpuntjes hebt (als soort) kun je beter blijven muteren om je zwakke punten weg te kunnen werken.
3e: besparen op DNA onderhoud kan op korte termijn een competitief voordeel opleveren, maar misschien niet op lange termijn

In het volgende blog een verrassende manier waarop de sterke en zwakke punten van DNA aan het licht gebracht kunnen worden.

Bron:

Tom Strachan, Andrew Read (2011) Human Molecular Genetics 4th edition, Garland Science, paperback, 781 pag. (wel wat duur, maar dan heb je ook een compleet overzicht van de menselijke genetica).

Aankondiging:

zondag 11 maart BBC2 22:00 deel 2 van de fantastische 3-delige documentaire Orbit: Earth's extraordinary journey. Over de effecten die de baan van de aarde om de zon heeft op het leven op aarde. Ik heb de eerste aflevering gezien: echt de moeite waard.

RNA ligase

2012-03-05T19:42:00.000+01:00

'Designer enzymes',
Michael P. Robertson and William G. Scott,
Nature 16 Aug 2007

"The authors used their method to isolate RNA ligase enzymes, which catalyse the formation of a bond between two pieces of RNA." (klik op figuur voor vergroting)
(het artikel is gratis, even googelen op de titel.) In rood de phosphodiester binding die twee RNA fragmenten verbindt.
Dit betekent dus dat de synthese van RNA gekataliseerd wordt door een RNA ligase enzyme.

oorspronkelijk bericht: Potential Origin of Primordial Protein Enzymes.
(met dank aan Martin voor de link). Let vooral op het kritisch kommentaar van Robert Shapiro er onder, die uitlegt waarom het onderzoek van Seelig and Szostak niet bijdraagt aan het Origin of Life onderzoek.

Behalve RNA ligase zijn er ook DNA ligases.

Sorry, dit is even een rommelig blog, het ging me vooral om het plaatje dat niet in een comment past.

Stabiliteit van DNA wordt schromelijk overdreven

2012-03-02T11:15:00.007+01:00

Ik schreef eerder dat DNA kennelijk voldoet, want het heeft al 3 miljard jaar niet onverdienstelijk zijn functie vervult als erfelijkheids molecuul. Maar dat is wat kort door de bocht. Dat bewijst niet dat de dubbele helix opzich stabiel is. De stabiliteit van DNA wordt schromelijk overdreven.

Aanstaande maandag 5 maart begint er een 4-daags congres Maintenance of Genome Stability op de Bahamas met als onderwerpen:

DNA repair, replication and recombination
DNA repair and genome stability
DNA damage checkpoints and the cell cycle
Genome instability, disease and aging

Honderden wetenschappers waaronder de Nederlander Jan Hoeijmakers zullen zich buigen over de vraag hoe de cel schade aan DNA repareert. Hoeijkmakers "cloned the first of many human DNA-repair genes and discovered the strong evolutionary conservation of DNA repair systems in general".

DNA blijft intact niet alleen dankzij zijn chemische stabiliteit van de dubbele helix, maar mede dankzij een waanzinnig complex DNA repair systeem (enzymen) dat uit tientallen genen bestaat. Als die repairsystemen niet goed werken wordt je ziek:

Retinoblastoma, Bloom syndrome, DiGeorge syndrome, Ataxia telangiectasia, Xedorerma pigmentosum, Cockayne's syndrome, Nijmegen Break syndrome, Werner syndrome, Non-polyposic hereditary colon cancer, breast cancer, ...

De oorzaken van DNA schade zijn velerlei:

Laten we zeggen dat vanaf haar oorsprong DNA op zichzelf stabiel genoeg was om te komen tot het stadium van een eencellige eukaryote om vervolgens in staat te zijn om systemen te ontwikkelen die de integriteit van het genoom konden onderhouden door repair activiteiten. Want die repair systemen zijn grotendeels hetzelfde in gist en mens (evolutionair geconserveerd).

Natuurlijk kan een repair systeem niet een fundamenteel instabiel molecuul in stand houden, maar als DNA stabiel genoeg was, dan hadden we geen repair systeem nodig.

Op 13 mei houdt Jan Hoeijkmakers de Paradisolezing: Genonderhoud - het geheim van gezond oud.

Postscript zaterdag:

Nuttig als aanvulling: ancient DNA (bijv. van Neanderthaler, mammoet) is meestal of gemummificeerd of bevroren DNA, maar sterk beschadigd (gemuteerd, gefragmenteerd). Ancient DNA is enerzijds bewijs dat onder gunstige omstandigheden DNA niet onmiddellijk totaal uit elkaar valt als het organisme dood is, maar anderzijds een duidelijk bewijs dat je een levende cel nodig hebt met DNA-repair systemen om DNA intact te houden. De zwakheden van DNA worden blootgelegd in: 'Patterns of damage in genomic DNA sequences from a Neandertal'.

Reactie op de gastbijdrage 'DNA en "the secret of life"'

2012-02-29T13:50:00.007+01:00

"DNA is het beste/mooiste geworden in de gegeven omstandigheden."

De sterke kant van de gastbijdrage van Nand Braam is dat hij de chemische redenen waarom de bouwstenen geschikt zijn voor de dubbele helix structuur van DNA op een rijtje zet. Hij betoogt dat die bouwstenen niet te vervangen zijn zonder dat de stabiliteit van DNA afneemt. Dit is pure chemie en ik heb daar niet veel tegenin te brengen. Het verhaal over 2e orde design heeft wel veel losse eindjes, die zijn misschien wel te repareren, maar dan wordt het een heel ander verhaal.

Tweede orde design
Een groter probleem heb ik met het 'tweede orde design'. Het model wil het ontstaan van het leven verklaren zonder directe ingrepen. Dit lijkt gebaseerd te zijn op de aanname: als de omstandigheden juist zijn ontstaat er automatisch DNA. Anders gezegd: je kunt iets creëren door de juiste omstandigheden te creëren in plaats van het ding zelf te maken. Bezwaren tegen dit model:

1. het 2e orde design model geeft niet de omstandigheden waaronder DNA spontaan gesynthetiseerd zou zijn. Zonder dat blijft het hele verhaal in de lucht hangen. Pas als je de omstandigheden geeft, kun iets zeggen over de waarschijnlijkheid dat DNA ontstaat. Welke moleculen worden er geacht aaanwezig te zijn? Het model suggereert dat je DNA rechtstreeks uit het Periodiek Systeem der Elementen kunt afleiden. Want dat is de chemische voorraadkast. dat zijn de omstandigheden.

2. het model lijkt te suggereren dat de synthese van de DNA bouwstenen zelf net zo makkelijk is als de synthese van DNA uit de kant en klare bouwstenen. Maar er wordt niet uitgelegd hoe die bouwstenen zelf ontstaan. Ontstaan deoxyriobose, A, T, C, G spontaan? Dus gegeven de elementen van het Periodiek Systeem, ontstaan dan bij voorkeur deoxyriobse en A,T,C,G? Met storende alternatieven in verwaarloosbare hoeveelheden? Of is er een heel ingewikkelde voorgeschiedenis met allerlei overgangsvormen? maar als een heel ingewikkelde voorgeschiedenis met primitievere DNA varianten wordt toegestaan, waarin verschilt het model dan van normale evolutie? En: is DNA dan wel zo vanzelfsprekend gegeven de omstandigheden?
Zo worden de alternatieven tetrose en hexose verworpen maar niet serieus onderzocht, terwijl die wel voorkomen in synthetisch TNA en HNA (zie: Waarom DNA? (2) Alternatief DNA).

Spontane synthese van DNA uit bouwstenen?
DNA wordt niet automatisch gevormd als de juist bouwstenen (A,T,C,G en deoxyribose, fosfaat) aanwezig zijn. In de omstandigheden van het ontstaan van het leven zullen de bouwstenen van DNA moeten concurreren met vele honderden varianten van bases en suikers. En een mix van remmende en stimulerende stoffen. Aangetoond moet worden dat in dit chaotisch mengsel bij voorkeur DNA ontstaat en geen alternatieven.

Spontane synthese van de bouwstenen van DNA?
De DNA bouwstenen zelf (A,T,C,G en deoxyribose, fosfaat) moeten ook spontaan geproduceerd worden in een abiotische omgeving. Er is een hoop onderzoek gedaan maar er is nog geen goed uitgewerkt scenario dat empirisch onderbouwd is. Origin Of Life onderzoekers hebben niet voor niks RNA-world en pre-RNA-world hypothese opgesteld met primitievere voorlopers van DNA en RNA. Dit is een probleem voor tweede orde design, want dat model werkt alleen als de synthese van DNA-bouwstenen net zo onvermijdelijk is als de veronderstelde zelfassemblage van DNA. Met andere wooorden: het ontstaan van de bouwstenen van DNA zou allang opgelost moeten zijn. Op het moment dat de dubbele helix in 1953 ontdekt was, zou direct duidelijk moeten zijn hoe DNA-bouwstenen pre-biotisch gevormd worden uit haar onderdelen.

De gegeven omstandigheden
"DNA is het beste/mooiste geworden in de gegeven omstandigheden." Maar die omstandigheden zijn niet gegeven maar ontworpen! (dat is eerste orde). Dus dat die omstandigheden gegeven zijn, daar kun je je niet achter verschuilen! Dan hadden de omstandigheden beter/anders ontworpen moeten worden.

Bijvoorbeeld: waarom bestaan er zoveel chemische elementen in het Periodiek Systeem der Elementen? 118 elementen waarvan alleen CHNOPS als hoofdbestanddeel worden gebruikt aangevuld met een aantal metalen. Maar lang niet alles wordt voor het leven gebruikt. Dat is een overdosis. Dat verwacht je niet als de omstandigheden gefinetuned zijn voor het ontstaan van het leven.

Natuurlijke selectie
"DNA is het beste/mooiste geworden in de gegeven omstandigheden". Zelfs als dat waar is, kan het beter door natuurlijke selectie verklaard worden. Dus zelfs als er geen betere alternatieven voor DNA zijn, dan nog kan dat door natuurlijke selectie verklaard worden.

Onethisch
Een ander soort bezwaar tegen 'tweede orde design' is dat het onethisch is.

Het ethisch probleem is makkelijk in te zien: het DNA van de pestbacterie Yersinia pestis is "het beste/mooiste geworden in de gegeven omstandigheden". De pest bacterie heeft miljoenen mensen levens gekost in Europa in de jaren 1347 tot 1353. Vergeet niet dat alle pathogene bacterieën dezelfde perfecte dubbele helix structuur hebben! Hoe mooi kun je de helix dan nog noemen?

Vrouwen met mutant BRCA1 en BRCA2 genen hebben een verhoogde kans op borstkanker. Hun DNA is de perfecte dubbele helix waarvan geen atoom gewijzigd kan worden. Dat geldt ook voor het DNA van alle kankercellen.
Het grappige is dat beide genen BRCA1 en BRCA2 betrokken zijn bij DNA-repair (hoe ideaal is DNA?). Ik heb al eerder over perfect DNA geblogd: Als DNA perfect is, waarom dan dood, erfelijke ziekte, kanker?
Als 'DNA is het beste/mooiste' betekent in ethisch opzicht het beste, dan is dat misplaatst als je weet wat voor ziekmakende mutaties DNA kan herbergen.
Tweede orde design is dus onethisch. De natuurwetten hun gang laten gaan is onethisch. Niet alleen volgens mijn bescheiden privé mening, maar zit impliciet in de medische professie: First, do no harm (Primum non nocere).

Het tweede orde design verhaal heeft dus vele losse eindjes. Als je die repareert, en dat is nog niet gedaan, dan komt het waarschijnlijk neer op iets dat erg lijkt op biologische evolutie. Maar dan zonder design.

DNA en "the secret of life"

2012-02-27T09:13:00.004+01:00

gastbijdrage Nand Braam

1. Eerste en tweede orde design

Kijk naar de idee van theïstische evolutie, meer speciaal de procestheologie. In de procestheologie stelt men dat God de wereld doet zijn, door immanent object van haar verlangen te zijn, maar óók en prominent dat God door de wereld beïnvloedt wórdt, of beter: dat God zich verandert aan de wereld. Zo verenigt dit beeld immanentie én transcendentie; en het is een onpersoonlijk én persoonlijk beeld van de relatie God-wereld. Wanneer iemand binnen een zienswijze als hier gepresenteerd van “design” zou willen spreken dan zou dat gespecificeerd moeten worden als “tweede orde design”. Het betreft niet een idee van God die in directe zin ordonneert dat er een wereld moet komen met levende wezens en intelligente wezens, of dat de dinosaurussen moeten uitsterven, of dat er dan en daar in de geschiedenis een aardbeving moet plaats vinden etc. Dat zou een “direct design” of “eerste orde design” zijn. Maar zoals aangegeven, de goddelijke attractie is geen aansturen op een vast punt, maar een wens of plan dat ieder gebeuren wordt wat het gegeven de omstandigheden het “mooiste” kan worden, waarbij de concrete invulling van “wat” dat meest wenselijke is dus afhangt van de contingente omstandigheden. Iets preciezer: dat “plan” kan qua formele invulling onveranderlijk zijn (“het beste in de gegeven omstandigheden”), maar is qua materiële invulling variabel.

DNA ©Bergstrom, Dugatkin (2011) 'Evolution', p. 390

2. Structuur van DNA
Laten we de concrete structuur van DNA eens beter bekijken in onderdelen (zie figuur).

a. suiker
De backbone bestaat uit deoxyribose, ontstaan door ringsluiting van de open keten van de pentose deoxyribose zodat een stabiele 5-ring ontstaat (4 C-atomen in de ring en 1 O-atoom).
Uit een open keten tetrose kun je op papier een ringstructuur krijgen met 4 atomen in de ring (3 keer C + 1 keer O, maar zo’n ringstructuur is niet stabiel (hoeken van 90 graden, teveel afwijking van de tetraëderhoek van koostof, dus te grote ringspanning).
Uit een open keten hexose (bv. glucose) kan een stabiele 6-ringontstaan (5 keer C + 1 keer O).
Echter we hebben een heel lange keten nodig die "slim"compact opgevouwen moet kunnen worden, anders wordt het een rommeltje. Een paar graden uit koers stelt op korte afstand weinig voor, maar op de lange afstand leidt dit tot een heel ander eindresultaat. Een eindresultaat dat waarschijnlijk niet geschikt is om de functies die DNA nu vervult, ook te kunnen vervullen.

b. fosfaat
In de backbone zijn de deoxyribosemoleculen aan elkaar gekoppeld met behulp van fosfaat. De vraag is waarom er geen DNA bestaat met het As-atoom ingebouwd in plaats van het P-atoom? Louter vanuit chemisch-technisch oogpunt gezien is er weinig tegen in te brengen. Het As-atoom verzorgt zijn 3 bindingen met de 3 O-atomen op dezelfde manier als het P-atoom. Omdat As een groter atoom is dan P zal de sterkte van de binding tussen As en O, minder zijn dan tussen P en O, waardoor de verbinding minder stabiel zal zijn.
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. Echter de Canadese microbiologe Rosie Redfield zegt 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. Het meningsverschil is duidelijk in het voordeel van Redfield beslecht: 'Geen tijd' voor grondige test arseen-bacterie

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 (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. Kennelijk vraagt de stabiliteitseis om inbouw van P in plaats van As, ook al is As ruim voldoende aanwezig.

c. De bases

In de treden van de wenteltrap van de dubbele helix in het DNA zijn slechts 4 verschillende basen verwerkt: guanine, cytosine, adenine en thymine. Ze zijn gekoppeld aan de backbone na reactie met de OH-groep die aan het eerste koolstofatoom vastzit van de ringstructuur van deoxyribose.
Andere stoffen dan A, C, G, T zal maar zeer beperkt mogelijk zijn naar mijn bescheiden mening. In de noodzakelijke stoffen voor de treden van de trap zal een N-H binding moeten zitten in een mesomere ringsituatie. Alleen dan kan waarschijnlijk de H in de N-H binding reageren met de OH-groep op het eerste C-atoom van deoxyribose en zo (onder uitsluiting van water) een N-C binding vormen. In A, C, G, en T hebben we zo’n situatie. Dat zal niet toevallig zijn.

Zijn er andere atomen mogelijk in de treden van de wenteltrap van DNA dan C, O, N, H? Bv. S in plaats van O? S in DNA lijkt me hierom moeilijk omdat de dubbele binding tussen koolstof en zwavel veel zwakker is dan die tussen koolstof en zuurstof. Waarom is dat ? Zuurstof en zwavel staan weliswaar in dezelfde groep van het periodiek systeem, maar zwavel heeft een schil meer en de valentie-elektronen (de elektronen die de binding moeten gaan verzorgen) zitten nu juist in de buitenste schil. Dat betekent dan een zwakkere binding (grotere afstand). De verbinding met S i.p.v. O zal dan waarschijnlijk minder stabiel zijn. Bovendien is een waterstofbrug tussen de H van het ene molecuul en de S van het andere molecuul veel zwakker dan de waterstofbrug van het ene molecuul met de O van het andere molecuul (de elektronegativiteit van zuurstof is veel groter dan die van zwavel; O 3,5 en S 2,5). De stabiliteit van de dubbele helix zal naar mijn bescheiden mening dan een stuk minder worden.

Kan er geen enkel atoom of atoomgroep vervangen worden in de 4 basen?

- In eerste instantie lijkt de methyl-groep in thymine overbodig. Als die weg is heb je in feite uracil (zoals het geval is in RNA). Maar nu schijnt juist die methylgroep in thymine voor het DNA weer erg belangrijk te zijn: Why does uracil replace thymine in RNA?
- Amino-groep in cytosine weglaten. Nog slechts 2 van de 3 H-bruggen over in de combinatie G-C. Dubbele helix waarschijnlijk niet meer stabiel
- Amino-groep in adenine weglaten. Nog slechts 1 H-brug over in de combinatie A-T. Dubbele helix waarschijnlijk niet meer stabiel.

Om de wenteltrap in stand te houden door middel van waterstofbruggen zijn specifieke groepen/atomen nodig voor elk molecuul in de trede. Bij adenine zijn dat de aminogroep en het N-atoom dat vastzit aan het C-atoom waar ook de amino-groep aan vastzit. Voor thymine zijn dat de tweede nog vrije N-H groep en de C=O naast laatstgenoemde N-H groep. In guanine zijn dat de C=O groep, de N-H groep daarnaast en de amino-groep aan het C-atoom daarnaaast. In cytosine zijn dat de C=O, het N-atoom daarnaast en de amino-groep aan het C-atoom daarnaast.

Krachtige H-brug-vorming is maar beperkt mogelijk (eigenlijk alleen met O en N en F). Met name ook de (volgens mij) noodzakelijk mesomerie in de ring maakt de keuze van geschikte basen beperkt.

Ook de ruimtelijke bouw in de dubbele helix stelt voorwaarden. Afgezien van de noodzakelijke waterstofbruggen moet het ruimtelijk over een groot gebied natuurlijk ook kloppen. Het is waarschijnlijk niet zo maar dat de combinatie A-T er een is van een tweevoudige ring (A) met een enkelvoudige ring (T), hetgeen we terugzien bij het koppel G (tweevoudige ring) en C (enkelvoudige ring).

Het verschil tussen de A-vorm en de B-vorm van DNA is volgens mij alleen dat bij de A-vorm de conformatie eniszins ingedrukt is. Voor de rest is alles hetzelfde. Ook de H-bruggen zijn volgens mij precies zo intakt als in de B-vorm. Chemisch gezien dus geen verschil, alleen in de conformatie verschil.

3. Conclusie
Als we nu het verhaal onder 1 koppelen aan de feiten onder 2. mogen we dan zeggen dat in het kader van de procestheologie dit een schoolvoorbeeld is van tweede orde design? DNA is het beste/mooiste geworden in de gegeven omstandigheden.

Twee elkaar uitsluitende perspectieven op DNA

2012-02-20T08:42:00.016+01:00

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 dezxe 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

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...
Voor- en nadelen van DNA:

Voordelen: redelijke stabiele structuur, vrijwel onbeperkte lengte, toch te openen voor kopieren van informatie, base paring maakt copieren mogelijk, 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).

Dat gaat over de definitie van het leven van Tibor Ganti (zie: mijn review).

Vorige blogs over DNA:

Is DNA 'The Secret of Life'? 7 feb 2012
Wie heeft DNA ontdekt? En wie zouden er allemaal de Nobelprijs gekregen moeten hebben? 3 feb 2012
Wat waren de keuzemogelijkheden voor de structuur van DNA in 1953? 25 jan 2012
Als DNA perfect is, waarom dan dood, erfelijke ziekte, kanker? 23 Jan 2012
Waarom DNA en geen RNA als erfelijkheids molecuul? 19 Jan 2012
Waarom DNA? (3) Optimale DNA structuur door Natuurlijke Selectie?16 Jan 2012
Waarom DNA? (2) Alternatief DNA 12 Jan 2012
Waarom DNA? 10 Jan 2012
Waarom Rosalind Franklin de Nobelprijs niet kreeg 9 dec 2007

Theo Jansen: de herontdekking van Darwin? of het leven opnieuw uitvinden?

2012-02-12T11:05:00.016+01:00

Ik had nog nooit gehoord van Theo Jansen totdat ik hem een keer in een kunstprogramma op tv zag. Hij is een Leonardo da Vinci-achtige kunstenaar die geprobeerd heeft het leven opnieuw uit te vinden met zijn door de wind aangedreven plastic machines die lopen als dieren. Ze leven van de wind. Ze lopen op wind. Letterlijk. Sommigen doen denken aan insecten of kameleons vanwege hun manier van lopen. Andere machines lijken op een paard (hier), een dinosaurier of een neushoorn. Toen ik ze zag lopen, was ik meteen verkocht. Je kunt ze zien op zijn website Strandbeest of op youtube. Er gaat een betoverende werking van die dieren uit. Lopende machines ben je immers niet gewend. Het is een verrassings effect. Door mensen gebouwde machines hebben altijd iets met wielen. Doordat zijn objecten lopen, ga je je automatisch me ze identificeren. Wat loopt, leeft. Wat leeft, loopt. Machines lopen niet. Machines leven niet. Zijn machines lijken wel te leven.
Zijn machines lopen op windkracht maar zonder enig spoortje electronica of electricitiet. De meest succesvolle dieren lopen uitsluitend op wind energie en zijn geheel transparant. Geen verborgen onderdelen. Geen motor. Hiernaast een charmant klein tafelmodel, dat aangedreven wordt door een windmolentje. Maar het kan ook met rugvinnen in megagrote dinosaurier-achtige monsters (zie bovenste foto). Alle wind aangedreven varianten lopen dwars op de windrichting. Zo zijn ze geconstrueerd. Aangezien ze zijn aangepast aan het strandleven met wind uit zee, lopen ze evenwijdig aan het strand. Dat gaat goed zolang de wind uit zee komt. Maar wat als de wind uit een andere hoek komt? Het zijn echte strandbeesten. Het strand is vlak. Ze zullen zich dus het meest thuisvoelen op vlak terrein. Hoe zouden ze het doen op heuvelachtig terrein? Hun poten zijn niet flexibel. Zouden ze stranden op het eerste duintje dat ze tegenkomen? Of zouden ze juist door hun manier van lopen kleine heuveltjes kunnen nemen?

Theo Jansen is al jaren aan het experimenteren en verbeteren van modellen. Ik heb prototypes gezien die geduwd moesten worden. Maar ze liepen wel. Het is juist de extractie van externe energie uit de omgeving om zichzelf in stand te houden dat een o.a. bepalend is voor wat levend is. Zijn ambitie is het leven na te maken en uiteindelijk zelfreproducerende levensvormen te maken die eeuwig zullen voortleven, ook na zijn dood. Zelfreproductie heeft hij nog niet gerealiseerd. Dat zal met de huidige ontwerpen niet gaan, want die kunnen geen kopieën van zichzelf maken. Dat is nog een brug te ver. Maar, de beesten van Theo Jansen hebben wel een grote verscheidenheid van nakomelingen opgeleverd op youtube: vele immitaties en variaties. Maar velen gebruiken electriciteit of een knetterende benzinemotor zoals de Giant Walker Spider heeft. Hij loopt wel als een spin, maar die vind ik minder interessant. Zonne energie zou nog acceptabel zijn, hoewel je daar weer electronica voor nodig hebt. Maar die heb ik nog niet gezien.
Het mechanisch principe achter de machines wordt goed uitgelegd in deze simulatie of deze 3D animatie (beide 1 minuut). Als je goed kijkt zie je dat een centrale roterende beweging op ingenieuze manier wordt omgezet in lopende bewegingen. Het geheim zit hem in het op de juiste manier optillen (niet schuiven) en naar voren bewegen van de poten. Plus alle poten op een gecoördineerde manier bewegen. Net als in het echt.

Theo Jansen: herontdekker van Darwin?

Toch zag ik pas een diepgaande overeenkomst met evolutie toen één van zijn meer dan levensgrote strandbeesten haperde door te weinig wind (en/of teveel wrijving) en stil bleef staan. Theo moest hem toen weer even een zetje geven. Kijk, daar zit het geheim van het biologisch leven. Het leven zit zó in elkaar dat individuen dood gaan, soorten uitsterven, maar het leven als geheel (alle individuen samen) niet uitsterft. Het leven als totaal is één continu, ononderbroken beweging, die al meer dan 3 miljard jaar aan de gang is. Zonder onderbreking. Zonder een zetje. Het geheim van het leven is dat het 'geen zetje' nodig heeft. Een verbluffende gedachte: ooit heeft iets zichzelf in beweging gezet, wat nooit meer tot stilstand is gekomen. Miljoenen soorten zijn het resultaat. Het leven op aarde is a.h.w. een geheel van mechanische robotjes die allerlei externe energiebronnen hebben gevonden waarmee ze zich zelf in stand kunnen houden en zichzelf kunnen kopieren. Miljoenen robotjes zijn gesneuveld. Miljoenen robotjes zijn doorgegaan. Wij zijn afstammelingen van die succesvolle robotjes. Die begonnen zijn als simpele zichzelf replicerende moleculen. Dat fundamentele inzicht wordt ook wel gemeenschappelijke afstamming genoemd (common descent of all life). Dat inzicht kwam van Darwin.

Charles Darwin 12 Feb 1809 - 19 April 1882

Voor mensen die in de buurt wonen:

Vanmiddag houdt evolutiebioloog Chris Stringer ter gelegenheid van de presentatie van zijn boek "Overlevers" een lezing in het Auditorium van Naturalis Leiden. (info)

Postscript:
Een enigszins verwante blog is: Het geniale inzicht van Richard Dawkins 15 dec 2009. Dat inzicht is: iedere levensvorm in iedere fase van de evolutie ziet noodzakelijkerwijs op hem/haar lijkende levensvormen om zich heen. Dat is het resultaat van trial en error proces. Bij Theo Jansen zie je dat er door zijn beesten op verschillende manieren gebruik gemaakt wordt van de wind. Ook heb je zeer kleine en zeer grote beesten. Er is diversiteit. Noodzakelijkerwijze. Want Theo Jansen werkt ook door middel van trial en error.

kpn planet gehacked

2012-02-11T10:05:00.009+01:00

Van internetprovider kpn zijn prive gegevens van (een onbekend aantal) klanten gestolen: naam, adres, email, telefoon + passwords!
Als voorzorgsmaatregel heeft kpn de toegang tot email van 2 miljoen klanten geblokkeerd en de websites ontoegankelijk gemaakt.

Dit betekent voor mij dat ik geen email kan ontvangen, en dat mijn website www.wasdarwinwrong.com onbereikbaar is, zowel voor bezoekers als voor mij als eigenaar.
Het is onbekend hoelang dit duurt.
Voor zover ik kan nagaan zijn mijn prive gegevens niet openbaar gemaakt.

17 uur: ondertussen kan ik weer email ontvangen en verzenden, maar mijn website is nog steeds onbereikbaar.
19 uur: instructie kpn email werkt niet
22 uur: website is weer in de lucht.

zondag 12 feb:

De vraag blijft: hoeveel schade is aangericht door het lekken van privé gegevens? Hebben kwaadwillenden misbruik gemaakt van die gegevens?
De vraag blijft tevens wat de extra schade is ten gevolge van de gebrekkige cq mislukte pogingen van kpn planet om haar klanten te beschermen door hun passwords te laten vernieuwen. Hoe uniek zijn de laatste 3 cijfers van je bankrekening?
Gaan degenen die de gestolen privé gegevens openbaar heeft gemaakt vrij uit? Is er kans dat de daders gepakt worden?
Feit is en blijft dat kpn de privé-gegevens van haar klanten slecht beveiligd heeft. Is dat verwijtbaar? strafbaar?

14 uur:
Ondertussen is gebleken dat de gepubliceerde privé gegevens niet van kpn afkomstig waren. Toch blijft de vraag: zijn er überhaupt privacy gegevens in handen van derden terecht gekomen en op het internet gezet? Of was het vals alarm?

Maandag 13 feb 10 uur:

het raadsel waarom 3 cijfers van je bankrekening uniek identificerend zouden zijn, blijkt uit de volgende toegevoegde instructie van kpn:

"het wijzigen van uw wachtwoord werken alléén vanaf het woon- of vestigingsadres waarop de aansluiting staat geregistreerd."

Ik vermoed dat ze dus je ip-adres gebruiken. De combinatie ip-adres en 3-cijfers van je bankrekening zou een unieke identificatie opleveren. Een getal van 3 cijfers kan natuurlijk nooit uniek identificerend zijn voor 2 miljoen personen (geeft 999 mogelijkheden).
Overigens is kpn niet zo dom geweest om gebruikers te laten inloggen met persoonsgegevens die gehacked en openbaar gemaakt zijn. Het punt is dat het password vernieuwen gewoon niet werkt.

Woensdag 15 feb
Eindelijk is het gelukt om email passwords te wijzigen. Vorige geheel volgens de voorschriften uitgevoerde pogingen werkten gewoon niet.

Donderdag 16 feb
Wat Eelco Blok (KPN) aan de NOS vertelt zijn pure vaagheden. Wij komen niets te weten wat er werkelijk gebeurt is. En kamerleden worden achter gesloten deuren door de KPN geinformeerd! Wij als klanten komen daar niets van te weten!

Is DNA 'The Secret of Life'?

2012-02-07T13:05:00.006+01:00

Op 28 februari 1953, de dag dat Watson en Crick hun dubbele helix model voor DNA voltooid hadden, zouden ze in de pub waar ze altijd lunchten, plechtig hebben verkondigd [1]:

We have discovered the Secret of Life!

Een dramatische uitspraak. Als het begrip 'secret of life' al een wetenschappelijke betekenis heeft, dan zou het zoiets moeten betekenen als: we hebben ontdekt hoe erfelijkheid werkt op moleculair niveau. En dat klopt. Tenminste gedeeltelijk. Vijftig jaar eerder, in 1903 had Sutton de hypothese gepubliceerd dat Mendelse genen op chromosomen moesten liggen. Maar Sutton wist niets van DNA. In 1900 waren de wetten van Mendel herontdekt. Mendel publiceerde zijn wetten in 1866. Charles Darwin had een erfelijkheidstheorie (pangenen) die al snel fout bleek. Darwin wist niets van chromosomen en al helemaal niet van DNA. In 1953 was het nog gangbaar dat eiwitten de dragers van erfelijkheid waren [3]. We kunnen dus zeggen dat Watson en Crick in 1953 een groot wetenschappelijke probleem hebben opgelost. DNA is het erfelijkheids molecuul en de structuur er van (met name de gepaarde bases) suggereert een manier voor replicatie van DNA. De ene helft van de DNA streng is een replica van de andere helft. Als de helften uit elkaar gaan kun je de ontbrekende helften aanvullen. Zo heb je uit 1 DNA molecuul 2 exacte kopieën [2]. Dat is de essentie van erfelijkheid. Gedeeltelijk.

Was dat alles? Nee. Want in 1953 hadden ze nog niet de genetisch code ontdekt: hoe de base volgorde in DNA voor eiwitten codeert. In 1953 was DNA een ontzettend lange rij bases. Het heeft nog vele jaren geduurd voordat men bewezen had dat de bases per 3 (tripletten) gelezen werden. Dat is niet te zien aan de bases zelf. Er is geen teken na iedere drie bases. Of zoiets. Ze zitten allemaal achter elkaar. Zonder tussenruimte. Dus de genetische code volgde niet automatisch uit de structuur van DNA. Maar zonder de structuur van DNA was de genetisch code niet op te lossen.

Goed, als we de structuur van DNA en de genetische code samen nemen, is dat de Secret of Life? Dat komt aardig in de buurt: het leven bestaat dankzij door DNA gecodeerde eiwitten. Het leven bestaat uit de koppeling van twee werelden: de DNA-wereld en de eiwit-wereld. Dat is een universele eigenschap van het leven (op aarde). De benaming Secret of Life vind ik ook gerechtvaardigd om de volgende reden:

Er is geen diepere verklaring voor erfelijkheid dan DNA.

Je kunt niet dieper gaan dan de moleculaire structuur van DNA. Erfelijkheid zit niet in atomen of sub-atomaire deeltjes. DNA is de ultieme verklaring voor erfelijkheid.

Toch ontbreekt er nog iets aan de Secret of Life: het ontstaan van het leven! Hoe DNA ontstaan is, volgt niet logisch uit de structuur van DNA. Je weet de bestanddelen van DNA en daarom kun je DNA synthetiseren in het laboratorium, en dat DNA werkt precies zoals natuurlijk DNA. Maar hoe DNA is ontstaan ten tijde van het ontstaan van het leven, is een zeer weerbarstige vraag, die nog niet beantwoord is. Dus wat dat betreft is de Secret of Life nog niet onthuld.

PS:
Wat DNA is voor het leven is, is E=mc² voor de fysische werkelijkheid [4].

Noten

Francis Crick: "According to Jim [Watson] I went into the Eagle, the pub across the road where we lunched every day, and told everyone that we'd discoverd the secret of life." ( What Mad Pursuit, p. 77). Aaron Klug beschrijft het zo: "On 28th February 1953, Crick “winged” into theEagle pub, close to the Cavendish Laboratory, where lunch could be had for 1s 9d, and declared to anyone who cared to listen that, in the Cavendish, Watson and he had discovered “the secret of life”. (Aaron Klug). Verder heeft Watson een boek gepubliceerd: DNA: The Secret of Life (2003).
'Genetical Implications of the Structure of Deoxyribonucleic Acid' was de tweede publicatie in mei 1953 in Nature. "It should be remembered that at the time, no one, not even Watson, had imagined that the 3D structure of DNA alone, important as that might turn out to be, would by itself indicate how the molecule replicated itself, and hence reveal “the secret of life”. "(klug-DNA.pdf)
"The double helix model was well received by geneticists and the phage group when Watson described it at the Cold Spring Harbor meeting in
the summer of 1953, but there were doubts about the correctness, and indeed relevance, of the model on the part of biochemists, who, on the
whole, still thought of proteins as the genetic material." (Klug p.21)
Dr. Brian Cox, Jeff Forshaw (2010) Why Does E=mc2? And Why Should We Care? ... "demonstrate how the structure of nature itself is contained within this equation."

Vorige blogs over DNA:

Wie heeft DNA ontdekt? En wie zouden er allemaal de Nobelprijs gekregen moeten hebben? 3 feb 2012
Wat waren de keuzemogelijkheden voor de structuur van DNA in 1953? 25 jan 2012
Als DNA perfect is, waarom dan dood, erfelijke ziekte, kanker? 23 Jan 2012
Waarom DNA en geen RNA als erfelijkheids molecuul? 19 Jan 2012
Waarom DNA? (3) Optimale DNA structuur door Natuurlijke Selectie?16 Jan 2012
Waarom DNA? (2) Alternatief DNA 12 Jan 2012
Waarom DNA? 10 Jan 2012
Waarom Rosalind Franklin de Nobelprijs niet kreeg 9 dec 2007

Winterlandschap met IJsvermaak 2012

2012-02-05T15:41:00.003+01:00

doet me denken aan Pieter Bruegel de Oude (1525-1569)

(foto's bewerkt met GIMP Image Editor)

Wie heeft DNA ontdekt? En wie zouden er allemaal de Nobelprijs gekregen moeten hebben?

2012-02-03T13:13:00.008+01:00

Wie heeft DNA ontdekt? En wie zouden er allemaal de Nobelprijs gekregen moeten hebben? Ik heb in mijn vorige blogs de ontdekking van DNA uit het perspectief van de winnaars geschreven: Watson en Crick. Ik gebruikte het boek van Watson The Double Helix (1968) dat 15 jaar na de ontdekking is geschreven. Het was het eerste populaire verslag van de ontdekking van (de structuur van) DNA. Het was me ooit aanbevolen door mijn biologie leraar op de middelbare school. Maar verschillende mensen hebben mij er op gewezen dat dit een zeer eenzijdige visie is op hoe het precies gegaan is. Mede-ontdekker Francis Crick heeft 37 jaar lang gewacht met zijn eigen boek "What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery" (1990). Hij geeft een net iets andere visie op de ontdekking (zie p. 66-67 paperback), maar was toch 'de tweede man', dus enigszins 'belanghebbend'. Maurice Wilkins was ook betrokken bij de opheldering van de DNA structuur, maar werkte niet zo intensief samen met Watson en Crick. In zekere zin was hij een concurrent. Zijn boek verscheen in 2003 met de saaie maar overduidelijke titel The Third Man of The Double Helix.

De controverse gaat over hoeveel informatie Watson en Crick gebruikten van de X-ray fotos van Rosalind Franklin en in hoeverre dat zonder haar medeweten was. Rosalind Franklin was op haar 38e gestorven en heeft zelf geen boek geschreven over haar rol in de hele affaire. Er zijn twee boeken over haar verschenen: Anne Sayre (1975) Rosalind Franklin and DNA en Brenda Maddox (2002) Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA. Sayre zou een feministisch boek geschreven hebben. Maddox zou evenwichtiger zijn. Verder is belangrijk de visie van Aaron Klug (2004), die haar rol zeer gedetailleerd heeft beschreven: 'The Discovery of the DNA Double Helix' (pdf). Dat artikel is zeer waardevol omdat Klug ongepubliceerde manuscripten van Franklin gebruikt. Klug is ook nog op het Web of Stories te vinden met een video van 4 minuten. Aanbevolen.

Erwin Chargaff was niet direct betrokken bij de pogingen van Watson en Crick om een 3D-model van DNA te bouwen, maar onafhankelijk van Watson en Crick hij had in 1951 gepubliceerd dat de bases A en T atlijd in gelijke hoeveelheden in DNA voorkwamen, net als de bases C en G. Het wonderbaarlijke is dat Chargaff wel besefte dat het iets moest betekenen voor de structuur van DNA, maar hij trok niet de conclusie dat de bases in paren voorkwamen. Hij heeft regelmatigheden ontdekt in het voorkomen van bases die nu nog van belang zijn volgens sommige bioinformatici (Donald Forsdyke). Hij schreef een autobiografie Heraclitean Fire: Sketches from a Life Before Nature (1978) (heb ik niet gelezen).

Dan zijn er nog twee bekende wetenschapshistorische werken over de ontdekking van DNA die Francis Crick noemt: Robert Olby (1974) The Path to the Double Helix (herdruk in paperback juni 2012), en Horace Freeland Judson (1979) The Eight Day of Creation (in 1996 verscheen een expanded paperback editie). Beide moet ik nog lezen. Het tweede boek is zeer levendig geschreven (volgens Crick) en beschrijft ook de ontdekking van de genetische code. Maar beide geven een goed en gedetailleerd overzicht over de opkomst van de moleculaire biologie.

De Nobelprijs
De Nobelprijs voor de ontdekking van DNA werd in 1962 gegund aan Watson, Crick en Wilkins. Drie personen is het maximum en de prijs mag niet aan overleden personen gegeven worden. Dus Rosalind Franklin kwam toen niet in aanmerking want ze was 4 jaar eerder overleden. Zwak was de argumentatie van het Nobel commité dat niemand haar had voorgedragen! Dan doe je dat toch zelf! Misschien ook tegen de regels? Anyway, ze was al overleden. Volgens Crick hadden er twee prijzen uitgereikt kunnen worden (in 1958) in verschillende gebieden zodat Franklin er ook bij was. Chargaff lijkt me niet in aanmerking komen want die deed (voor zover ik weet!) niet aan model building. Als je Chargaff ook in de prijs zou laten delen, dan zouden er nog wel een paar wetenschappers in aanmerking komen, zoals Jerry Donohue, die Watson en Crick wees op een cruciale fout in de configuratie van de bases in de chemie handboeken. En moet je dan ook niet de directe bazen van Watson, Crick, Wilkins en Franklin die het hele onderzoek mogelijk hebben gemaakt, mee laten delen in de prijs?

Met dank aan: Martin, Arno Wouters, Nand Braam voor de discussies (laat ik dat in ieder geval doen nu ze nog leven! Helaas is drie het maximum :-)

Vorige blogs over DNA:

Wat waren de keuzemogelijkheden voor de structuur van DNA in 1953? 25 Jan 2012
Als DNA perfect is, waarom dan dood, erfelijke ziekte, kanker? 23 Jan 2012
Waarom DNA en geen RNA als erfelijkheids molecuul? 19 Jan 2012
Waarom DNA? (3) Optimale DNA structuur door Natuurlijke Selectie?16 Jan 2012
Waarom DNA? (2) Alternatief DNA 12 Jan 2012
Waarom DNA? 10 Jan 2012
Waarom Rosalind Franklin de Nobelprijs niet kreeg 9 dec 2007

Wat waren de keuzemogelijkheden voor de structuur van DNA in 1953?

2012-01-25T10:51:00.010+01:00

A schematic view of a DNA
molecule built up from
like-with-like base pairs
James D. Watson (1968)
The Double Helix,
Penguin 1982 pag. 144.

In de leerboeken zie je alleen de correcte chemische structuur van DNA. Dat is erg jammer. Je moet uit je hoofd leren hoe DNA er uit ziet, maar je hebt geen flauw idee waarom het er zó uit ziet en niet anders. Je weet niet eens of het anders kán. Je weet niet wat de theoretische mogelijkheden zijn. En al helemaal niet de problemen, onzekerheden die Watson en Crick in 1952 – 1953 hadden om een 3-dimensionaal model van DNA te bouwen. Maar alternatieve modellen zijn leuk. Foute modellen zijn pas echt leuk.

Hiernaast staat een 'fout' model dat Watson en Crick geprobeerd hebben. De 4 bases aan de binnenkant van de helix, maar A paart met A, C met C, etc. Het probleem hiermee was dat een A-A paar veel breder uitvalt dan een T-T paar omdat A breder is dan T. (niet in het model te zien). Daardoor zou de dubbele helix dikker en dunner uitvallen afhankelijk van de base paren. Niet ideaal. In een geniale inval bedacht Watson dat A-T paren en C-G paren ook kunnen en bovendien even breed waren. En dus een zeer regelmatige helix zouden vormen die overal precies even breed was ongeacht de baseparen! Dat zag er veelbelovend uit. En dat model bood nog meer voordelen. Te veel om hier allemaal om te noemen. Lees het boek The Double Helix en U zult voor altijd met andere ogen naar DNA kijken.

De leukste fout komt nog. De beroemde chemicus en meervoudig Nobelprijswinnar Linus Pauling heeft in febr 1953, een maand voor Watson en Crick, een fout DNA model gepubliceerd (zie hieronder). Hij wist dat hij moest kiezen uit drie mogelijkheden voor de centrale as: de bases, fosfaat, suiker. Hij kon de bases of suikers niet passend krijgen in de centrale as, dus die vielen af. Dus de fosfaat groepen bleven over als centrale as. De bases waren op de centrale as gemonteerd d.m.v. suikers en staken naar buiten. In zijn model paren de bases helemaal niet met elkaar. Pauling vond het feit dat de bases naar buiten staken een bijkomend voordeel omdat ze dan toegankelijk waren om te koppelen met de aminozuren in een eiwit (zeer speculatief!). Op die manier was een soort relatie van de bases met aminozuren gelegd. Een soort genetische code!

Linus Pauling:
A proposed structure for the nucleic acids,
PNAS, Febr 1953.
DNA binnenste-buiten! (bovenaanzicht)

Om mij onbekende redenen kwam Pauling bovendien tot drie strengen, 'the triple helix' (zie figuur), in plaats van twee ('the double helix'). Prachtig dat een topwetenschapper, "one of the most influential chemists in history and ranks among the most important scientists of the 20th century" (wiki) en auteur van het handboek The Nature of the Chemical Bond ("one of the most influential chemistry books ever published"), één maand voor Watson en Crick een totaal ander DNA model kon maken! Pauling-DNA! Pauling was tamelijk zeker van zichzelf en publiceerde het. Hij ging voor prioriteit en nam een behoorlijk risico. Voor hem een pijnlijke vergissing. Voor ons een bijzonder leerzame fout. Het mooie van Pauling was echter dat hij snel zijn fout in zag en Watson en Crick alle eer gaf. Dat is nog eens een topwetenschapper: fout maken en fouten toegeven!

Waarom ging Pauling in de fout?
Hij wilde graag een DNA model bouwen, maar had nog niet voldoende data. Daarentegen hadden Chargaff en Rosalind Franklin wel data geproduceerd, maar waren niet geinteresseerd in modellen bouwen. Watson en Crick wilden graag een DNA model bouwen, hadden geen zelf geproduceerde data, maar beseften dat hun poging waardeloos was zonder goede data. En ze deden hun uiterste best om die data te pakken te krijgen. En ze legden hun ideeën voor aan experts in hun directe omgeving. Wat hen voor fouten behoedde. Dat maakte hen tot topwetenschappers.

Wat is DNA toch een waanzinnig mooi molecuul! Ik raak er niet over uitgepraat!

De illustratie en publicatie heb ik gevonden op de website 'Linus Pauling and the Race for DNA'. Daar staat een heel aardige, instructieve inleiding (minicursus) over de ontdekking van DNA en de rol van Pauling.

Vorige blogs over DNA:

Als DNA perfect is, waarom dan dood, erfelijke ziekte, kanker? 23 Jan 2012
Waarom DNA en geen RNA als erfelijkheids molecuul? 19 Jan 2012
Waarom DNA? (3) Optimale DNA structuur door Natuurlijke Selectie?16 Jan 2012
Waarom DNA? (2) Alternatief DNA 12 Jan 2012
Waarom DNA? 10 Jan 2012
Waarom Rosalind Franklin de Nobelprijs niet kreeg 9 dec 2007

Als DNA perfect is, waarom dan dood, erfelijke ziekte, kanker?

2012-01-23T11:41:00.009+01:00

Komt een vrouw bij de dokter
zegt de dokter: het slechte nieuws is:

U heeft een erfelijke ziekte, die ongeneeslijk is.

Het goede nieuws is: Uw DNA is perfect!

de bases zitten netjes in het midden,

A is gepaard met T, en C met G,

deoxyribose en fosfaatgroepen zitten netjes aan de buitenkant,
U heeft géén Uracil in uw DNA, en geen Thymine in uw RNA,

kortom: het is een volkomen normale dubbele helix

precies zoals beschreven door Watson en Crick.

Volgens intelligent designer Michael Denton [1] is DNA perfect geschikt voor zijn taak als erfelijkheids molecuul. DNA is niet te verbeteren. Tenminste volgens hem is het nog niemand gelukt aannemelijk te maken dat er een beter chemisch alternatief bestaat. De tot nu toe onderzochte chemische alternatieven zouden subtiele nadelen hebben [2]. Het zou inderdaad kunnen dat DNA als chemische constructie moeilijk te verbeteren is. Misschien ligt het aan onze fantasie en kennis, dat we DNA niet kunnen verbeteren. OK. Maar, stel dat DNA perfect is, waarom dan evolutie, dood, erfelijke ziekte, miskramen en kanker?

–Als DNA chemisch perfect is, waarom dan evolutie? Evolutie is immers de accumulatie van toevalig gunstige beschadigingen van de basevolgorde in het DNA (mutatie). Kun je DNA dan nog perfect noemen? Dat hangt af van hoe je de taak van DNA definieert. Alléén als je mutatie expliciet als taak van DNA specificeert zou je DNA perfect ontworpen kunnen noemen. Maar dat gaat toch wel een beetje tegen het idee van perfectie in. Perfect en toch copieer fouten. En hoeveel mutatie zou dan de bedoeling zijn?

–Als DNA chemisch perfect is waarom gaan we dan dood? We gaan o.a. dood door de accumulatie van mutaties in lichaamscellen. En in de loop van ons leven worden de uiteinden van onze chromosomen (telomeren) steeds korter. Totdat de cellen niet meer kunnen delen.

–Als DNA chemisch perfect is waarom is er dan kanker? Kanker is een dramatische aantasting van de intactheid van het DNA (genoom). Er is een explosie van mutaties in het DNA.

–Als DNA chemisch perfect is waarom muteert mitochondriaal DNA plm. 10x sneller dan DNA in de celkern? Waarom is DNA niet bestand tegen vrije radicalen?

–Als DNA chemisch perfect is waarom zijn er dan erfelijke ziektes? PKU, hemofilie, Cystic Fibrosis, Huntington, spierdystrofie? Behoort dat tot de taak van DNA? Hoeveel erfelijke ziektes behoren tot die taak? En hoe zit het met de relatief hoge percentage van miskramen bij de mens? (spontane abortus veroorzaakt door aneuploïdie).
(Zie vorige blog: Het leeftijd effect van de moeder op de frequentie van chromosomale afwijkingen van het embryo)

–Als DNA chemisch perfect is waarom is DNA zo gevoelig voor radioactieve straling, mutagene en carcinogene stoffen?

–Als DNA chemisch perfect is waarom zit er volgens Eugene Koonin [3] zoveel junk DNA in ons genoom? Volgens Koonin heeft het DNA van planten en dieren (eukaryoten) een lage genen dichtheid. Weinig nuttig DNA in een zee van junk DNA. En de genen bevatten introns (zie mijn blogserie over introns) die er weer uitgeknipt moeten worden als er eiwitten gemaakt moeten worden. Terwijl bacterieën een hoge genendichtheid hebben, dus nauwelijks rotsooi, bijna alles is nuttig DNA en ze hebben geen introns.

–Als DNA chemisch perfect is hoe kan het dan dat volgens Hamilton ons genoom aan het 'degenereren' is? (zie mijn blog over Hamilton)

Kan DNA nog redelijkerwijze chemisch perfect genoemd worden, als er zoveel onzin in de basevolgorde zit? als er zo vaak mutaties optreden? Dat kan alléén als je de informatie in het DNA buiten beschouwing laat en alleen kijkt naar DNA als opslagmedium. Maar, als het tot de taak van DNA behoort betrouwbaar genetische informatie op te slaan en door te geven, dan kun je DNA moeilijk perfect noemen.

Volgens mij kun je DNA als opslagmedium en DNA als genetische informatie niet los van elkaar zien. Mutaties zijn immers wijzigingen van de basevolgorde die de genetische informatie aantasten. Als DNA 100% correct gecopieerd zou worden, zou er nooit een mutatie ontstaan. Een betrouwbaar opslagmedium behoudt de informatie die er in opgeslagen is. In een minder betrouwbaar opslagmedium degradeert de informatie.

Maar misschien zit hier wel een denkfout. Misschien moet je DNA niet zo geïsoleerd bekijken. Er bestaat geen naakt DNA. De stabiliteit van DNA wordt ook bepaald door eiwitten die het mogelijk maken dat DNA compact wordt opgevouwen in chromosomen (histonen, nucleosomen, zie plaatje).

DNA (blauw) wordt om eiwitbolletjes (rood) gewonden,
waardoor het compacter en stabieler wordt
©Kenyon.edu

En er bestaat ook nog DNA-repair machinerie die copieer fouten in DNA zoveel mogelijk repareert. DNA krijgt hulp. Dus DNA plus alles er om heen bepaalt de betrouwbaarheid van DNA als opslagmedium.

Als DNA perfect is, waarom dan evolutie, dood, erfelijke ziekte en kanker? DNA heeft precies die betrouwbaarheid en muteerbaarheid die evolutie mogelijk heeft gemaakt. DNA 'perfect' noemen, negeert die muteerbaarheid die ook erfelijke ziektes en dood als neveneffect heeft. Je kunt DNA als geïsoleerd systeem niet betrouwbaar noemen. DNA kan zichzelf niet eens copieren. Daar heeft het de hulp van heel veel gespecialiseerde enzymen voor nodig.
Misschien is de chemische structuur van DNA slechts marginaal te verbeteren omdat eiwitten een veel grotere rol spelen in de betrouwbaarheid van DNA. Ik ben nog niet uitgedacht over dit onderwerp...

Michael Denton (1998) Nature's Destiny. Hoofdstuk 7 'The Double Helix'. Zie mijn review (par. Is DNA uniquely fit for its task?).
Volgens een personal communication van chemicus W. Saenger (1997): "The Watson-Crick base pairs are ideally suited for the [biological function] of DNA as (1) they have the same overall dimensions so that a regular double helix can be formed, (2) the hydrogen bonds can be opened and closed at a rate that permits rapid read-out and replication, and (3) the ribose rings of the sugars have sufficient flexibility to permit conformational changes from the A to the B form. If you modify the bases chemically, it is still possible to form selective base pairs so that the specificity is retained, but you will change the strength of the hydrogen bonds so that the kinetics of read-out and replication will be altered. (...)
As to the sugars, the riboses are never planar but have envelop or twist confirmations so that the DNA backbone has a certain flexibility. This would be impossible with six-membered sugar rings which are rigid and cannot confer flexibility that is necessary for biological functioning of nucleic acids.
One could also speculate on the phosphodiester link that connects adjacent ribose units. It could be replaced by a peptide or a sulphate diester or some other link which, however, is not found. It appears that the negative charge of the phosphate is necessary to maintain the solubility of the nuclei acids, and a certain flexibility and geometry to provide the properties of the nucleic acids." note 24 on p. 429 Nature's Destiny.
Eugene Koonin (2011) The Logic of Chance: The Nature and Origin of Biological Evolution. Koonin: eukaryoten hebben een hoge mate van entropie en bacterieën hebben een laag entropie genome.

Vorige blogs over dit onderwerp:

Waarom DNA en geen RNA als erfelijkheids molecuul? 19 Jan 2012
Waarom DNA? (3) Optimale DNA structuur door Natuurlijke Selectie?16 Jan 2012
Waarom DNA? (2) Alternatief DNA 12 Jan 2012
Waarom DNA? 10 Jan 2012

Waarom DNA en geen RNA als erfelijkheids molecuul?

2012-01-19T09:48:00.008+01:00

In de vorige 3 blogs waren we vooral aan het brainstormen over de vraag waarom DNA? Zijn er betere alternatieve erfelijkheidsmoleculen? Het maakt toch niet uit in welk molecuul je erfelijke gegevens opslaat als het maar betrouwbaar is? als het maar een stabiel molecuul is? als het molecuul maar codeert voor eiwitten? als erfelijkheid maar werkt?

We hebben voorzichtig geconcludeerd dat er wel alternatieve erfelijkheidsmoleculen waren, maar die zijn uitsluitend door chemici gesynthetiseerd en er is nog geen bewijs dat ze DNA in alle opzichten kunnen vervangen. Misschien zijn het voorlopers van DNA geweest en hoeven die aan minder strenge eisen te voldoen.

We hebben op school geleerd dat alle planten, dieren en bacterieën hetzelfde erfelijkheidsmolecuul bezitten: DNA.

Toch heeft ieder organisme een structurele variant op DNA, nl. RNA. Weliswaar dient RNA niet als erfelijkheidsmolecuul, maar o.a. als boodschapper (mRNA), toch is het een structurele variant van DNA. Dat zien we makkelijk over het hoofd. RNA heeft nl. géén deoxyribose zoals DNA, maar gewoon ribose. En géén Thymine base zoals DNA, maar Uracil. En: RNA komt uitsluitend voor als enkelstrengs RNA. DNA is altijd dubbelstrengs. Dus drie structurele verschillen.

Dit wilde ik als aanvulling op mijn vorige blogs even melden. Het is niet in strijd met mijn vorige blogs. Het ging toen immers om DNA als drager van erfelijkheid. En RNA is géén drager van de erfelijkheid. RNA wordt niet doorgegeven naar de volgende generatie. Alleen DNA wordt doorgegeven.

Voor de liefhebbers:

Waarom deze structurele verschillen tussen DNA en RNA?

Dat RNA enkelstrengs is, is nog het makkelijkste te begrijpen: die enkele streng mRNA bevat precies de informatie die nodig is om een eiwit te synthetiseren. Méér is niet nodig. Het zou alleen maar in de weg zitten. Dat DNA dubbelstrengs is maakt DNA waarschijnlijk stabieler.
Iets lastiger is Uracil. Uracil is chemisch iets eenvoudiger dan Thymine (er ontbreekt een methyl groep). Dat kan een voordeel geweest zijn in de RNA-world toen er nog geen DNA was. Vraag: OK, maar waarom is later U vervangen door T? Zowel U als T paren met A. Dan zou T 'beter' moeten zijn? Kort antwoord: daardoor zou DNA stabieler zijn.
Wat is het voordeel van de suiker deoxyribose in DNA? Deoxyribose is moeilijker te synthetiseren en daarom zou ribose een voordeel geweest zijn in de RNA-world die vooraf ging aan DNA.

Het blijkt dat nadenken over deze DNA-RNA verschillen mij helpt bij het nadenken over alternatieve structurele voorlopers van DNA of RNA. En omgekeerd helpt het idee van alternatieve DNAs weer om de DNA-RNA verschillen te begrijpen. Het gaat in beide gevallen om de vraag: wat is de functie van die structurele verschillen? Stel je eenmaal dit soort vragen, en probeer je een antwoorden te googelen, dan raak je vanzelf thuis in de materie. En komen er weer nieuwe vragen. En zo groeit je inzicht en fascinatie voor het onderwerp.

Vorige blogs over dit onderwerp:

Waarom DNA? (3) Optimale DNA structuur door Natuurlijke Selectie?16 Jan 2012
Waarom DNA? (2) Alternatief DNA 12 Jan 2012
Waarom DNA? 10 Jan 2012

Waarom DNA? (3) Optimale DNA structuur door Natuurlijke Selectie?

2012-01-16T11:46:00.013+01:00

dinsdag 17 jan: noot 8 toegevoegd

Als DNA superieur is als erfelijkheidsmolecuul aan alle mogelijke chemische alternatieven dan moet dit verklaard worden door natuurlijke selectie. Dan moeten er dus alternatieven uitgeprobeerd zijn, waarbij uiteindelijk DNA als beste uit de bus is gekomen. Nou en? Niks bijzonders? Pas op! Dit soort natuurlijke selectie –als het bestaat– is in een belangrijk opzicht totaal anders dan de gebruikelijke Darwiniaanse natuurlijke selectie. Onvergelijkbaar anders. Wat is er zo anders?

Evolutie = verandering van base volgorde
Natuurlijke selectie wordt geacht te werken op basis van mutaties. Mutaties 'in het DNA': puntmutaties van één base, of mutaties van grotere stukken DNA: inserties, deleties, duplicaties, etc. etc. Door een puntmutatie ontstaat er een nieuw gen (allel). De gangbare definitie van evolutie is verandering in gen (allel) frequenties. Maar alles is gebaseerd op een verandering in de volgorde van steeds dezelfde 4 bases A, T, C, G.

Natuurlijke selectie zonder dat de basevolgorde in het DNA verandert is moeilijk voor te stellen. In feite zou dat niet eens onder de gangbare definitie van evolutie vallen. Ook de zgn. 'neutrale mutaties' zijn gebaseerd op het vervangen van de ene base door de andere.

Erfelijkheid = base volgorde
Het doorgeven van erfelijke informatie is het doorgeven van de base volgorde in het DNA. Watson en Crick suggereerden al in 1953 dat dat gebaseerd was op de paring van A bases met T bases, en van C bases met G bases. Deze base paring wordt gebruikt als DNA gecopieerd wordt. Maar hoe zit het met de backbone van DNA: fosfaat en ribose? De backbone moet ook iedere keer nieuw gesynthetiseerd worden. Hoe gaat dat? Hoe wordt voorkomen dat ribose in plaats van deoxyribose in de nieuwe DNA streng wordt ingebouwd? Dat kan niet met een specifieke paring zoals de bases. Eerlijk gezegd: geen idee! Daar hoor ik nooit over. Een vraag die ik me nooit eerder gesteld heb, en die vele dagen literatuur onderzoek zou kosten om te beantwoorden...

The Human Genome = base volgorde
Toen in 2001 het menselijk genoom bekend gemaakt werd, werden er ruim 3 miljard bases bekend gemaakt! Dat was de essentie van wat een mens een mens maakt. En dat geldt voor alle organismen. Sequencing = base volgorde vaststellen. Evolutionary Genomics en Comparative Genomics (zie boek van Koonin!) gaat allemaal over de base volgorde van steeds dezelfde 4 bases [8].

Erfelijke ziekte = verandering base volgorde
Erfelijke ziektes worden veroorzaakt door mutaties in de basevolgorde van het DNA. Denk aan: PKU, CF, Huntington. We zeggen meestal mutaties 'in het DNA', maar in feite is dat dus fout.

Komt een vrouw bij de dokter: Dokter, ik heb last van glucose in mijn DNA! Ik heb op evolutieblog gelezen dat ribose vervangen kan worden door glucose. Ik voel het. Hoe kom ik er af?Moet ik op dieet?
Helaas. Er zijn mij géén ziektes bij de mens bekend die veroorzaakt worden door alternatief DNA. Dat zou wereldnieuws zijn. De enige uitzondering die ik ken is de alternatieve base J die de Nederlandse medisch-biochemicus Piet Borst vond in het DNA van de eencellige parasiet Trypanosoma brucei [1]. Deze base is een afgeleide van Thymidine (T). Nota bene: als ik het goed begrijp ontstaat base J door koppeling van glucose aan base T! Dus toch letterlijk glucose in DNA! Maar dit is een extreme uitzondering en komt niet bij de mens of andere dieren voor. Ook komt base-J niet voor in DNA dat codeert voor eiwitten, maar alléén in de uiteinden van chromosomen (telomeren). Dus: zeer uitzonderlijk en beperkt in reikwijdte.

Natuurlijke selectie van DNA structuur?
Regel is dat een organisme zich niet aanpast door de structuur van zijn DNA te wijzigingen. Bij Darwiniaanse natuurlijke selectie gaat het nooit om de structuur van DNA zelf. De structuur van DNA blijft altijd hetzelfde: de overbekende 4 bases A,T,C,G [2], suiker [3] en fosfaat [4]. De backbone (ruggegraat) van DNA wordt gevormd door suikers (ribose) en fosfaat:

ruimtelijke structuur van DNA (wiki)
de 'ruggegraat' is de zijkant van de ladder,
de treden van de ladder zijn de 4 bases.

Het lijkt wel of er sinds 1953 na de ontdekking van Watson en Crick een stilzwijgend axioma in de biologie bestaat dat de structuur van DNA voor eens en altijd vastgelegd is, en optimaal is, en geen varianten bestaan. Maar waar is het bewijs? Zo'n claim kun je niet maken zonder bewijsmateriaal. Hoe bewijs je dat?

Variatie van DNA structuur
Als je wilt vaststellen of DNA optimaal is voor zijn functie(s) dan moet je variaties vinden. Als we die niet kunnen vinden in de natuur dan moeten we ze zelf maken.
Eén van de weinigen die alternatieve chemische samenstellingen van DNA synthetiseert en onderzoekt is de chemicus Albert Eschenmoser:

"Why did Nature choose pentoses and not hexoses as sugar building blocks in her nucleic acids? Since the potential for constitutional self-assembly for hexoses is comparable to that of pentoses, Nature's choice of pentoses must have had functional reasons." (mijn italics) [5]

Let op: 'de keuze van de natuur' of te wel natuurlijke selectie! Let op: 'functionele redenen'! Een andere chemicus is Martin Egli:

"These molecules are the result of evolution," said Egli, professor of Biochemistry. "Somehow they have been shaped and optimized for a particular purpose."
"how did DNA and RNA come to incorporate five-carbon sugars into their backbone when six-carbon sugars, like glucose, may have been more common?"
"alternatives that nature may have tried out before arriving at the final structure." [6]
"The researchers postulate that stable base-pairing systems are highly
unlikely with hexose-based nucleic acids, and this might explain why nature chose pentose over hexose". [7]

Als de chemische samenstelling van DNA het resultaat is van natuurlijke selectie dan is dat gebeurt vóórdat het leven zoals wij dat kennen ontstond, want al het leven is gebaseerd op hetzelfde DNA en RNA. DNA en RNA zijn de enige structurele varianten. Als dit door natuurlijke selectie ontstaan is dan is het een uitzonderlijk soort natuurlijke selectie. Ik denk dat chemici zich dat niet realiseren. Chemci nemen misschien iets te snel het woord 'natuurlijke selectie' in de mond, zonder te specificeren wanneer en hoe. Je ziet dat chemici als Martin Eglien zich op medische toepassingen van chemisch gemodificeerd DNA bezighouden en niet met het ontstaan van het leven. Het zijn geen evolutiebiologen.

Vragen
Ik wilde in dit blog benadrukken dat alles in (evolutie)biologie en medische genetica draait om base volgorde. Alternatieve DNA structuur komt óf voor in het chemisch laboratorium óf als hypothese over het ontstaan van het leven.
Het is mij nog onduidelijk wat alternatieve DNAs in het chemisch lab ons zeggen over 'de keuze van de natuur' voor de DNA structuur die we nu hebben, en hoe selectie heeft plaatsgevonden bij het ontstaan van het leven (welke structuren zijn uitgeprobeerd? was het vóór of na de RNA-world?), en of we nu in de natuur nog meer varianten in DNA structuur behalve base-J mogen verwachten. Allemaal vragen. We komen alleen verder als evolutiebiologen, chemici en Origin-of-Life onderzoekers samenwerken. En nieuwe vragen stellen.

Noten

Piet Borst and Robert Sabatini (2008) Base J: Discovery, Biosynthesis, and Possible Functions, Annual Review of Microbiology, Vol. 62: 235-251
ik heb het hierbij over DNA, en niet RNA. RNA heeft de suiker Deoxy-ribose vervangen door Ribose (vandaar de D in DNA en de R in RNA). Tevens heeft RNA de base T vervangen door U. Dit zijn permanente eigenschappen en varieren niet (voor zover ik weet). Maar ook voor die verschillen zullen functionele redenen voor zijn. Laat ik even zitten.
Ik vond in: David Deamer (2011) First Life (p.177): "Instead of a complicated sugar as ribose, maybe the earliest life forms incorporated a simpler linking molecule like ethylene glycol or glycerol." Maar hij gaat er verder niet op door. Maak dan DNA met die stoffen!
Inderdaad: het was wereldnieuws toen Felisa Wolfe-Simon aankondigde een bacterie ontdekt te hebben die arsenicum in plaats van fosfor in het DNA gebruikt. Het bleek niet waar. Tenminste, ze kon het niet hard maken. (zie mijn eerdere blogs december 2010).
Albert Eschenmosel (1993) Hexose nucleic acids, Pure App. Chern., Vol.65, No.6, pp. 117, 1188, 1993.
Martin Egli (2006) Uncovering DNA's 'sweet' secret.
'Rationalizing the Ribose', ACS Chemical Biology Spotlight (Aug 18th, 2006; Vol. 1, No. 7, 404).
Koonin (2011): ""Indeed, at the end of the day, genome sequences are long strings of digital symbols (letters)" (blz 226) en dat zijn 4 letters = 4 bases. En daar is zijn hele boek op gebaseerd. En 99% van de biologen denkt zo. Extreem reductionisme! Koonin kan niet eens aangeven dat er in Trypanosoma brucei een 5e base-J voorkomt. Dat zou zijn berekeningen in de war gooien. Met deze oogkleppen op gaat niemand zoeken naar andere bases of een andere backbone in DNA. [17 jan toegevoegd]

Vorige blogs over dit onderwerp:
Waarom DNA? (2) Alternatief DNA 12 Jan 2012
Waarom DNA? 10 Jan 2012

Waarom DNA? (2) Alternatief DNA

2012-01-12T10:59:00.017+01:00

Even een kort blogje in telegramstijl naar aanleiding van vragen en opmerkingen van blogbezoekers. Wat ik bedoel met 'alternatieven voor DNA' zijn niet de DNA-vormen als Z-DNA of B-DNA, want dat is nog steeds DNA. Wat ik bedoel zijn chemische alternatieven voor DNA. Ik heb hieronder een lijstje gemaakt van alles wat ik gevonden heb (méér dan ik aanvankelijke dacht):

DNA: Deoxy-ribo Nucleic Acid (bevat deoxy-ribose in de backbone)
Dit is de huidige universele standaard voor informatie opslag in het leven op aarde
RNA: Ribo Nucleic Acid (deoxy-ribose is vervangen door ribose)
Dit is de huidige standaard voor duizend nuttige andere taken! Zie ook [7]
pRNA: pyranosyl-RNA (kan niet met RNA paren?)
"the pyranosyl isomer of RNA (p-RNA), exhibits Watson-Crick pairing that is far stronger than that in RNA" [2].
TNA: Threose Nucleic Acid (-ribose vervangen door threose, tetrose)
Tetrose sugars with their four-carbon ring structure could be more readily synthesized in a prebiotic world than the pentose sugars of DNA and RNA because they can be assembled directly from two identical two-carbon fragment [1]. "It was possible to match the geometry of the analog to that of RNA" [1]
PNA: Peptide Nucleic Acid (-ribose vervangen door N-(2-aminoethyl)-glycine) [4][5]
"It has been hypothesized that the earliest life on Earth may have used PNA as a genetic material due to its extreme robustness, simpler formation and possible spontaneous polymerization at 100°C" (wiki)
GNA: Glycol Nucleic Acid (-ribose vervangen door glycerol)
"Interestingly, the Watson-Crick base pairing is much more stable in GNA than its natural counterparts DNA and RNA as it requires a high temperature to melt a duplex of GNA. It is possibly the simplest of the nucleic acids, so making it a hypothetical precursor to RNA". (wiki). "GNA is structurally the most simplified solution for a phosphodiester-containing nucleic acid backbone and thus constitutes a promising candidate for initial genetic molecules of life. Unique combination of high duplex stability, base pairing fidelity, and easy synthetic access of its nucleotides" (Duplex Structure of a Minimal Nucleic Acid), (A Simple Glycol Nucleic Acid) [15 Feb]
HNA: hexitol nucleic acid
alternatieve backbone: suiker vervangen door hexitol. HNA duplexes are even more stable. Normal Watson−Crick base pairing, similar base stacking patterns
As-DNA: DNA waar fosfaat is vervangen door Arseen! Dit is erg controversieel en onbewezen! Zie een paar oude blogs: [3] Maar is erg nuttig om flexibel te blijven denken.

Merk op dat steeds de -ribose, of in ieder geval iets in de backbone, is vervangen. Ribose is onderdeel van de 'backbone' (ruggegraat) die de bases (A,T,C,G) in het DNA verbinden. De basevolgorde (niet de bases zelf) is de genetische code die de informatie bevat voor de aanmaak van eiwitten. Wanneer je iets in de backbone vervangt, tast je niet de genetische informatie aan. Dus: waarom zou je de backbone niet mogen wijzigen? Dat mag wel. Je kunt het proberen en kijken wat er gebeurt.

Alternatieven scheppen keuzevrijheid
Juist omdat er chemische alternatieven voor DNA bestaan, ontstaat de vraag: Waarom DNA? Waarom heeft het leven DNA gekozen? Omdat er toen (bij het ontstaan van het leven) niets anders voorhanden was? Maar als de alternatieven TNA, PNA, GNA spontaan op de prebiotische aarde gesynthetiseerd konden worden, dan waren er wel degelijk alternatieven, en waarom zijn die dan niet gebruikt? Of zijn ze wel gebruikt maar hebben ze geen sporen achtergelaten? Is DNA de winnaar van vele andere erfelijkheidsmoleculen?

Eisen aan levensvatbare alternatieven voor DNA

moeten als backbone voor de 4 bases kunnen dienen
moeten dubbele helix kunnen vormen met bases in het midden
moeten zichzelf kunnen repliceren
moeten makkelijker dan RNA pre-biotisch gesynthetiseerd kunnen worden
moeten kunnen paren met RNA om als overgangsfase te kunnen dienen naar een DNA wereld (compatibiliteits eis)

Voorbeeld TNA
TNA voldoet aan eis 1, 3, 4, 5. Eis 2 waarschijnlijk ook, maar weet ik niet zeker. Eis 5: TNA kan met RNA paren, een TNA-RNA dubble helix vormen. Hieronder Threose en Ribose vergeleken:

De pre-biotische synthese van TNA
is makkelijker dan die van RNA. [1]

Omdat TNA (met threose in plaats van ribose) makkelijker abiotisch is te synthetiseren is het een kandidaat voor een voorloper van RNA. Eis 5 (compatibilitiets eis) is natuurlijk een beperking die we met terugwerkende kracht moeten opleggen omdat we nu eenmaal weten dat RNA en DNA de winnaars zijn. Maar dat wil niet zeggen dat er toen geen andere alternatieven zijn gevormd.

DNA is niet vanzelfsprekend
Het lijkt erop dat er alternatieven zijn die voldoen aan de 5 bovengenoemde eisen Maar ik moet dat nog beter uitzoeken. Zoveel is duidelijk dat we deze alternatieven voor DNA serieus moeten nemen. Zeker is wel dat we niet meer als vanzelfsprekend of onvermijdelijk mogen aannemen dat alle leven op DNA en RNA gebaseerd moet zijn. Alsof de prebiotische chemie onvermijdelijk DNA of RNA als eindresultaat zou hebben. Op andere planeten kan het eindresultaat anders uitgevallen zijn.

Evolutie handboeken

Als je eenmaal dit inzicht hebt, is het best verbazend dat evolutiehandboeken nauwelijks aandacht besteden aan dit fundamentele probleem en soms net doen alsof DNA of RNA het enige molecuul is dat geschikt is als erfelijkheidsdrager. Alsof er geen keuze was. Bij een inclusieve evolutietheorie (dus inclusief ontstaan van het leven) hoort een verklaring waarom RNA en DNA het hebben gewonnen. De evolutietheorie mag niet beperkt zijn tot een verklaring van de genetische code (lastig genoeg!) of base volgorde (A,T,C,G) of aminozuurvolgorde in eiwitten. Op zijn minst zou ik een evaluatie willen zien van de voor- en nadelen van DNA en haar alternatieven. Het evolutiehandboek dat nog het beste uit de bus komt is Freeman, Herron (2007) Evolutionary Analysis dat op p. 657 kort een aantal alternatieven noemt als voorlopers van de RNA-world. Strickberger's Evolution Fourth edition (2008) noemt kort de mogelijkheid van ribose-like analogues (ribose vervangers) op p. 130 -131. Toegegeven: je leest er makkelijk overheen. Zeker als je niet de vraagstelling en inzichten hebt, die ik nu heb. In Barton et al (2007) kon ik niets vinden. Excuus voor biologen: je hebt hier diepgaande biochemische kennis voor nodig om hier iets zinnigs over te zeggen...

DNA is niet perfect
Wat me verbaasde bij dit onderzoek is dat sommige alternatieven een sterkere base paring (base pairing) hadden dan DNA! Dus DNA is niet perfect! In dat opzicht tenminste. Is DNA een compromis? Dit alles maakt het hele verhaal bijzonder spannend.

RNA toch spontaan?
Later vond ik nog een publicatie [8,9,10] waarin aangetoond werd dat ondanks alle mislukte pogingen om RNA abiotisch te synthetiseren, het toch mogelijk bleek. Op een zeer onorthodoxe manier, waar nog niemand de afgelopen tientallen jaren aan gedacht had. Dit is wat je noemt thinking outside the box. Zijn de alternatieven overbodig? Maybe, maybe not. Als de alternatieven makkelijk(er) gevormd worden op de primitieve aarde, dan is en blijft er een keuze probleem. De vraag blijft: Wat is de meest waarschijnlijke route temidden van alle chaos naar RNA en DNA?

Wat was de chemicalieën inventaris?
Als je de literatuur leest valt op dat men het niet echt eens is over welke chemische vrbindingen er aanwezig waren op de vroege aarde. Het lijkt alsof men top-down terugredeneert vanaf DNA en RNA en dan beredeneert 'wat er nodig is'. Begrijpelijk, maar niet helemaal correct. Als je het DNA keuze probleem echt wilt begrijpen moet je de chemische verbindingen bottom-up voorspellen die gevormd konden worden uitgaande van eerste beginselen. En het is ook wel handig om te weten of het leven op de bodem van de oceaan, langs de randen van een vulkaan, in een getijden-zone of in een 'warme vijver' is ontstaan.

Conclusie
Dat er maar één erfelijkheids molecuul (DNA) kan zijn is onbewezen en zeer twijfelachtig. Ook is onbewezen dat DNA niet te verbeteren is. Echter, de alternatieven zijn niet even grondig getest als DNA. Dat er goede alternatieven kunnen zijn, zeker niet alleen in de prebiotische fase, maar óók om het leven op een planeet op te baseren, opent een heel nieuw gezichtspunt in de evolutietheorie. Op de implicaties daarvan zal ik zeker nog eens terugkomen.

Bronnen

Leslie Orgel (2000) A Simpler Nucleic Acid, Science 17 November 2000: Vol. 290 no. 5495 pp. 1306-1307 (belangrijk artikel van de beroemde biochemicus en Origin of Life onderzoeker)
M. Beier et al (1999) Chemical Etiology of Nucleic Acid Structure: Comparing Pentopyranosyl-(2'→4') Oligonucleotides with RNA) Science 29 January 1999: Vol. 283 no. 5402 pp. 699-703
Bacterie ontdekt die arsenicum in plaats van fosfor gebruikt mijn blog 2 dec 2010 (de titel had moeten zijn: ...arsenicum in DNA...!)
Triple Helix: Designing a New Molecule of Life, Scientific American, December 2008 (gaat over Peptide nucleic acids) (gratis)
PNA Peptide Nucleic Acid
Aaron E. Engelhart and Nicholas V. Hud (2010) Primitive Genetic Polymers (lang artikel, maar gratis. Betoogt dat DNA ge-optimaliseerd is voor haar taak door een evolutionair proces)
Biochemistry Revisited Blogspot Why is DNA (and not RNA) a stable storage form for genetic information? January 26, 2008 (is een net iets andere probleemstelling)
Matthew W. Powner, Béatrice Gerland, John D. Sutherland (2009) Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions, Nature 459, 239-242 (14 May 2009)
Met begeleidend commentaar: Jack W. Szostak (2009) Origins of life: Systems chemistry on early Earth, Nature 459, 171-172 (14 May 2009) (News and Views): "Of course, much remains to be done. ... it will stand for years as one of the great advances in prebiotic chemistry."
Chemist Shows How RNA Can Be the Starting Point for Life (NewYorkTimes, 13 mei 2009) leesbaar artikel, voorbeeld van outside the box thinking, gaat over #8 en #9.

Met dank aan Martin en Nand.
Update (GNA, HNA): 15 feb 2012

Waarom DNA?

2012-01-10T12:42:00.005+01:00

Waarom DNA? Een kort blogje naar aanleiding van een opmerking van een vaste blogbezoeker.

Waarom DNA? Wat is dat nu voor een stomme vraag! Zonder DNA geen erfelijkheid! Zonder DNA geen leven! Zonder DNA geen evolutie! Daarom DNA! Maar wat ik met de vraag bedoel is: is DNA het enige molecuul dat de functie van erfelijkheidsmolecuul kan vervullen? Nee! Tenminste, er zijn kandidaten zoals TNA die het ook zouden kunnen. Het gedraagt zich in vele opzichten als DNA, maar komt niet in de natuur voor. Men treft het uitsluitend in laboratoria aan. Zondermeer interessant.

Nu de aansluiting met Stuart Kauffman (zie vorige blog). Zoals we gezien hebben probeerde Kauffman de oorsprong van het leven te verklaren zonder DNA. Zijn motivatie was als volgt. Het kan wel zijn dat DNA een zeer succesvol molecuul is (het heeft een duurzaamheidstest van 3,5 miljard jaar doorstaan!), maar als DNA ook een uniek molecuul is, dan is de kans erg klein dat de natuur het door trial en error zou vinden. Immers, als er veel mogelijkheden zijn vind je een oplossing sneller. Als er maar één oplossing is, duurt het misschien wel oneindig lang. Bovendien vormt DNA zich niet spontaan uit haar losse componenten, ondanks dat die componenten zelf wel spontaan kunnen ontstaan. Daarom probeerde Kauffman het met een netwerk van simpele stofjes (peptiden bijvoorbeeld) dat makkelijk spontaan kon ontstaan en zichzelf in stand hield. Je zou dan een primitief metabolisme hebben. Een levend 'iets'. Het voordeel zou kunnen zijn dat zo'n systeem een grotere diversiteit aan chemicalieën zou produceren. En de onuitgesproken veronderstelling was dat er dan uiteindelijk RNA of DNA gesynthetiseerd zou worden. Of dat scenario levensvatbaar is weten we nog niet.

Het nut van TNA is dat het überhaupt een alternatief voor DNA zou kunnen zijn. D.w.z. alle functies van DNA vervult, maar makkelijker abiotisch gevormd wordt. Zo'n simpeler alternatief voor DNA zou dus een belangrijke rol bij het ontstaan van het leven vervult kunnen hebben. Het zou dus een voorloper van DNA of RNA kunnen zijn. Maar waarom is de natuur dan niet bij TNA gebleven als het simpeler is dan DNA? Misschien is het niet zo 'perfect' als DNA. Misschien is het vervangen door het betere DNA in de loop van de zeer vroege evolutie. Dat we ooit fossiel TNA vinden lijkt mij uitgesloten. Maar, zoals het persbericht van de Arizona State University laat zien, kunnen wetenschappers de eigenschappen van TNA in het lab onderzoeken. En het is al gebleken dat TNA en DNA kunnen samenwerken.

Een andere interessante vraag blijft open: zijn er betere erfelijkheidsmoleculen dan DNA? Goede vraag, maar dit zou een klein tussendoor blogje zijn...

Bronnen

Richard Harth (2012) Simpler times: Did an earlier genetic molecule predate DNA and RNA? (met dank aan Harry. Toch kostte het enige moeite de oorspronkelijke bron van het nieuwsbericht te vinden)
Mijn review van Michael Denton's (1998) Nature's Destiny. - Is DNA uniquely fit for its task? (TNA is al 10 jaar bekend, maar de eigenschappen worden nog steeds onderzocht).
Mijn blog Stuart Kauffman's comeback.

Stuart Kauffman's comeback

2012-01-08T12:29:00.014+01:00

At Home in the Universe.
The Search for Laws of
Self-Organization and Complexity.

Toen ik in 1998 het boek At Home in the Universe. The Search for Laws of Self-Organization and Complexity van Stuart Kauffman las, was ik diep onder de indruk (zie mijn review). Hij kwam op mij over als een genie die zowel een volstrekt originele theorie over het ontstaan van het leven had als ook nog zinnige kritiek had op het Darwinisme. Hij had een theoretisch model ontwikkeld dat gebaseerd was op een systeem van zichzelf catalyserende chemische reacties. En die had hij uitgebreid onderzocht met computer simulaties. Hij had daarbij wiskundige wetmatigheden ontdekt in netwerken van elkaar beïnvloedende chemische reacties. Hij ging uit van de –niet onredelijke– veronderstelling dat chemische stoffen door toeval de synthese van elkaar kunnen stimuleren. Hij gebruikte daarbij niet de bekende stoffen zoals stikstof, methaan, water, kooldioxide, etc maar abstracte verbindingen A, B, C, D. De reden was dat hij een zo universeel mogelijke theorie wilde ontwerpen, die niet afhankelijk was van de toevallige chemicalieën waar het leven op aarde mee werkte. En die misschien wel niet essentieel waren voor het leven. Bottom-up werken. Niet toewerken naar organismen zoals we die nu kennen. Als je Kauffman wilt plaatsen dan zou je hem kunnen vergelijken met een mathematisch bioloog als Martin Nowak ('Evolutionary Dynamics: Exploring the Equations of Life'; en 'Super Cooperators. Evolution, Altruisme and Human Behaviour').

Kauffman ontdekte dat wanneer je een grote diversiteit van willekeurige eenvoudige chemische basisstoffen als uitgangspunt neemt, je dan kunt berekenen dat de kans zeer groot is dat er een netwerk ontstaat waarbij het ontstaan van iedere aanwezige chemische stof bevordert wordt door een andere stof in het netwerk. Met andere woorden: een netwerk dat zichzelf in stand houdt. Een netwerk dat niet uitdooft. Kauffman kon met wiskundige zekerheid aantonen dat er onder specifieke omstandigheden een stabiel netwerk ontstaat. Het waren vooral de 'uit het niets' opduikende reproduceerbare wetmatigheden en de wiskundige zekerheid die diepe indruk op me maakten. Order for free was de slogan die de lading zondermeer dekte. Kauffman had iets te pakken. Dat voelde je gewoon. Hij had een nieuwe wetmatigheid ontdekt. Het was maar een kleine gedachtenstap om die stabiele chemische netwerken te interpreteren als de eerste levensvormen. Er was geen wonder nodig, alléén berekenbare statistische wetmatigheden. Het klinkt te goed om waar te zijn, maar het is nog niet alles.

Kauffman had een wiskundige model voor het ontstaan van het leven ontwikkeld dat niet afhankelijk was van allerlei zeer specifieke chemische stoffen die we nu in levende wezens aantreffen zoals DNA, RNA, of ATP. Dat was een interessant resultaat omdat niemand wist hoe DNA of RNA uit eenvoudige bouwstenen gesynthetiseerd konden worden zonder hulp van enzymen (enzymen komen alleen voor in levende organismes). Je kunt dus niet beginnen met DNA en enzymen. Er moet iets vooraf gegaan zijn aan DNA, maar wat? Bovendien was de hele biologische gemeenschap in 1953 na de ontdekking van DNA door Watson en Crick er van overtuigd dat DNA de secret of life was. En dus: dat DNA gewoon aan de basis van het leven moest staan. Alleen niemand wist hoe. Kauffman was eigenwijs en deed het zonder DNA! Nog 'erger': zonder ook maar één chemische stof te noemen! Bottom-up. In theorie. Op de computer. De enige grote open vraag was of het in de praktijk zou werken. Omdat er in zijn boek vrijwel geen concrete chemische voorbeelden stonden en ik die graag in mijn review wilde opnemen, vroeg ik hem daarom per email. Hij gaf een paar veelbelovende chemische experimentele resultaten van andere onderzoekers. Die nam ik gretig op in mijn review. Toen bleef het 16 jaar stil rondom Kauffman en zijn theorie.

Tot er in december 2011 een groot artikel Approaches to the Origin of Life on Earth van zijn hand verscheen in het eerste nummer van het nieuwe open access wetenschappelijke tijdschrift met de verpletterende eenvoudige naam Life. Ik kan iedereen die zich wel eens heeft afgevraagd hoe het leven ontstaan is, dit artikel aanbevelen. Zeker als je wel eens van Kauffman hebt gehoord. Ik vond het artikel een belevenis. Kauffman geeft daarin in vogelvlucht een leesbaar overzicht van de verschillende manieren waarop Origin of Life onderzoekers het probleem aangepakt hebben plus een analyse van de goede en minder goede kanten van zijn eigen model. Tot mijn grote genoegen vond ik dat Kauffman een bezwaar noemde die ik in mijn review ook noemde, nl. de kans dat reacties elkaar zouden remmen in plaats van bevorderen. Dat zou roet in het eten gooien. Het netwerk zou uitdoven en er zou geen leven ontstaan. Het artikel is nuttig omdat het de wetenschappelijke ontwikkelingen sinds At Home in The Universe kort samenvat. Het is een soort Nawoord na 16 jaar. Ook valt op dat hij oplossingen van anderen (membranen) integreert in zijn model die eigenlijk geheel los staan van zijn eigen model. Dat is een soort impliciete erkenning dat je niet alle eigenschappen van het leven kunt afleiden uit zijn oorspronkelijk theoretisch model.

Reinventing the Sacred

Investigations

Ik vertelde hierboven dat het stil werd na het verschijnen van At Home. Dat is niet helemaal waar. Hij heeft in de tussentijd twee boeken gepubliceerd (zie hiernaast). Eén van die twee boeken, Reinventing the Sacred: A New View of Science, Reason, and Religion is waarschijnlijk interessant voor gelovigen, zoals al uit de titel is op te maken. Ik zag die twee boeken als voortborduren op zijn eerste en laat ze hier verder buiten beschouwing. Ik zat te wachten op empirische ondersteuning van zijn theorie. Als die er waren hadden ze zeker in de bekende wetenschappelijke tijdschriften verschenen moeten zijn. Zoals blijkt uit zijn overzichts artikel in Life zijn er wel nieuwe experimentele resultaten gepubliceerd en er zijn nog meer te verwachten in een paper die hij (samen met anderen) aangeboden heeft aan PLOS One [1]. Het had al verschenen moeten zijn (2011!). Ik verwacht daar veel van, maar natuurlijk niet dat het probleem van het ontstaan van het leven opgelost wordt. Dat zou naief zijn. Wel dat er belangrijke en interessante resultaten in te vinden zijn die openstaande deelvragen oplossen. Zodat we beter inzicht krijgen in de vraag of de autocatalytic sets van Kauffman levensvatbaar zijn!

Noten

Fernando, C.; Vasa, V.; Santos, M.; Kauffman, S.; Szathmary, E. 'Spontaneous formation and evolution of autocatalytic sets within compartements'. PLoS one 2011, submitted.

Postscript 9 Feb 2012:
Het bovengenoemde artikel is verschenen op 5 January 2012 in Biology Direct onder de titel Evolution before genes en is een Open Access artikel.

Enorm verschil levensverwachting Noord en Zuid Korea

2012-01-02T14:55:00.003+01:00

Noord- (blauw) en Zuid- (rood) Korea
van 1800 tot 2010. @Gapminder World.

Naar aanleding van het reisverslag van Floortje Dessing (3 op reis) naar Noord Korea leek mij het wel aardig even in Gapminder te kijken of ze data hebben over levensverwachting en inkomen. En ja wel hoor. Hoe ze aan de data komen weet ik niet, maar de grafiek laat niets aan duidelijkheid te wensen over. Noord en Zuid beginnen op het zelfde punt, trekken paralel op, gaan in 1974 plotseling van elkaar verschillen, om in 2010 met een onvoorstelbaar groot verschil in levensverwachting en inkomen te eindigen. Zuid Korea eindigt met een levensverwachting van 81 jaar en Noord Korea met 69 jaar. Dat is 12 jaar verschil. Het verschil in inkomen per hoofd van de bevolking is nog groter: 25.000 (Zuid) ten opzichte van 1600 dollar (Noord). Dat is een factor 15 maal verschil!

De preciese verklaring van alle details laat ik over aan experts. En er is nog veel meer te zien aan de grafiek. Feit is dat Noord en Zuid Korea één land en één volk waren, en door totaal verschillende politieke systemen (een democratisch-kapitalistisch en een communistisch-totalitair) dramatische uit elkaar gegroeid zijn in levensverwachting en inkomen. Goed om even bij stil te staan.

Vorige blogs over levensverwachting:

10 dec 2011 Levensverwachting en kindersterfte
8 dec 2011 Het nut van de wetenschap (3)

Eftelingtheologie: de wereld is geen pretpark!

2011-12-29T11:38:00.012+01:00

Hieronder volgt een citaat uit een ncrv documentaire over een vrouw die haar man Anne verloor. Hij was vermoord door een jongen van 15, die op geld uit was. Een domme, zinloze, overbodige, bute moord. Een cruciale passage uit het interview geef ik hieronder weer. Het citaat uit de documentarie is kort en krachtig als een bliksemschicht. Het laat beter zien dan welk theologische studie dan ook dat wanneer je in God gelooft, onvermijdelijk vroeger of later met een fundamenteel probleem geconfronteerd wordt. Het is zeker niet een probleem dat pas tevoorschijn komt na jarenlange theologische studie. Het is inherent in het geloof in een persoonlijke God.

"Je zegt: Hij was er toen ik Hem nodig had.
Maar waar was God toen Anne hem nodig had?"

"Ja. Dat is een goeie vraag. God zegt niet tegen
een moordenaar: schiet die ene dood. Dat niet.
Maar, Hij heeft het ook niet tegengehouden.
Die dingen gebeuren in de wereld. De nare dingen
in de wereld gebeuren door mensen, voor mijn gevoel,
en niet door God. Maar Hij heeft het niet voorkomen.
Dat niet."

"Heb je dat Hem kwalijk genomen?"

"Nou. Niet echt. Want overal in de wereld gebeuren vreselijke dingen,
oorlogen enzo. Die voorkomt Hij ook niet. Waarom zou Hij dat
bij mij wel voorkomen. Dat zou wel erg een voorkeurspositie zijn.
Wie ben ik, dat mij dit niet zou kunnen overkomen en wie is Anne
dat het hem niet zou kunnen overkomen. Het gebeurt over de hele
wereld. Het kwaad is overal, En nu ook bij ons."

Let op: de zeer persoonlijke vraag 'Maar waar was God toen Anne hem nodig had?' is door de ncrv-interviewster gesteld. De geïnterviewde schrijft de moord niet toe aan God, maar aan mensen. Maar ze beseft dat God de moordenaar niet heeft tegengehouden. Ze beseft dat God geen enkele moord tegenhoudt. Ze interpreteert dat als: God is in ieder geval consequent. De vraag Waarom laat God dit allemaal toe? wordt niet gesteld en dus niet beantwoord. Haar conclusie is: "Het kwaad is overal". Maar de vraag blijft: Waarom laat God al het kwaad toe?

Sociologische verklaring

Het kwaad is overal. Overal in de wereld gebeuren vreselijke dingen, is het antwoord van de vrouw. Maar dat is een sociologische en geen religieuze verklaring. Dit soort overvallen met dodelijk afloop treffen vooral benzinepomphouders, middenstanders (juweliers) en banken. Je zou het ook een atheïstische verklaring kunnen noemen. God komt er niet bij te pas.

Grote Vragen Van Het Leven

Mensen mogen van mij in God geloven, ze mogen daar troost aan ontlenen. De vrouw in de documentaire dringt haar geloof niet aan anderen op. Maar er zijn mensen die zeggen dat het geloof antwoord geeft op de Grote Vragen Van Het Leven, en dat daarom theïsme beter is dan atheïsme. Een 'platte scientist' heeft geen antwoord op die grote vragen. Dan zeg ik: (1) dat klopt niet! Religie heeft geen antwoorden. De moeilijkste vraag wordt niet gesteld. (2) Nog erger: het lijkt er sterk op dat religie een extra probleem creëert: een bovennatuurlijk, moreel persoon die de wereld heeft geschapen en die alles weet en ziet, heeft een moord zien aankomen maar niet verhindert. (3) Nu wordt het pas echt erg: theïsten die wel de vraag stellen en proberen een antwoord te vinden, zijn geneigd te denken dat God er misschien wel een bedoeling mee heeft. (4) Ben je zover gekomen dat God misschien wel een bedoeling heeft met die moord, dan heb je een immorele positie ingenomen. Een moord die je kunt verhinderen, maar niet verhindert is immoreel.

De wet

5) De moordenaar wordt hopelijk volgens Nederlandse wetgeving veroordeeld wegens moord en dat zal waarschijnlijk volgens iedere wetgeving op aarde zo gebeuren.

Gij zult niet doodslaan

6) God heeft in de Tien Geboden doodslag verboden. Als God 'een bedoeling had' met die brute moord dan overtrad hij zijn eigen geboden. Daarom is dit een onoverkomelijk obstakel om te geloven dat God een bedoeling had met de moord. Als God de moord 'bedoeld had', dan zou de moordenaar niet in de gevangenis hoeven.

dilemma

7) Troost: Het christelijk antwoord zou zijn dat het geloof troost geeft. Maar hoe kun je getroost worden door iemand (God) die de eindverantwoordelijkheid draagt voor de moord? Dat is net zo iets als troost zoeken bij de moordenaar.

Eftelingtheologie

Maar misschien is dat allemaal 'te soft' gedacht? Laat ik dat idee Eftelingtheologie noemen: Doe niet zo soft! De wereld is geen Efteling! De wereld is geen pretpark! Moorden horen erbij! Biochemicus Michael Behe noemt die softe mentaliteit squeamish (teerhartig, overgevoelig). Volgens de theoloog Richard Swinburne behandel je mannen als kinderen als je ze alleen maar verkoudheden geeft in plaats van kanker. Ik zelf ben een HSP (Highly Sensitive Person). Daarom is godsdienst niks voor mij. In het Boeddhisme hebben ze een dergelijk probleem niet, want ze geloven niet in een persoonlijke Schepper-God.

Toevoeging: ik geloof nu dat het hele verhaal over teerhartigheid overbodig is: God heeft moord verboden. Teerhartigheid of pretpark doet helemaal niet terzake. Moord is verboden volgens de Tien Geboden.

Bronnen:

NCRV. Schepper & Co 29 okt 2010
Michael Behe is biochemicus, katholiek en aanhanger van Intelligent Design. Voor de bron van het woord squeamish zie mijn review.
Richard Swinburne: "a creator who gave them only coughs and colds, and not cancer and cholera would be a creator who treated men as children instead of giving them real encouragement to subdue the world." (uit: The Problem of Evil)
"Buddhism denies the existence of a creator god" uit: Buddhism. A very short Introduction.

Vrijdag 30 december: de tekst is uitgebreid.

Evolutietheorie toont bestaan van bovennatuurlijk werkelijkheid aan

2011-12-19T08:58:00.006+01:00

"Evolutietheorie toont bestaan van bovennatuurlijk werkelijkheid aan". Dit is de sensationele en provocerende kop van een persbericht van de Universiteit Utrecht. Het stuk vervolgt met:

"In zijn proefschrift verdedigt theoloog Jan Riemersma de stelling dat er een bovennatuurlijke werkelijkheid bestaat, en dat de evolutietheorie ons in staat stelt om het bestaan daarvan aan te tonen."

Het proefschrift is electronisch beschikbaar op de site van de universiteit. Het proefschrift begint met concrete zaken die voor een bioloog interessant en begrijpelijk zijn, maar wordt gaandeweg steeds abstracter en filosofischer totdat het uitkomt bij het meest abstracte: 'God'.

Vandaag promoveert Jan Riemersma. Hij heeft jarenlang gewerkt aan de ideeën in zijn proefschrift. De eerste vingeroefeningen verschenen op dit blog (evolutie.blog.com) als gastbijdrages:

Rationaliteit en Evolutie (1) 20 nov 2007
Rationaliteit en Evolutie (2) 21 nov 2007
Rationaliteit en Evolutie (3) 22 nov 2007

Later is hij een eigen blog begonnen om zijn ideeën verder te ontwikkelen. Een opvolger van zijn eerste blog heet De Lachende Theoloog.

Het leeftijd effect van de moeder op de frequentie van chromosomale afwijkingen van het embryo

2011-12-12T11:04:00.003+01:00

Op 9 november blogde ik over 'onbetrouwbare' embryo's. Dit suggereert dat het embryo zelf de bron is van fouten in het aantal chromosomen. Maar dat is niet eerlijk ten opzichte van embryo's! Het is niet het complete verhaal. Gedeeltelijk ligt de oorzaak bij de moeder. Het zijn vooral oudere moeders die chromosomaal afwijkende embryo's produceren:

De grafiek laat zien dat het percentage zwangerschappen met trisomie's (een chromsoom is in drievoud aanwezig) sterk toeneemt met de leeftijd van de moeder. Het bekendste voorbeeld is Down syndroom (trisomie-21), maar het verschijnsel geldt ook voor andere trisomie's zoals tri-18 en tri-13. Trisomie is een vorm van aneuploïdie: een afwijking in het aantal chromosomen. Normaal is 46 chromosomen. Trisomie's hebben 47 chromosomen. Trisomie-18 en trisomie-13 zijn veel ernstiger afwijkingen dan triosmie-21 en komen minder frequent voor. Wat verder opvalt is dat de leeftijd van 16 - 17 jaar de kleinste kans geeft op chromosomale trisomie's!

Demografisch effect
Er is nog een ander effect dat los staat van het leeftijds effect. Omdat vrouwen sinds de zestiger jaren op steeds latere leeftijd kinderen krijgen (zie grafiek),

stijgt ook het aantal trisomie's dat geboren wordt. De grafiek laat de opwaartse verschuiving in leeftijd van de moeder zien vanaf 1965 tot 1999. Ongeveer de helft van de vrouwen krijgt nu kinderen na plm. hun 32-ste. Dit is een demografisch verschijnsel. Dit demografisch gegeven versterkt dus het biologische verschijnsel van het leeftijdseffect. Bovendien daalt na haar dertigste het aantal en kwaliteit van eicellen van de vrouw. Geen wonder dat vruchtbaarheid afneemt en veel embryos het niet halen:

"the frequency of chromosome abnormalities at conception can be expected to rise rapidly with increasing maternal age, such that the majority of embryos are chromosomally abnormal in women approaching 40 years old."
"the probability of early pregnancy loss is already ~50% for a 20-year-old woman and increases to 96% by age 40 years. It is highly probable that chromosomal aneuploidies are the major cause of this pregnancy loss."
"the increased incidence of trisomy 21 and spontaneous abortions in older women are 'tip of the iceberg' manifestations of the age-dependent loss of female fertility caused by increasing rates of aneuploidy in oocytes" (1).

Het schokkende feit dat de embryo's van vrouwen tegen de 40 bijna allemaal chromosomaal afwijkend zijn is evolutionair wel te verklaren. Selectie kan alleen optreden wanneer een bepaalde gebeurtenis vaak genoeg optreedt. Wanneer vrouwen vroeger op jonge leeftijd (zeg tussen 15 - 30 jaar) kinderen kregen, treedt selectie op oudere leeftijd (30 - 40 jaar) simpelweg niet op. En daardoor gaat het relatief vaak fout met zwangerschappen op oudere leeftijd.

Meerdere processen
Er lopen meerdere processen door elkaar heen:

1) méér afwijkende embryos bij oudere moeders
2) vrouwen krijgen op latere leeftijd kinderen
3) vrouwen van 36 jaar en ouder krijgen prenatale diagnostiek aangeboden
4) deelname aan prenatale diagnostiek is variabel en minder dan 100%

Het eerste proces is een biologisch proces dat (vermoedelijk) altijd al heeft bestaan. Het tweede proces is een sociologisch-demografisch-economisch verschijnsel van plm. de laatste 50 jaar. Het derde verschijnsel is een politieke beslissing. Het netto effect van prenatale diagnostiek hangt af van het percentage vrouwen dat daadwerkelijk gebruikt maakt van prenatale diagnostiek (verschijnsel 4). Dat varieert van land tot land en zelfs binnen een land (religie!). Het demografisch proces speelt zich af over de laatste 2 generaties. Gedurende die evolutionair gezien korte tijd kunnen genetische oorzaken geen rol spelen, omdat natuurlijke selectie niet zo snel gaat. Het komt voornamelijk doordat vrouwen beslissen om op latere leeftijd kinderen te krijgen.

Wanneer blijkt dat oudere vrouwen moeilijk kinderen kunnen krijgen (dus verlaagde vruchtbaarheid) dan gaan ze vaak over tot in vritro fertilisatie (ivf). Het is dan ook niet verbazingwekkend dat men bij ivf en PGS (Prenatale Genetische Screening) 'onbetrouwbare' embryo's aantreft! (zie een vorig blog over PGS).

Omgevingsfactoren
Voor de volledigheid: omgevings factoren zoals alcohol, roken, cocaïne, koffie en obesitas verhogen het risico op embryo verlies (miskraam).

Veelheid van processen en effecten
Biologisch gezien zou het beter zijn dat vrouwen kinderen krijgen vóór hun dertigste (en natuurlijk afzien van bovengenoemde omgevings invloeden!). Voglens de bovenste grafiek is 16 - 17 jaar zelfs de beste leeftijd! Vanwege o.a. hun carrière stellen vrouwen zwangerschappen uit. Begrijpelijk. Bovendien: waarom zou je op je 25e kinderen nemen als je een levensverwachting hebt van 81 jaar? Maar als je het toch doet op latere leeftijd is prenataal genetisch onderzoek een uitkomst.
Het demografisch effect op het aantal trisomie's en vruchtbaarheid is in principe terug te draaien door op jongere leeftijd kinderen te krijgen. Maar het feit blijft bestaan dat zelfs jonge vrouwen al op hun 20e de helft van de embryos verliezen (zie Engelse citaat hierboven). Schokkend, maar waar. We hebben hier met een fundamentele eigenschap van de menselijke soort te maken.

Hamilton-effect
Ik ben in dit blog niet ingegaan op het 'Hamilton-effect': het accumuleren van mutaties in de loop van de menselijke evolutie van de laatste eeuwen (zie mijn blog William Hamilton over de toekomst van het menselijk genoom). Verandering van leeftijden van moeders sluit niet uit dat op evolutionaire tijdschaal mutatie's accumuleren en de vruchtbaarheid daalt. Dit lange termijn effect is dan als 5e factor te beschouwen.

We hebben dus de volgende processen die gelijkertijd aan het werk zijn: maanden (leeftijd embryo), jaren (leeftijd-effect moeder), decennia (demografisch effect), eeuwen ('Hamilton effect') en duizenden tot miljoenen jaren (evolutionair effect).

Genoeg effecten voor deze keer!

Bron

Egbert R. te Velde, Peter L. Pearson (2002) The variability of female reproductive ageing, Hum. Reprod. Update (2002) 8 (2): 141-154. (gratis pdf)

Levensverwachting en kindersterfte

2011-12-10T10:39:00.006+01:00

Mijn vorige blog draaide om het begrip levensverwachting (life expectancy). Dit is een belangrijk begrip. Even een korte toelichting.

levenverwachting is een gemiddelde. De meeste mensen leven veel langer of korter dan het gemiddelde. Dus als er staat dat alle landen in 1800 een levensverwachting hadden van onder de 40 jaar betekent dat zeker niet dat ze niet ouder werden dan 40 jaar.
wanneer de levensverwachting erg laag is, zoals vroeger maar nu nog steeds in Afrikaanse landen, dan komt dat vooral door hoge kindersterfte.

Het land met de laagste levensverwachting is Sierra Leone met 47 jaar (2010). In 1800 was het 25 jaar! Japan had in 1800 een levensverwachting van 36 jaar en heeft het gebracht tot het land met de hoogste levensverwachting: 83 jaar.

Door het terugdringen van kindersterfte, vooral door zorg rondom de geboorte, stijgt de levensverwachting.

Alle gegevens heb ik van de website Gapminder World. De redenen dat ik zo enthousiast ben over Gapminder zijn:

nergens anders vind je op één plek zo'n enorme hoeveelheid data over welvaart en gezondheid van ontzettend veel landen over een groot aantal jaren
de visualisatie van de data maakt het zeer aantrekkelijk en overzichtelijk
het is gratis beschikbaar op het internet, je hebt alleen een browser nodig
het is interactief: je kunt alle variabelen en landen zelf kiezen en de ontwikkeling in de loop der jaren in beeld brengen door animatie's.

Behalve het programma zelf, is de man die er achter zit, Hans Rosling, een medisch statisticus, een buitengewoon enthousiast en vaak humoristisch verteller (te zien in verschillende youtube video's) met een sereuze boodschap op de achtergrond.

Die boodschap die hij heeft is positief en optimistisch is: het gaat beter met de wereld! Ondanks alle ellende! Wie wordt daar nu niet enthousiast van? Keer op keer lees je in de krant dat het slecht gaat in de wereld. Wij hebben het voorrecht te wonen in een land met één van de hoogste levensverwachtingen: 81 jaar. En we behoren tot de de top 15 rijkste landen. Het is bijzonder nuttig om met één oogopslag te zien hoeveel landen beneden ons zitten. Dat is een beeld dat je bij blijft.
Twee weken geleden stonden er verhalen in de nrc en volkskrant over de hoge babysterfte in Nederland: één baby per dag overlijdt vlak voor of tijdens de geboorte (wetenschapskatern nrc za 26 nov), ongeveer 359 sterfgevallen per jaar. Alarmerend. Schokkend. Ja, het is waar dat Finland en Vlaanderen het beter doen dan Nederland. Maar als je dat gegeven in internationaal en historisch perspectief plaatst, dan is er zeker reden voor een veel positievere kijk op de zaak. Kijk maar eens naar de onderstaande figuur die ik maakte met Gapminder:

Daling kindersterfte (0-5 jr) in Nederland van 1840 tot 2010
afgezet tegen inkomen (Gapminder)

Letterlijk in één oogopslag zie je hoe spectaculair de kindersterfte in Nederland is gedaald. Van 1840 tot 2010 is de kindersterfte (0-5 jaar) van bijna 400 tot 4 per 1000 geboortes gedaald. Een daling met een factor 100! In een tijdsbestek van maar 170 jaar. Dat we ons nu ongerust maken omdat de kindersterfte in Nederland hoger is dan in Finland doet dan een beetje kunstmatig aan. Natuurlijk is het erg als het jouw baby is die onnodig dood ging. Maar als je bedenkt dat Angola nu een kindersterfte heeft die wij in 1910 hadden (makkelijk te vinden in Gapminder), dus honderd jaar geleden, dan vraag ik me af of we ons alleen zorgen maken om onze eigen relatief lage kindersterfte en we het te druk hebben om de grote kindersterfte in Angola op te merken? en de rest van de wereld! Als je bedenkt dat een deel van onze kindersterfte veroorzaakt wordt door een gebrek aan samenwerking tussen goed opgeleide professionals (verloskundigen en gynaecologen) dan is dat relatief gezien een luxe probleem. Luxe omdat het om ego's van professionals gaat en niet een medisch probleem. Het is zeker ongepast om de Nederlandse kindersterfte te betitelen als 'Middeleeuwse toestanden' of 'derde-wereld land'. We moeten waarderen hoe ver we gekomen zijn. En misschien eens gaan bedenken wat we voor landen als Angola kunnen betekenen.

Het nut van de wetenschap (3)

2011-12-08T09:00:00.021+01:00

Ieder land ter wereld (waarvan gegevens bekend zijn) is in de afgelopen 200 jaar rijker en vooral gezonder geworden. Dat wil zeggen: alle landen zijn van een levensverwachting van onder de 40 jaar in 1800 tot boven de 40 jaar gestegen in 2010. Zie dit samengesteld plaatje:

Boven de streep: toestand in 2010
beneden: toestand 1800
verticaal: leeftijd van 15 - 85 jaar.
horizontaal: inkomen per hoofd v.d. bevolking.
(Gapminder World)

Dat is een verbazingwekkend maar weinig bekend gegeven. Het is wel zo dat er grote verschillen blijven. Vooral de spreiding in inkomen is veel groter geworden. De ontwikkeling in levensverwachting en inkomen heb ik hieronder met het interactieve programma Gapminder World weergegeven voor drie landen: een extreem arm land (Congo), een extreem rijk land (Qatar) en Amerika.

De verschillende paden die Congo, Qatar, Amerika hebben afgelegd.
Ontwikkeling van levensverwachting en inkomen
van 1800 tot 2010. (Gapminder World)

Zelfs Congo is uiteindelijk na veel omzwervingen boven de 40 jaar uitgekomen ondanks het feit dat het inkomen per hoofd van de bevolking (na enige toename en afname) na 200 jaar weer op hetzelfde is uitgekomen als in 1800. Qatar is rijk geworden door olie en gas, maar het duurde wat langer voordat het gezonder werd. In Amerika is de stijging van levensverwachting sneller gegaan. In Japan worden ze het oudst (83 jaar): volg het pad dat Japan heeft afgelegd zelf interactief in Gapminder (spectaculair effect van WOII!).

Nederland en Engeland waren in 1800 koplopers!
(Gapminder World) interactief

De ontwikkeling die Nederland heeft gemaakt
in gezondheid en inkomen (Gapminder World)

In het algemeen: hoe rijker, hoe gezonder. Waarom is er een positieve relatie tussen inkomen en levensverwachting? Geld op zich maakt niet gezonder! De verklaring is: méér inkomen betekent geen honger meer, meer en beter voedsel, meer en betere ziekenhuizen, meer en betere medicijnen, vaccinaties, schoon drinkwater, riolering, betere huisvesting. (bron: Teacher Guide: 200 years that changed the world). Waar komt die kennis vandaan?

De toename in levensverwachting is te danken aan wetenschap en techniek.

Disclaimer 1: de gezondheidszorg is niet overal even efficiënt, ziekten als malaria zelf zijn ongelijk verdeeld over de wereld (klimaat!). AIDS en malaria hebben Afrika zwaar getroffen. Het helpt niet als je gelooft dat AIDS niet door HIV veroorzaakt wordt. Wetenschappelijke kennis negeren helpt niet echt.

Disclaimer 2: Het is absoluut waar dat wetenschappers zonder politici en regeringen nooit deze toename in levensverwachting hebben kunnen bewerkstelligen. Maar regeringen zouden dit zeker niet zonder wetenschap kunnen doen. Het is eerder zo dat de toepassing van wetenschappelijke inzichten vaak tegengehouden worden door de politiek. Wetenschappers wisten allang dat er verband was tussen roken en kanker, tussen CO2 en klimaatopwarming, ongezond eten en obesitas, etc. Regeringen moeten deze inzichten omzetten in wetgeving. Regeringen kunnen oorlog voeren of zorgen dat hun bevolking voedsel en medische hulp krijgt. Wetenschappers hebben de kennis, regeringsleiders de macht.

Disclaimer 3: het is absoluut waar dat vele mondiale problemen zijn toegenomen zoals milieu, klimaat, (drink-)water, biodiversiteit, visstand, energie, grondstofen, etc. Ik heb daar ook vaak over geblogd. En we hebben welvaartsziektes: kanker, overgewicht, hart- en vaatziektes. En we zitten nu midden in een economische crisis. Het kapitalisme en het vrije markt principe zijn slecht. En de geneesmiddelen industrie streeft winst na en niet onze gezondheid. En vergeet niet de Medische Missers! En vergeet niet wetenschappelijke fraude (Marc Hauser, Diederik Stapel)! Allemaal waar!

Disclaimer 4 (ook nuttig voor mijzelf!): ik heb geblogd over mutatie accumulatie in de mens en de daarmee samenhangende medicalisering van het menselijk leven. We zijn steeds meer afhankelijk van ziekenhuizen en medicijnen geworden. Allemaal waar! Ik heb op mijn website een Hamilton pagina waarin ik een kaartje laat zien (uit andere bron) van de verschillen in levensverwachting, mij niet realiserend dat alle landen vooruit gegaan zijn!

Disclaimer 5: de 'uitvinding' van landbouw en veelteelt en het koken van voedsel dateren lang voor de ontwikkeling van de wetenschap. Waar. Maar, de claim van Rosling gaat over de laatste 200 jaar.

MAAR het aardige van de interactieve grafieken van Hans Rosling is nu juist dat hij overtuigend laat zien dat ondanks alles de levensverwachting omhoog is gegaan voor ieder land. We leven langer. We worden ouder.

Dit is de meest overtuigende en spectaculaire video: Hans Rosling's 200 Countries, 200 Years, 4 Minutes (in 4 minuten weet je alles!). Heb je die gezien, dan weet je de essentie. Rosling zelf is een uniek voorbeeld van een wetenschapper die het nut van data combineert met het nut van een begrijpelijke presentatie van diezelfde data.

Zie vorige blogs over dit onderwerp:

Een argument voor het nut van de wetenschap 12 april 2011
Ionica Smeets geniale verdediging van de zuivere wiskunde 29 maart 2011

bewerkt: 12:11

Evolutionaire transities en het ontstaan van leven

2011-12-05T10:00:00.001+01:00

gastbijdrage HENNY VAN DER MEER

In een eerder op deze blog verschenen Engelstalig betoog heeft de auteur gepleit voor een uitbreiding van de evolutionaire transities op aarde met de kosmische faseovergangen (emergent transitions in cosmic evolution). Hieronder wordt in het Nederlands nogmaals ingegaan op die transities alsmede op verschillende benaderingen waarmee dergelijke transities zouden kunnen worden begrepen. Een uitgebreidere Engelstalige versie met volop referenties is binnenkort te vinden op www.vision-in-cichlids.com.

Dank zij wiskundige modellen, astrofysische waarnemingen en subatomaire experimenten met deeltjesversnellers hebben we misschien wel een paar goede ideeën over de samenstelling en oorsprong van het heelal. Niettemin is onze kennis over de kosmos beperkt. We geloven dat alles uit dezelfde materie bestaat en dat de natuurkundige wetten overal en altijd gelden. Daarom zijn we er ook van overtuigd dat alles hier op aarde net zo goed op een andere planeet kan voorkomen, mits de omstandigheden (temperatuur, zwaartekracht, aanwezige stoffen) gelijk zijn. Zelfs onder geheel andere omstandigheden zouden dezelfde universele wetten moeten gelden. Die wetten hebben ook betrekking op de evolutionaire transities.

1995

2011

Het zal menige bioloog al eerder zijn opgevallen dat er tijdens de evolutie opmerkelijke sprongen in de ontwikkeling van het leven hebben plaatsgevonden, maar het was pas in de jaren negentig van de vorige eeuw dat dit beperkte aantal ontwikkelingssprongen de nodige wetenschappelijke aandacht kreeg door een aantal publicaties over major transitions1 (helaas alleen in het Engels). Deze biologische transities lijken opvallend veel op de faseovergangen kort na de oerknal. Daardoor lijkt het of alles in het heelal op hiërarchische wijze is geordend, van elementaire deeltjes tot en met intelligente netwerken.

De biologische transities worden gekenmerkt door de volgende drie punten:

wezens die zich onafhankelijk konden vermeerderen deden dat na de transitie alleen nog in groepsverband (bv. endosymbiose)
met de verdeling van taken wordt het prestatievermogen verhoogd (bv. cel-differentiatie)
elke transitie gaat gepaard met een plotselinge toename van informatie overdracht (bv. het ontstaan van de genetische code)

Deze evolutionaire transities hangen samen met de hiërarchische ontwikkeling van het leven op aarde, vanaf de eerste moleculaire replicatie tot en met de ontwikkeling van de menselijke taal en kunstmatige neuronale netwerken in de toekomst.

De fundamentele faseovergangen na de oerknal weerspiegelen de hiërarchische opbouw van de materie, van quarks via protonen en neutronen tot atomen van lichte elementen als waterstof en helium. Na de levensloop van vele miljarden sterren ontstond er steeds meer galactisch stof van zwaardere elementen en de verschillende atomen vormden moleculen die samenklonterden tot planeten.

De moleculaire wereld op aarde werd al spoedig na haar ontstaan gedomineerd door vloeibaar water (desnoods in de vorm van zwevende druppeltjes). Een medium waarbinnen zeer uiteenlopende fysische en chemische processen konden plaatsvinden die de overgang naar wezens met levenskenmerken konden bewerkstelligen (abiogenese). Het gaat daarbij om de combinatie van een aantal auto-katalytische systemen: energie opwekken door stofwisseling, een mal om een replica te kunnen vormen en een omhulsel om homeostase mogelijk te maken. Over hoe een dergelijke combinatie precies heeft plaats gevonden, zijn de onderzoekers het nog niet eens.

Eén van de problemen met abiogenese is dat levende wezens worden opgevat als (open) systemen die een hogere mate van orde ten opzichte van hun omgeving in stand houden. Volgens de 2e Hoofdwet (thermodynamica) kan dat alleen als elders de entropie (mate van wanorde) toeneemt. Door open systemen stroomt voortdurend energie en materie waarbij de gevormde entropie uit het systeem wordt verdreven (dissipatie) om de interne organisatie te verbeteren. Dit kan onder meer doordat de instromende energie (zonlicht) een lagere entropie heeft dan de afgegeven warmte. Uit recent onderzoek blijkt dat ook bij de wisselwerking van moleculen in een waterige oplossing zowel entropie als orde in die oplossing kan toenemen2. Of dit zal bijdragen tot een beter begrip van de abiogenese moet nog blijken, maar dergelijke concentratie afhankelijke interacties tussen organische moleculen zouden wel eens een belangrijke rol gespeeld kunnen hebben bij het ontstaan van leven.

De meeste hedendaagse astrofysici huldigen het holografisch principe waarmee het heelal wordt opgevat als een stapel tweedimensionale lagen met elk een maximaal toelaatbare hoeveelheid entropie. Telkens als de bovengrens wordt bereikt vindt transitie plaats naar de volgende laag. Volgens dit model zou dus ook de overgang van een levenloos molecuul naar een levend organisme samenhangen met het bereiken van het organisatieniveau dat kenmerkend is voor leven. En dat zou tevens overeenstemmen met de maximaal toelaatbare entropie van de betreffende laag. Dergelijke abstracte, overwegend op wiskundige modellen gebaseerde verbindingen tussen leven en niet-leven worden ook beschreven door theorieën over fluctuerende kwantum golven in een vacuüm-zee. Zij behandelen nauwelijks toegankelijke materie voor niet-ingewijden, waartoe ik ook mijzelf reken3.

Veel moderne onderzoekers menen dat de hiërarchische structuur van de kosmos en de evolutionaire ontwikkelingen op aarde het best zijn te beschrijven met behulp van de complexiteitstheorie. Zij gaan ervan uit dat elk ontwikkelingsniveau kan worden opgevat als een interactie tussen de componenten die zowel vanuit henzelf (van binnen uit; reductionistisch) als vanuit de emergente eigenschappen die ze opwekken (vanuit het grote geheel; holistisch) wordt aangestuurd. De zelforganisatie die er het gevolg van is, werd aanvankelijk vooral gebruikt om evolutionaire processen te begrijpen en voorspellingen te doen over kunstmatig leven. Thans kennen complexe systemen ook een algemenere toepassing en gaat de aandacht in het bijzonder uit naar de eenwording en afsluiting van zo’n systeem4.

Met de reductionistische analyse van het heelal heeft men de hiërarchische opbouw van de materie en de daarmee samenhangende krachten in kaart gebracht. Sommige onderzoekers in de kwantum chromodynamica menen nu dat alles is terug te voeren op de sterke kernkracht want als de onderlinge afstand tussen quarks groter wordt neemt hun aantrekkingskracht ook toe. Dit resulteert in de residukracht die de positief geladen protonen bijeen houdt en mogelijk, in geringe mate, in nog meer. In elk geval bestaat er nog geen algemeen aanvaarde theorie voor de samenhang tussen de sterke kernkracht en de veel zwakkere zwaartekracht5.

Reductionistische benaderingen, in welke vorm dan ook, maken altijd deel uit van complexe systemen, maar holistische opvattingen winnen steeds meer terrein. Emergente eigenschappen die enerzijds zijn terug te voeren tot de wisselwerking tussen kleinere bouwstenen, worden, mogelijk onder invloed van toenemende spiritualiteit, steeds vaker toegeschreven aan het grotere geheel. Een dergelijke holistische benadering kan zelfs wortelen in de relativiteitstheorie. De beroemde formule E=mc² is eigenlijk afgeleid van een vierkantswortel, ongeveer als E=(m²c⁴)^1/2 en elke middelbare scholier weet dat die vergelijking een positieve én een negatieve oplossing heeft. De negatieve uitkomst werd echter verworpen als zijnde absurd omdat die suggereert dat de tijd ook in tegengestelde richting kan lopen: een oorzaak zou in de toekomst kunnen liggen. Sommige onderzoekers in de kwantum elektrodynamica waren wel gecharmeerd van deze tijd-symmetrie en promootten wat thans bekend staat als retrocausaliteit. Het effect van retrocausaliteit of syntropie is op te vatten als het effect van een toekomstige attractor die geleidelijk alles naar een hoger plan van organisatie trekt6. Een dergelijke holistische benadering kan ook deel uitmaken van complexe systemen. Het valt niet uit te sluiten dat in de nabije toekomst verschillende combinaties van genoemde benaderingen zullen worden gepresenteerd als het ultimate antwoord op de vraag over Life, the Universe and Everything7.

Recente publicaties over dit onderwerp zijn onder meer: The Major Transitions in Evolution Revisited van Brett Calcott & Kim Sterelny (2011); Darwinian Dynamics: Evolutionary Transitions in Fitness and Individuality van Richard Michod (2011); ‘Rapid transition towards the division of labor via evolution of developmental plasticity’ door Sergey Gavrilets in PLoS Comput Biol 6 (2010): http://www.ploscompbiol.org/article/info:doi/10.1371/journal.pcbi.1000805 en ‘Local interaction, multilevel selection, and evolutionary transitions’ door Peter Godfrey-Smith in Biological Theory 1: 372-380 (2006): http://petergodfreysmith.com/PGS-LocalInteraction-BioTy06.pdf.
Onder invloed van kleine kunststof bolletjes worden grotere bolletjes gedwongen tot een meer georganiseerde rangschikking. Deze toename van orde onder invloed van toenemende entropie (de kleine bolletjes verdelen zich homogeen over de ruimte) werd voor het eerst beschreven in ‘The gentle force of entropy’ door W.A. Adamson in Science 5364: 655. Dit verschijnsel wordt thans veelvuldig onderzocht met betrekking tot de wisselwerking tussen polymeren met verschillende vorm. Zie bv. ‘Shapes and coiling of mixed phospholipid vesicles’ door Parades-Quijada, G., H. Aranda-Espinoza & A. Maldonado (2009) in Lipids 44: 283-289; ‘Concentration distributions during flow of confined flowing polymer’ door Hernandez-Ortiz, J.P., H. Ma, J.J. de Pablo & M.D. Graham (2008) in Kor.-Aust. Rheo. J. 20: 143-152; Block Copolymers in Solution: Fundamentals and Applications van I. Hamley (2005); ‘Entropic recoil separation of long DNA molecules’ door Cabodi, M., S.W.P. Turner & H.G. Craighead (2002) in Anal. Chem. 74: 5169-5174.
Een zeer toegankelijk stukje over het holografisch beginsel, is op internet te vinden: http://www.kowalczyk.nl/user/image/holografie.pdf. Eveneens heel toegankelijk is 'De Ontrafeling van de Kosmos' van Brian Green die in hoofdstuk 16 uitleg geeft over het onderwerp. Voor de liefhebbers is er een hoofdstuk over Ether Vibraties op internet: http://www.soulsofdistortion.nl/dutch/SODA_chapter6.html.
Roger Lewin schreef in 1993 een boeiend boek over de opkomst van de complexiteitstheorie: Complexiteit: Het Grensgebied van de Chaos. Een Nederlandstalige on-line cursus (2008-2009) van Francis Heylighen over complexiteit en evolutie is te vinden op http://pespmc1.vub.ac.be/CLEA/CompEvCursus.pdf. Een interessant boekje over complexiteit en evolutie is Eieren, Straalmotoren en Paddestoelen van Stuart Kauffman (1996).
Een aardig boekje over elementaire deeltjes en de kwantumwereld is De Bouwstenen van de Schepping. Een Zoektocht naar het Allerkleinste van Gerard ’t Hooft (2002) dat ook op internet is te vinden: http://www.dbnl.org/tekst/hoof031bouw01_01/downloads.php. Met behulp van de snaartheorie wordt naarstig gezocht naar de mogelijkheid om de zwaartekracht met de kernkrachten te verbinden. Een Nederlandstalig boek over supersnaren is Snaren en de Snaartheorie van Marcel Vonk (2010). Helaas alleen nog in het Engels: The Cosmic Landscape. String Theory and the Illusion of Intelligent Design van Leonard Susskind (2006).
Over syntropie is vooral veel Engelstalige literatuur afkomstig uit Italië, bv. Syntropy and Entropy in Self-Organized Systems van Mario Ludovico (2006): http://www.mario-ludovico.com/pdf/syntropy.pdf.
Derde deel van het hilarische Transgalactisch Liftershandboek van Douglas Adams (1982).

Autonome wereld en theodicee bij Taede Smedes (2)

2011-11-28T09:01:00.008+01:00

"de moeizame omgang
van het christelijk geloof
met lijden en kwaad"

Eén kort uit zijn verband gerukt citaat doet geen recht aan een auteur (zie mijn vorige blog). Daarom in dit blog de context. Maar zonder het hele boek te behandelen. Op blz 121 wordt de vraag gesteld:

"Hoe zit het met het kwaad in de wereld? Darwin meende al dat evolutie een proces is dat een schokkende verspilling van organismen oplevert".

Het had niet gehoeven in dit boek, maar het is goed dat de vraag toch aan de orde komt. Direct daarna zegt Smedes:

"ik weiger een definitief antwoord op de kwestie van kwaad en lijden te geven."
omdat:
"ieder antwoord uiteindelijk onrecht doet aan de realiteit van lijden" (p.121)

Het is een grote verdienste van Smedes dat hij dit zo stelt. Let op: ieder antwoord! Dat betekent dus ook dat theologen en godsdienstfilosofen die het probleem van het kwaad proberen te verklaren, onrecht doen aan de realiteit van het lijden (1). Smedes vervolgt:

"iedere religie die meent een definitief antwoord te geven, is in mijn ogen misleidend" (p.121)

Dit is een sterke claim. Iedere religie! (2) Misleidend! Het is een grote verdienste van Smedes dat hij dit zo durft te stellen. Het is moedig en verdient door voor- en tegentanders, atheïsten en theïsten erkent te worden. Voor een niet-gelovige is het niet zo moeilijk om de menselijke ellende te zien en te erkennen zoals het is, vooral als je er niet bij betrokken bent. Maar gelovigen, theologen en godsdientsfilosofen proberen al eeuwen het bestaan van God met het bestaan van het kwaad te rijmen. Ze hebben er belang bij. Die 'verklaringen' hebben het effect van: Zie zo! dat is verklaard! We kunnen weer zonder gewetensbezwaar in God geloven. Het probleem is wegverklaard.
Overigens is het jammer dat Smedes de woorden 'definitief antwoord' gebruikt, want dat suggereert dat een voorlopig antwoord wel mogelijk en de moeite waard is.

Smedes illustreert de ervaring van kwaad en lijden aan Darwin's reactie op de dood van zijn dochter Anne. Hij geeft Darwin gelijk:

"De dood van onschuldige kinderen bewijst eens temeer het failliet van het theïsme" (p.122)

Nu ken ik Smedes al langer dan vandaag, maar voor anderen zal dit uit de mond van een theoloog als een verrassende uitspraak klinken. Je zou zeggen, die theoloog is atheïst. Maar zoals blijkt uit p.121, met 'theïsme' bedoelt Smedes de klassieke Algoede, Almachtige, Alwetende God (3). Hiermee erkent hij dus dat het probleem van het kwaad onverenigbaar is met de klassieke AAA-God en verwerpt het bestaan van die AAA-God. Hij is dus wel degelijk een soort atheist, een AAA-atheïst (4). Zijn nieuwe definitie van God luidt: "De mysterieuze werkelijkheid achter onze waarneembare werkelijkheid noem ik God" (p.115).

Maar jammer genoeg houdt Smedes dit AAA-atheïsme niet vol. Op pagina 136 wordt God weer een persoon "die zich kwetsbaar en nederig opstelt". Alleen personen kunnen zich nederig opstellen. Het is ongerijmd om te zeggen dat de 'mysterieuze werkelijkheid achter onze waarneembare werkelijkheid' zich kwetsbaar en nederig opstelt. Maar Smedes komt tot uitspraken zoals dat God

"uit liefde voor de schepping zichzelf en zijn almacht beperkt en de wereld ruimte en tijd geeft om zichzelf te worden." en: "dat God de wereld uit liefde een zekere autonomie geeft" (p. 136) (5)

Maar dan ben je terug bij af. Dan zit je weer middenin die onoplosbare problematiek van het kwaad. Immers, als je de wereld autonomie geeft, dan kan God ook niet verhinderen dat Hitler, Mao, etc hun plannen ten uitvoer brengen. Nog afgezien van het niet ingrijpen, de Alwetende God weet van die plannen en kijkt toe hoe ze ten uitvoer gebracht worden. Strikt genomen wordt daardoor alle kwaad met medeweten van de Alwetende Godheid uitgevoerd. Was Smedes maar trouw gebleven aan zijn nieuwe definitie van God.
Er is nog iets dat ik storend vindt, en dat is het gebruik van 'uit liefde voor de schepping' heeft God de schepping autonomie gegeven. Dat begrijp ik niet. Hoe kun je uit liefde dictators als Hitler, Mao, etc. hun gang laten gaan?
Voor alle duidelijkheid: het probleem zit hem niet in de autonomie van de wereld. Dat is alleen maar goed. Het probleem zit hem er in dat die autonomie verleend wordt door een moreel persoon (God). Als je wezens genoeg hersens geeft om wapens te maken en de agressie van een chimpanzee, dan kun je er op wachten dat ze elkaar de hersens in slaan.
Had hij maar niet geprobeerd een antwoord te geven. Op blz 123 schrijft hij: "Maar ik zei al dat ik geen antwoord wilde geven". Hij kon de verleiding niet weerstaan.

Tweede-orde kwaad
De misdaad zoals moord, genocide, oorlog, verkrachting, marteling, etc. noem ik eerste-orde kwaad. Ter onderscheiding noem ik het verzwijgen, ontkennen, verdraaien, relativeren en bagatelliseren van eerste-orde kwaad, het tweede-orde kwaad. Een bekend voorbeeld van tweede-orde kwaad is het ontkennen van de holocaust: holocaust deniers. Verder noem ik Turkije die de Armeense genocide ontkent, en de Nederlandse regering die wandaden in Indonesië ontkent als voorbeelden van een eindeloze rij ontkenningen. Ook klokkeluiders die misstanden aan de kaak willen stellen en daardoor ontslagen worden ondervinden tweede-orde kwaad. Maar ook een rechter die een onschuldige in de gevangenis laat belanden en de moordenaar vrij laat rondlopen. Dat gebeurt ook in Nederland. Hier is relevant dat gelovigen je aanvallen als je alleen maar wijst op het onopgeloste theologisch probleem van het kwaad. Je wordt persoonlijk aangevallen door gelovigen (verdachtmakingen, voor leugenaar uitgemaakt worden, onder-de-gordel tactieken) of de aandacht afleiden van het probleem, of het een 'intern probleem' noemen, of je als niet deskundige wegzetten. Dit reken ik ook allemaal tot het tweede-orde kwaad. In dat licht bezien, heeft Smedes volkomen gelijk met zijn vaststelling: "de moeizame omgang van het christelijk geloof met lijden en kwaad" (p.122).

Mijn voorlopige conclusie is dat Smedes, ondanks zijn sympathieke weigering om een theologische verklaring te geven voor het menselijk lijden en ondanks zijn nieuwe definitie van God, hij toch niet zonder een persoonlijke God kan. Met alle gevolgen van dien. Daardoor komt hij weer midden in de problematiek van het kwaad terecht die hij juist wilde vermijden. Jammer, want het begon allemaal zo hoopvol met "ieder antwoord uiteindelijk onrecht doet aan de realiteit van lijden".

Dus ook die van Kenny Pearce zoals gesuggereerd door Jan Riemersma. G ◊→ TWD (G & TWD) ◊→ E G ◊→ E If some humans were able to draw round squares! Als je denkt dat dit het probleem van het kwaad oplost...!
Dit betekent dat ook geen enkele herdefinitie van God helpt om het probleem van het kwaad op te lossen!
die theologen, dominees, priesters, etc eeuwenlang hebben gepredikt en nog steeds in conservatieve kerken.
Waar gelooft hij dan wel in? "De mysterieuze werkelijkheid achter onze waarneembare werkelijkheid noem ik God" (p.115). Natuurlijk, staat het iedereen vrije een eigen definitie te geven van 'God', maar dit is een wel erg kunstmatige manier om te ontsnappen aan het atheïsme. God is allang geen persoon met morele verantwoordelijkheden meer.
Op pag 127: "een moderne theologie juist de autonomie van de schepping en de (lat)relatie tussen God en schepping benadrukt." Een (lat)relatie is iets tussen personen!

dinsdag: formulering conclusie iets aangepast n.a.v. commentaar.

Autonome wereld en theodicee bij Taede Smedes

2011-11-24T09:36:00.003+01:00

Een superkort blog tussendoor naar aanleiding van een opmerking van een bezoeker.

Op pagina 136 van God én Darwin schrijft Taede Smedes:
"De God van het christelijk geloof (...) die uit liefde voor de schepping zichzelf en zijn almacht beperkt en de wereld ruimte en tijd geeft om zichzelf te worden."
en:
"want ervan uitgaande dat God de wereld uit liefde een zekere autonomie geeft ..."

Autonomie
Een autonome wereld waarin niet ingegrepen wordt heeft zeer belangrijke consequenties voor 'het probleem van het kwaad in de wereld'.
Behalve dat we bijvoorbeeld geen rekening hoeven te houden met wonderen en dergelijke, betekent een autonome wereld ook dat God niet ingrijpt om de kwade plannen van Hitler, Mao, etc te verhinderen.
Dit volgt logisch uit het begrip 'autonome wereld'.

Tip: voor degene die meer wil over wat Smedes denkt over het kwaad, zie pag. 121 en verder.

Zie ook blog: God én Darwin heeft een verrassend slothoofdstuk en vele vorige blogs en commentaren.

En verder: vandaag, 24 november 2011, is precies 152 jaar geleden dat The Origin of Species is verschenen.

God in mijn portemonnee

2011-11-22T16:09:00.009+01:00

Nederlandse 2 euro munt met opschrift GOD ZIJ MET ONS.

Wat bezielt Nederlandse christenen om

God op de rand van de Euro te zetten?

Wat heeft God met geld?

Is God een Bankdirecteur?

Is geld zó belangrijk in het christelijk leven?

Heeft geld spirituele betekenis?

En atheïsten zijn materialistisch?

Conclusie

1. zolang die tekst er staat is dat een bewijs dat
Nederlandse christenen materialisten zijn.
2. het is een perfect argument tegen winkelsluiting
op God's eigen dag: zondag.

Het is niet verstandig om in God te geloven

2011-11-16T09:31:00.008+01:00

©Ray Troll (mijn variatie op 'Rebel without a cod')

Geloven is Verstandig schreef de Lachende Theoloog. Dit is een belediging voor ieder weldenkend mens! Alle mensen die niet geloven zouden dus onverstandig zijn. Het tegendeel is waar. Geloven in God is zeer onverstandig. Hierbij een waarschuwing voor de ernstige gevolgen van geloven in God.

Geloof je in een God die alles ziet, weet, kan en moreel perfect is, dan kom je in ernstige problemen. Je moet dan niet alleen accepteren dat God Moeder Theresia haar gang liet gaan, maar óók Hitler zijn gang liet gaan. En: Stalin, Mao [2], Pol Pot, Saddam Hussein, Pinochet, Ho Chi Minh, Gaddafi en Bin Laden om er een paar te noemen. Immers: God heeft het niet verhinderd. Anders was het allemaal niet gebeurd. En het is wel gebeurd. Je hebt dus wat uit te leggen als je in God gelooft. Meestal is de verklaring: God is niet verantwoordelijk voor wat Hitler (etc) deed. Als je doorvraagt krijg je: God vindt het belangrijk dat ieder mens een vrije wil heeft. Dus ook Hitler. Daarom mocht Hitler zijn vrije wil uitoefenen en miljoenen slachtoffers maken. Maar hoe zat het met de vrije wil van de slachtoffers? Daar is geen antwoord op mogelijk. (Het opmerkelijke is dat God wordt tot iemand die niet te onderscheiden is van een niet-bestaand iemand. Hij grijpt nooit in (non-interference, laissez-faire liberalisme). Hij hoeft niets te doen. Hij mag niets doen.) [1]

Je ziet: als je gelooft in God zit je onmiddellijk tot over je oren verstrikt in een onmenselijk, wreed, immoreel wereldbeeld. Daar is geen ontkomen aan. Je wordt erin geduwd. Je wordt als het ware gedwongen. Vóór dat je het weet, ben je het kwaad aan het relativeren, bagatelliseren, wegdefiniëren, of het ergste: ontkennen. Wie wil dat?

Waarom geloven mensen dan toch in God? Ze zoeken troost in God. Maar hoe kun je je laten troosten door een God die Hitler zijn gang liet gaan? En hoe kun je troost zoeken bij degene waarvan je vindt dat Hij geen (morele) verantwoordelijkheden heeft? En waarom bestaat er in the first place een wereld waarin je troost nodig hebt? Dankzij wie bestaat die wereld? Dat is dezelfde God bij wie je troost zoekt.

Een andere reden om in God te geloven is: 'God verlost ons van het kwaad'. Dat 'verlossen' is kennelijk niet tijdens ons leven. Anders kenden we immers niet die behoefte aan verlossing en troost. Maar waarom wacht God met verlossen tot we dood zijn? Waarom moeten we eerst lijden tijdens dit leven op aarde? Voor velen is dit extreem lijden. Wat is de bedoeling hiervan? Wat is de zin van dit alles?
Als je in God gelooft, moet je geloven dat God met alle goede dingen, maar óók met alle slechte dingen een bedoeling had. Wil je zoiets immoreels geloven? Als je gelooft dat God met iedereen een plan heeft, moet je geloven dat God niet alleen met Moeder Theresia, maar óók met Hitler een plan had. Wil je zoiets immoreels geloven? Je hebt niet meer de mogelijkheid slecht te noemen wat slecht is.

Waarschuwing c.q. advies: ben je jong en overweeg je om in God te gaan geloven, wees gewaarschuwd! Je komt in een moreel moeras terecht. Je kunt dan nog onmogelijk op een normale manier over het kwaad in de wereld denken. Een bekend theoloog zei: houdt U verre van het probleem van het kwaad! Aangezien het probleem van het kwaad voortvloeit uit het geloof in God [3], is mijn advies: houdt U verre van het geloof in God!

Postscript vrijdag 18 november

[1] Nadat ik dit geschreven had, vond ik de aankondiging van een symposium 'Het zwijgen van God' waarin precies onder woorden gebracht wordt wat ik bedoelde:

"In een wereld waarin rampen en geweld elkaar in hoog tempo opvolgen, lijkt God zich oorverdovend stil te houden. Maar kan men geloven in een zwijgende, afwezige of zelfs dode God? En hoe valt dit beeld te verenigen met dat van de levende en sprekende God waarover we in de Bijbel lezen?"

Voor een niet-gelovige is het buitengewoon verbazingwekkend dat gelovigen niet op het idee komen dat dit alles betekent dat God helemaal niet bestaat. Een soortgelijke titel is 'Ik die verborgen ben'. De reden dat bepaalde dingen 'verborgen' zijn is dat ze niet bestaan.

Postscript maandag 21 november

[2] In Wim Brands boekenprogramma: "In Mao’s massamoord vertelt historicus en sinoloog Frank Dikötter het verhaal van de grootste ramp tijdens de regeerperiode van Mao Zedong. De Grote Sprong Voorwaarts (1958-1962), zoals de meedogenloze landbouw- en industriepolitiek heette, kostte 45 miljoen mensen het leven." (dus veel méér dan Hitler die meestal als voorbeeld genomen wordt omdat dat dichter bij huis is). Als God alwetend is, dan kunnen we zeggen 'met medeweten van God'.

[3] bedoelt wordt: het theologisch-filosofisch probleem van het kwaad (problem of evil), dat uiteraard niet bestaat zonder de God hypothese. In die zin vloeit het probleem er uit voort.

Charles Darwin in the driver’s seat

2011-11-15T09:16:00.001+01:00

Charles Darwin in the driver’s seat,
spreading the good word about Evolution. © Ray Troll

11-11-11 11:11

2011-11-11T11:11:00.001+01:00

DAG VAN DE DUURZAAMHEID
www.duurzameenergie.org
www.tegenstroom.nl
www.schoongenoegvankernenergie.nl
www.stopkernenergie.nl
www.borssele2nee.nl

Het onbetrouwbare embryo

2011-11-09T11:30:00.009+01:00

©GSN

In een vorig blog citeerde ik Hans van Maanen: "Preimplantatie Genetic Screening (PGS) is een waardeloze techniek". Is dit zo? Mastenbroek en en Twisk hadden aangetoond dat PGS 'geen spat helpt': PGS verhoogt het percentage zwangerschappen niet. Hoe kan dat, gezien het feit dat PGS embryos eruit pikt die een abnormaal aantal chromosomen hebben? Dan zouden de resultaten toch juist beter moeten zijn? Eén verklaring is mozaïsisme: niet alle cellen van een menselijk embryo hebben dezelfde chromosoom samenstelling (1). Bij PGS wordt maar één cel afgenomen om het embryo niet te beschadigen. Tref je een abnormale cel dan concludeer je ten onrechte dat het embryo afwijkend is en niet gebruikt kan worden om te implanteren. Maar in feite loop je dan de kans om een levensvatbaar embryo weg te gooien. Wat het zwangerschapsuccespercentage kan verlagen. Is het embro een mozaïek en tref je een normale cel, dan kun je ten onrechte concluderen dat het embryo normaal is terwijl het in werkelijkheid afwijkend is. Implanteer je het embryo vervolgens dan kan het afsterven of later resulteren in een spontane abortus. Alweer niet goed voor het succespercentage.
In het bovenstaande plaatje zie je een mozaïek embryo en hoe het kan ontstaan. Mozaïcisme ontstaat door een foute celdeling. Een deel van de cellen (grijs in de figuur) heeft een afwijkend aantal chromosomen. Het embryo heeft aneuploïdie.

Is mozaïcisme uniek voor PGS?
Nee, mozaïcisme kan ook later in de zwangerschap gevonden worden bij de vlokken test (Engels: chorion villi biopsy). Ook kan mozaïcisme in 1 - 2% van de Down-syndroom kinderen optreden. Deze kinderen worden 'Mozaïek Down Syndroom' genoemd. Er is zelfs een speciale International Mosaic Down Syndrome Asscociation. Volgens deze organisatie heeft zelfs 15% van de Down syndroom kinderen mozaïcisme (heeft dus een foute diagnose). Wat maakt dat uit? Hoe groter het percentage normale cellen hoe beter de prognose.
Nóg een wetenswaardigheid: in feite zijn alle vrouwen mozaïeken! Maar dan voor het X-chromosoom. Om precies te zijn: de random inactivatie van één van de twee X-chromosomen in alle cellen van het lichaam. Dit is geen ziekte, dit is normaal.

Hoe vaak komt mozaïcisme voor?
In pre-implantatie embryos komt een zeer hoog percentage mozaïcisme voor: maar liefst 73% (2). Er zijn behalve mozaïcisme nog talloze andere chromosoom afwijkingen bij de mens. Één van de meest extreme is triploidy waarbij ieder chromosoom in drievoud aanwezig is en dus 3 x 23 = 69 chromosomen heeft. Meestal eindigen deze zwangerschappen vroegtijdig in een spontane abortus. Maar er zijn zeldzame gevallen waarin de baby levend geboren wordt en tot 5 maanden in leven kan blijven. Opvallend is dat bij de levend geboren triploide babies mosaïcisme voorkomt. Die hebben dus een percentage normale cellen (46 chromosomen). Hier is het verhaal van ouders die zo'n kind kregen.

Evolutie
Hoe kan het dat mozaïcimse zo vaak voor komt? Waarom heeft natuurlijke selectie dit niet teruggebracht tot een zeldzaamheid? Het is toch nadelig? Een paar speculatieve antwoorden. Eén mogelijk antwoord is dat de evolutionaire kosten van het verlies van zo'n jong embryo klein zijn, omdat er nog weinig energie en voedsel in het embryo is geinvesteerd. Een andere verklaring is birth-spacing: de tijd tussen opeenvolgende geboortes vergroten. Bij een soort waarvan de kinderen lange opvoedtijden hebben is het voordelig dat de geboortes elkaar niet te snel opvolgen. Andere mogelijke verklaring: meer sex zou de band van een paar kunnen verstevigen, wat weer ten goed zou kunnen komen aan de overlevingskansen van het kind.

Het betrouwbare embryo
Gelukkig is het embryo niet totaal onbetrouwbaar, anders waren wij er niet om een blog over het onbetrouwbare embryo te schrijven of te lezen. En anders was er geen leven op aarde. Meestal gaat het goed met het embryo. Het embryo is betrouwbaar genoeg om de soort in stand te houden.

Coming to Term.
Uncovering the Truth
About Miscarriage

Coming to Term
Dit leerzame boek, dat ik in 2005 las, gaat over miskraam of spontane abortus en is geschreven door de Science-journalist Jon Cohen die het verschijnsel uit eigen ervaring kent. Niet alle gevallen zijn verklaarbaar, maar tenminste 50% van de spontane abortussen hebben chromosomale afwijkingen. 15% van de zwangerschappen eindigt in een miskraam en 3% - 4% van de echtparen hebben te maken met herhaaldelijke verlies van het embryo ('recurrent miscarrige').

Is het embryo een persoon?

"When do you believe life begins?"
"I believe life begins at conception."
"The Initiative 26 ballot measure proposes to amend the state's constitution to redefine 'person' as "every human being from the moment of fertilization, cloning, or the equivalent thereof". If approved, the amendment would effectively bestow human rights on fertilized human eggs, making abortion illegal in the state in most, if not all, circumstances."
"To give patients the best chance of pregnancy, doctors typically fertilize 8–10 eggs and implant only the one or two embryos that seem most vigorous. In Italy, for example, a law introduced in 2004 limits doctors to fertilizing only three eggs and requires all resulting embryos to be implanted." (3)

Als een embryo vanaf het moment van bevruchting 'een persoon' is met alle daarbij behorende rechten, dan is spontane abortus een schending van de mensenrechten. Maar wie moeten we aanklagen? De Schepper?

Noten

Sebastiaan Mastenbroek: ‘Preimplantation Genetic Screening. A reappraisal’
Jannie van Echten-Arends, Sebastiaan Mastenbroek et al (2011) Chromosomal mosaicism in human preimplantation embryos: a systematic review. Hum. Reprod. Update (2011)
Susan Young Mississippi to vote on 'personhood' - Ballot measure would give fertilized eggs human rights, Published online 1 November 2011 Nature 479, 13-14 (2011) gratis

Postscript 10 nov:
- Recurrent Early Pregnancy Loss (definitie's!) (met dank aan Harry)
- Early Pregnancy Loss (met dank aan Harry). Let vooral op 'causes' en niet alleen genetic causes, maar ook immunologic-, endocrine- en hematologic causes want die zijn (gedeeltelijk) genetisch. Met andere woorden: mutatie accumulatie in het menselijk genoom kan leiden tot onvruchtbaarheid!
- Raj Rai, Lesley Regan (2006) Recurrent miscarriage, The Lancet, Volume 368, Issue 9535, Pages 601 - 611, 12 August 2006. Voor gratis pdf google op: 'Seminar Recurrent miscarriage'.

Proefschrift Stefaan Blancke en meer nieuws

2011-11-05T13:11:00.010+01:00

Zojuist binnengekomen:

Stefaan Blancke (2011) 'Towards an integrated understanding of creationism in Europe. Historical, philosophical and educational perspectives'. Universiteit Gent.

Proefschrift voorgedragen tot het bekomen van de graad van Doctor in de Wijsbegeerte. Promotor: Prof. Dr. Johan Braeckman.
De verdediging is gepland voor vrijdag 18 november 2011, om 16h in het Monasterium te Gent.

Met dank aan Stefaan Blancke voor het toezenden van het proefschrift.

Meer Nieuws

In de Volkskrant van zaterdag een column van Hans van Maanen over het boek van Elisabeth Lloyd The case of the female orgasm. Ik heb een review geschreven over dat fascinerende en verbazingwekkende boek op mijn website. Kernbegrippen zijn adaptatie en bij-product.

In de nrc 'Ik ben niet ziek, ik heb Huntington'. Het tragische verhaal van twee (drie?) generaties ziekte van Huntington. Zij heeft de ziekte, haar vader had het, en ze heeft twee dochters waarvan nog niet bekend is of ze het hebben. De ziekte tast de hersenen aan, met uitval van motoriek (ongeremde spasmen), spraak, geheugen, karakterverandering, depressiviteit. Het tast de persoonlijkheid aan. De ziekte is erfelijk (autosomaal dominant). Haar diagnose is met een DNA test bevestigd. Tegenwoordig is de diagnose ook met PGD aantoonbaar (zie vorige blog).

In Science een biografie/profile van de beroemde evolutiebioloog Robert Trivers die na lang stilzwijgen met een nieuw boek is gekomen: The Folly of Fools: The Logic of Deceit and Self-Deception in Human Life. Een boek dat ik moet lezen.

Pre-implantatie genetische diagnostiek (PGD) versus pre-implantatie genetische screening (PGS)

2011-11-04T09:38:00.010+01:00

Bizar, maar waar: het ene is toegestaan en voor het andere kom je in de gevangenis! PGD is toegestaan en PGS is verboden. Wat is het verschil?

PGD: Pre-implantatie Genetische Diagnostiek wordt in Nederland alleen toegepast als in de familie een ernstige genetische aandoening bekend is (bijvoorbeeld Duchenne, Huntington). Bij PGD is er niet sprake van onvruchtbaarheid, maar wordt ivf (in vitro fertilisatie) gebruikt om een diagnose van het embryo in een zéér vroeg stadium in vitro te kunnen stellen, nog vóórdat het embryo ge-implanteerd is. Maastricht heeft sinds 2009 een vergunning voor PGD.

PGS: Pre-implantatie Genetische Screening betreft onderzoek van embryo’s in vitro op numerieke chromosomale afwijkingen (aneuploïdie). Beide methodes worden gecombineerd met ivf (in vitro fertilisatie). Bij PGS is het doel het tot standbrengen van een zwangerschap vanwege onvruchtbaarheid. Routinematige PGS is niet toegestaan in Nederland sinds 2006. Alleen wetenschappelijk onderzoek.

Snapt U het? In vitro-fertilisatie is in Nederland toegestaan. Abortus mag in Nederland. Embryo's testen op een ernstige erfelijke ziekte (PGD) en ze vernietigen als ze de aanleg voor die ziekte hebben, is toegestaan in Nederland. Maar het embryo testen op het hebben van een compleet aantal chromosomen (PGS) mag niet. Te bizar voor woorden. De officiële overweging is deze:

"De gedachte dat bij elke IVF behandeling PGS uitgevoerd zou moeten worden, is dat verondersteld wordt dat de slagingskans van IVF hierdoor mogelijk hoger wordt."
"De Gezondheidsraad concludeert dat de betrouwbaarheid, effectiviteit en veiligheid van PGS niet aangetoond is, en acht het voorbarig PGS routinematig uit te voeren of aan te bieden." (1)

Ik kan me nog voorstellen dat PGS niet vergoed wordt door de verzekering, (daar wordt niets over gezegd) maar medici bij de wet verbieden om een bepaalde medische techniek te gebruiken gaat mij te ver. Overregulering heet dat: te veel details willen vastleggen. Laat medici zelf uitzoeken of een bepaalde techniek werkt of niet. Dat is hun werk. Daar is de wetenschap voor.

Het verbieden van PGS kan leiden tot de bizarre situatie dat artsen een PGD test op Duchenne spierdystrofie mogen doen, en bij afwezigheid van de mutatie het echtpaar moeten zeggen: Uw embryo heeft geen Duchenne, maar we kunnen niet uitsluiten dat het een numerieke chromosoomafwijking zoals trisomie-21 heeft, want we mogen geen PGS doen van de minister.

Hans van Maanen (zie vorige blog) had gelijk dat PGS verboden is. Hij had er wel bij mogen zeggen dat PGD niet verboden is. Maar de aanleiding voor het PGS-verbod was niet zozeer de proefschriften (2011) of de publicatie van 2007, of de wandaden van Reprogenetics, maar het advies van de Gezondheidsraad en het rapport van het Centrum voor Ethiek en Gezondheid (2).
Hans van Maanden schreef o.a. in zijn column:

"Die preimplantatie genetic screening is een waardeloze techniek, maar omdat er goud geld mee wordt verdiend, maken privé-klinieken er fors reclame mee".

Onzin! Zijn er privé-klinieken in Nederland die PGS doen? De DNA-techniek zelf is betrouwbaar. Het echte probleem is een mozaïcisme- en 'vernielingsprobleem'. En dat zijn biologisch-embryologische problemen en een probleem van laboratoriumtechniek. Maar die problemen komen net zo goed bij PGD voor (wat dus niet verboden is in Nederland). Als er iets onbetrouwbaar is, is het wel het embryo (komt door mozaïcisme: volgende blog!).

Het bewijs dat medewerkers van Reprogenetics rijk zijn geworden door een 'waardeloze techniek' heeft van Maanen (nog) niet geleverd. Dagan Wells heeft van 2000 tot 2003 bij Reprogenetics gewerkt, maar werkt nu weer bij de universiteit. Ik wil graag een relevante publicatie zien waar Wells of iemand anders een belangenconflict verzwegen heeft. Kennelijk heeft Wells belangrijke bijdragen geleverd aan de techniek van PGD (zie zijn eigen beschrijving). Hij lijkt mij iemand 'met gouden handjes', een uitvinder. We kunnen niet zonder uitvinders. Biotech bedrijven beschuldigen dat ze rijk worden 'over de ruggen van mannen en vrouwen met een onvervulde kinderwens' is net zoiets als de farmaceutische industrie verwijten dat ze rijk worden over de ruggen van zieken. Helemaal mee eens. En het wordt zorgwekkend en verwarrend wanneer er een wildgroei zou optreden van bedrijven of klinieken die allemaal PGS of PGD aanbieden (4) en onterechte claims maken. Maar, het gaat pas fout als ze wetenschappelijke resultaten heimelijk manipuleren (fraude, 5). En als je dat niet nauwkeurig aantoont ben je net zo onwetenschappelijk als degenen die je aanvalt.

Noten

Brief staatssecretaris over het advies dat de Gezondheidsraad heeft gegeven t.a.v. pre-implantatie genetische diagnostiek en screening 10 mei 2006. Een bijzonder interessant document dat een kijkje geeft in de achtergronden van het besluit. Let ook op het veelvuldig gebruik van het woordje 'ik'!
Centrum voor Ethiek en Gezondheid (CEG): Handelingen met geslachtscellen en embryo's 30 juni 2003 (Een denktank over medisch-ethische vragen)
Gezondheidsraad: IVF related reseach 19 maart 1998 (gaat over PGD).
hier is er nog eentje: GSN (zeer informatieve website, met faqs en plaatjes)
Je hoeft geen commerciële belangen te hebben om fraude te plegen: Diederik Stapel heeft gedurende meer dan 10 jaar tientallen publicaties gebaseerd op verzonnen data.

Postscript 10 nov
"One in 25 European infants now gets its start in the test tube." Dat is dus 4%! Lijkt weinig op het totaal, maar was 10 - 20 jaar geleden ondenkbaar! Dit betekent dat bij 4% van de concepties potentieel PGD toegepast kan worden.
(Bart Fauser and Paul Devroey (2011) Baby-Making: What the New Reproductive Treatments Mean for Families and Society)

Hans van Maanen: in Nederland is PGS niet toegestaan

2011-10-30T12:32:00.008+01:00

In zijn column TWIJFEL (1) rekent Hans van Maanen af met met het bedrijf Reprogenetics ('Experts in Preimplantation Diagnosis'). Maar niet alleen het bedrijf wordt ontmaskerd als oplichters, de hele diagnostiek van erfelijke ziektes in het preïmplantatie embryo wordt impliciet zwart gemaakt. Met als klap op de vuurpijl: "In Nederland is PGS niet toegestaan - mede dankzij de [proefschriften van] Mastenbroek en Twisk". (PGS = Preïmplantatie Genetic Screening).

De eerste fout die van Maanen volgens mij maakt dat hij de activiteiten van een Amerikaans bedrijf gelijk stelt aan preimplantatie genetische screening (of: diagnostiek) in het algemeen. En omdat het Amerikaanse Reprogenetics fout zou zijn, zou in Nederland PGS verboden zijn. De tweede fout is dat hij pogingen om de PGS techniek te verbeteren belachelijk maakt op basis van zijn oordeel over het bedrijf Reprogenetics.

Van Maanen baseert zijn oordeel op de proefschriften van 2 Nederlandse promovendi (2,3) waarin wordt aangetoond dat PGS de kans op zwangerschap niet vergroot. Dit is een opvallend resultaat en dat vraagt om een verklaring. Die krijgen we niet te horen van van Maanen (4). Nu maakt van Maanen een vreemde sprong van de proefschriften naar het bedrijf Reprogenetics. Wat heeft dat met de Nederlandse situatie te maken? Reprogenetics heeft geen vestigingen in Nederland (5). In Nederland wordt PGD (Preïmplantatie Genetisch Diagnostiek) gedaan in het academisch ziekenhuis Maastricht. Zij hebben in 2009 als enige ziekenhuis in Nederland van het Ministerie van Volksgezondheid, Welzijn en Sport, vergunningen verkregen voor IVF en PGD (zie website PGD Nederland). Die vergunning zou dan zeer recentelijk ingetrokken zijn? Maar dat is niet te vinden op de websites. Ook op de website van de Vereniging voor mensen met vruchtbaarheidsproblemen is niets te vinden over dit schokkende nieuws.
Op de website van PGD Nederland staan de jaarverslagen van 2009 en 2010. Hoe kan dat als PGD verboden is? Al in 2007 is het onthullende artikel van de twee promovendi in The New England Journal of Medicine (6) verschenen waarop het verbod gebaseerd zou zijn, maar dat heeft kennelijk geen effect gehad op de vergunning van PGD Nederland.
En als er in Maastricht gebruikt gemaakt zou worden van de Amerikaanse techniek, dan zou dat hoogstens de DNA diagnostiek zijn, niet de behandeling van het embryo zelf (de afname van een cel, de kweek en terugplaatsing, etc). En verder, als een bepaalde medische behandeling niet effectief blijkt, wordt die dan onmiddellijk verboden door de politiek, of wordt dat aan professionals overgelaten? Dat laatste lijkt me waarschijnlijker.

Verschroeide aarde
Eenmaal het commericiele bedrijf als zondebok aangewezen, gaat van Maanen helemaal uit zijn dak: de 'methode van de verschroeide aarde'; noemt hij het als onderzoekers hun methode aanpassen. Sinds wanneer is het fout om je methode aan te passen, als hij niet goed werkt? IVF is ooit een keer voor het eerst gedaan, en is aan de hand van ervaringen verbeterd. Wat is daar mis mee? PGD is ook voor het eerst gedaan, en die mag niet verbeterd worden? (7) Hier wreekt zich het door elkaar halen van een commercieel product en een medische techniek.
Van Maanen komt al helemaal niet op het idee dat PGD ook of mede gebruikt kan worden om erfelijke ziektes op te sporen, zoals de ziekte van Duchenne, CF, ziekte van Huntington, etc. Allemaal mutaties die niet de kans op zwangerschap na implantatie beïnvloeden (ziektes treden pas op latere leeftijd op, embryo heeft er geen last van). Die testen zouden dan in Nederland verboden zijn?

Er is hier uiteraard veel meer over zeggen. Van Maanen roept meer vragen op dan hij beantwoort. Hij had zich beter moeten laten informeren en zich niet zo laten meeslepen door zijn verontwaardiging en sarcasme.

Noten

Ik kon de tekst Twijfel. Hoe meer geld, hoe minder argumenten niet op de Volkskrant website vinden, maar is hier te vinden. Met dank aan Nand Braam.
Sebastiaan Mastenbroek: Preimplantation Genetic Screening. A reappraisal
Moniek Twisk: Current value of preimplantation genetic screening (beide afgelopen woensdag 26 okt gepromoveerd).
o.a.: mozaïcisme: niet alle cellen van het vroege embryo zijn gelijk.
Reprogenetics heeft 2 vestigingen in Amerika, en in Peru, UK, Duitsland, Spanje, Japan.
Sebastiaan Mastenbroek, Moniek Twisk et al (2007) In Vitro Fertilization with Preimplantation Genetic Screening, The New England Journal of Medicine July 2007.
Het proefschrift komt Nota Bene tot de aanbeveling: "Toekomstig onderzoek op het gebied van PGS moet zich richten op het biopteren op een ander moment van de embryonale ontwikkeling en op het toepassen van technieken waarmee het mogelijk wordt te screenen op alle chromosomen". Dit noemt van Maanen 'de techniek van de verschroeide aarde'!

Wat doet DNA in de hersenen?

2011-10-27T14:28:00.005+02:00

De hersenen zijn niet meer het exclusieve terrein van hersenwetenschappers. Genetici hebben nu voor het eerst laten zien wat DNA doet in de hersenen. Wat doet DNA in de hersenen? Iedere levende cel heeft DNA, dus ook de cellen in de hersenen. Dus ook zenuwcellen hebben DNA. Zenuwcellen in de hersenen vuren niet alleen maar electrische signalen af zoals in alle schoolboeken staat, maar ze doen ook aan het aflezen van DNA. DNA zit niet alleen in de hersenen, DNA doet ook iets in de hersenen. Want DNA alleen is dood. Het moet gelezen worden, anders heb je er niets aan.

Wat is nieuw?
Het aflezen van DNA in verschillende delen van de hersenen is nu voor het eerst onderzocht (16 verschillende hersendelen). Het uitlezen van DNA verandert vooral in de ontwikkeling van verschillende delen van het embryonale brein, maar ook na de geboorte en bij volwassenen.

Hoeveel genen?
Van de onderzochte 17.565 genen was 86% actief op een bepaald tijdstip en bepaalde plaats gedurende de ontwikkeling van de hersenen. Dat is heel veel. Het totaal aantal menselijke genen wordt geschat op 22.000 afhankelijk van hoe je een gen definieert.

Verschillen man en vrouw?
Ook is gevonden dat het uitlezen van DNA bij mannen en vrouwen al verschilt in het brein van het embryo. Die verschillen in het brein van man en vrouw verschillen dus al in de baarmoeder. Het verschil tussen man en vrouw is zelfs het grootste in de baarmoeder. Om precies te zijn: er zijn 159 genes gevonden waarvan 13 genen op het Y-chromosoom liggen, 9 genen op het X-chromosoom en 137 genen op de resterende chromosomen. Er is zelfs alternative splicing gevonden die bij mannen en vrouwen verschilt (introns worden op verschillende manieren uitgeknipt!).

Introns en exons: alternative splicing? (29 oct)
Ik heb eerder geblogd over introns en alternative splicing (hier bijvoorbeeld). De vraag was: wat is het nut van introns als ze toch uitgeknipt worden? Het blijkt dat introns aanleiding kunnen zijn dat sommige exons ook uitgeknipt worden afhankelijk van het celtype. Daardoor ontstaan er verschillende eiwitten op basis van hetzelfde gen (zeg maar: 'multiple choice genen'). Dus de keuze van exons die terechtkomen in een eiwit verschilt.
Gebeurt dit ook in de hersenen?
Verbazingwekkend genoeg blijkt dat 90% van alle genen die in de hersenen actief zijn te maken had met alternative splicing. Hierdoor is alternative splicing enorm in belang toegenomen en nu dus ook in de hersenen en met name in de ontwikkeling van de embryonale hersenen.

Zijn dat hersenen van levende personen?
Nee, het zijn hersenen van 57 overleden personen die hun hersenen afgestaan hebben voor onderzoek. Het zijn hersenen van gezonde personen.

Leren we iets over pathologie?
De bestudeerde hersenen waren van gezonde personen en embryos, maar de gegevens die nu gepubliceerd zijn vormen een basis om het zieke en gezonde brein te vergelijken. Zonder kennis van het gezonde brein kun je immers niets zeggen over het zieke brein. En in de directe toekomst mens - chimpanzee vergelijkingen. De onderzoekers hebben al verschillen gevonden in genen waarvan we al weten dat ze betrokken zijn bij ziektes als schizofrenie, hersenbloeding of herseninfarct.

Literatuur

Hyo Jung Kang et al (2011) Spatio-temporal transcriptome of the human brain, Nature 27 oct 2011

Postscript 29 oct: paragraaf Introns en exons toegevoegd.

We zijn allemaal mutanten

2011-10-26T14:02:00.002+02:00

"We are all mutants.
But some of us are more mutant
than others."

Volgens ontwikkelingsbioloog Armand Leroi (2003) Mutants. On Genetic Variety and the Human Body, heeft ieder menselijk embryo ongeveer honderd nieuwe mutaties die zijn ouders niet hebben. Drie daarvan zijn schadelijk. Maar dat is nog niet alles. Behalve nieuwe mutaties erven we ook de mutaties van onze ouders en voorouders. Als we die mutaties daar bij optellen, komen we tot een onthutsend resultaat: ieder embryo heeft 300 (+/- 15) mutaties die in meer of mindere mate schadelijk zijn voor de gezondheid (p. 18). Inderdaad schokkend. Zijn aanname is dat mutaties die slechts in beperkte mate schadelijk zijn, gedurende ongeveer 100 generaties in de populatie kunnen blijven. We zien dus een accumulerend effect van oude én nieuwe mutaties. Als dat zo zou doorgaan, houd je geen gezond persoon meer over, zou ik denken. Maar, schrijft Leroi, door toeval worden sommige mensen met weinig en anderen met veel mutaties geboren.

Zo heeft 1% van de bevolking door toeval 250 mutaties en de zwaarst getroffen personen hebben er 342 (p. 355). Een zeldzaam individu kan slechts 191 mutaties hebben. We zijn dus allemaal mutanten! "We are all mutants"! Er is dus geen enkele reden om een bepaalde groep personen met erfelijke ziektes als 'anders' te beschouwen. Wel is het zo dat er een aparte groep mutaties bestaan met groot effect, waar je dus maar 1 mutatie van nodig hebt om ziek te worden (PKU, DMD spierdystrofie, hemofilie, Tay-Sachs, etc). Maar die mutatie zelf verschilt niet van iedere andere mutatie. Het verschil zit hem er in dat de mutatie in een ongelukkige locatie in het DNA terecht kan komen.

verwijdering van individuen met de meeste mutaties
James Crow (2000)

James Crow
Volgens de beroemde geneticus James Crow werkt natuurlijke selectie door individuen met het grootste aantal mutaties (blauwe vak in figuur) te 'elimineren'. Dit kan door sterfte als embryo, baby of kind, of door minder nakomelingen te produceren.

James Crow erkent net als Hamilton (1) dat in onze moderne maatschappij natuurlijke selectie teruggedrongen wordt door hogere levensstandaard, hygiëne en medische zorg (2). Hij noemt dat 'relaxed selection'. We accumuleren mutaties sneller dan ze verwijderd worden (3). De meeste mutaties zullen schadelijk zijn. Weliswaar zullen de meeste mutaties slechts in geringe mate schadelijk zijn, maar het zijn er veel. Dat maakt ze alleen maar lastiger te verwijderen uit de populatie. Hoe geringer de schadelijkheid, hoe langer het duurt om ze uit de populatie te verwijderen. Neutrale mutaties worden per definitie niet verwijderd. We kunnen veel van de schadelijke mutaties compenseren door bijvoorbeeld een bril of een gehoorapparaat. Maar kunnen we daar eindeloos mee doorgaan? (4) Mocht in de toekomst onze maatschappij ontregeld worden door een ramp dan zal er zeker sterfte optreden omdat al die medische hulpmiddelen niet meer beschikbaar zijn (5). Alweer: net als Hamilton.

Commentaar: we hoeven helemaal niet te wachten tot een ramp! We zitten middenin een wereldwijde economische crisis. Voeg daarbij een VVD regering met als hoogste prioriteit bezuinigingen (6) en een geniale minister van Volksgezondheid die het roken in Nederland stimuleert (7) en de inefficiëntie van de gezondheidszorg, dan heb je geen ramp meer nodig. En je hoeft alleen maar even buiten de grenzen van onze welvaartsstaat te kijken, bijv. de misstanden in tehuizen met gehandicapte kinderen in Roemenië, om te beseffen dat de ramp waar Crow aan denkt bepaald niet hypothetisch is in landen zonder democratie waar het economisch minder goed gaat. Crow gaat uit van ideale omstandigheden.

Interessant is ook dat James Crow melding maakt van mutagene stoffen in ons milieu die extra mutaties kunnen veroorzaken (8).

Ook dit is niet hypothetisch gebleken: denk aan de recente ramp met de kerncentrales in Japan waarbij radioactivieve stoffen in het milieu terecht kwamen.

In tegenstelling tot Hamilton is Crow optimistisch omdat de ontwikkelingen in de medische wetenschap sneller zouden gaan dan de accumulatie van mutaties, die pas over tientallen generaties effect zullen sorteren, zodat we de mutaties de baas kunnen blijven (9).

Commentaar: Crow bedoelt met 'the brave new world of molecular genetics' prenataal onderzoek en genomics, maar vergeet dat er nog steeds bij veel mensen grote weerstand is tegen abortus. Dus technisch-medische vooruitgang zal niet automatisch tot minder erfelijke ziekten leiden. Ook vergeet hij dat artsen altijd de patient zelf behandelen. Ook de patient met een erfelijke ziekte. Bovendien lijkt het een beetje op de houding ten opzichte van klimaatverandering: een halve graad warmer per eeuw? Wat weinig! Wat langzaam! Wie ligt daar nou wakker van?

Optimisme of pessimisme zijn subjectieve zaken. Het is belangrijk om de feiten onder ogen te zien. Meer kennis over mutaties is gewenst, zelfs noodzakelijk, maar of we achterover kunnen leunen is de vraag.

Noten

William Hamilton over de toekomst van het menselijk genoom 6 oct 2011
"Our high standard of living, improved sanitation and better medical care mean that a number of mutant genes that would have been selectively eliminated in the past are now perpetuated." (paragraaf "Effects of relaxed selection".)
"We are certainly accumulating mutations faster than they are being eliminated" (p.46)
"Who worries about having to wear spectacles? But can we continue to improve the environment indefinitely?"
"Will a time come, especially if there is some sort of catatastrophe (war, epidemic or famine), when we are forced to return to the life of our ancestors? Under those circumstances we would surely see an increase in human misery, for all the mutations that have accumulated would be expressed in full force."
Analyse gevolgen kabinet Rutte door de Chronisch Zieken en Gehandicapten Raad (CG-Raad).
Minister van Tabak, Edith Schippers, door haar "zullen er zeshonderd mensen extra overlijden aan de gevolgen van roken".
"Furthermore, the possibility of new kinds of mutagens, external and internal, may increase the imbalance."
"The brave new world of molecular genetics will provide ways of detecting and eliminating important mutant genes with little human or social cost. As for genes with very minor effects, the accumulation rate is very slow, while environmental improvement is rapid. I am thinking of dozens or more generations, far longer than we are able to foresee what kind of environment we shall have. Mutation accumulation is a process that may or may not ultimately be important, but one thing is certain: the time scale is very long. We have time to learn more."

Literatuur:

Armand Leroi Mutants. On Genetic Variety and the Human Body, is als hardback (2003) en paperback(2005) uitgekomen, en als US en UK editie.

James Crow (2000) The origins, patterns and implications of human spontaneous mutation, Nature Reviews Genetics 1, 40-47 (October 2000)

Filosoof Philipse beledigt hersenwetenschappers Swaab en Lamme

2011-10-23T13:20:00.016+02:00

Herman Philipse

Gistermiddag, op het Skepsis congres, kwam Herman Philipse met vernietigende kritiek op de conclusies van hersenwetenschappers Dick Swaab en Victor Lamme. Met name de conclusie dat wij geen vrije wil hebben. Philipse toonde niet alleen aan dat hun conclusies niet deugen, maar voegde er zelfs beledigingen aan toe: de heren hersenwetenschappers zouden er beter aan gedaan hebben een eerstejaarscollege logica te volgen. En over de conclusie dat we geen volledig vrije wil hebben, opmerkte: "daar hebben we geen hersenwetenschappers voor nodig!" Afgezien van deze beledigingen, vond ik de kritiek van Philipse zeer verhelderend en overtuigend (generalisatie op basis van enkele niet-representatieve pathologische gevallen, etc).

Wij zijn ons brein

Ik kan het goed gebruiken bij het lezen van Wij zijn ons brein en De vrije wil bestaat niet. Dick Swaab kon zich niet snel genoeg adequaat verdedigen, gaf een sneer richting de filosoof, maar als je zijn boek opslaat is hij helemaal niet zo anti-filosofisch als Philipse suggereert en Swaab zelf meende. Op pagina 380 schrijft Swaab "In de filosofie is er ..." waarmee hij aantoont dat hij het relevant vindt wat er in de filosofie gezegd is (Plato, Spinoza). Ook schrijft Swaab "Hoe complex het begrip 'vrije wil' is ..." (p. 391), waarmee hij het belang van conceptuele analyse demonstreert. Ook de uitdrukking 'Wij zijn ons brein' moest het ontgelden. Het is een onzinnige uitdrukking die niet alleen door de uitgever verzonnen is zoals Philipse eerst dacht, maar ook in de tekst te vinden is (hoofdstuk I, paragraaf 1.1). "Ik eet soep" mag je dan vervangen door "mijn hersenen eten soep", wat evidente onzin is. Ik vind dat Philipse de uitdrukking Wij zijn onze hersenen te letterlijk neemt, en vergeet dat de bedoeling van de uitdrukking is: de hersenen bepalen onze mogelijkheden en onze beperkingen, ons karakter, en onze persoonlijkheid.

Ik probeerde iemand uit te leggen waarom ik het zeer verontrustend vind dat zich onophoudelijk mutaties in ons genoom ophopen. Maar ik slaagde er niet echt in. Het is te abstract, denk ik. Maar de hersenwetenschap komt ons te hulp. Wat zou de hersenwetenschap zijn zonder het pathologisch brein? Sla hoofdstuk 1.1 (Inleiding: Wij zijn onze hersenen) er maar eens op na. Als je alle zinnen onderstreept waarin pathologie voorkomt wordt het helemaal zwart! Hersenziektes, psychiatrische of neurologische ziektes, ziekte van Parkinson, schizofrenie, Alzheimer, depressie, MS, clusterhoofdpijn, spierspasmen, obsessief-compulsieve stoornissen, vetzucht, verslaving, binnenoorslechthorendheid, blindheid, verlamming, Huntington. En de eerste spreker Jan van Gijn had het over onverklaarbare pijnen, en Iris Sommer vertelde over 'stemmen horen in je hoofd': ook allemaal pathologische zaken. Zou al deze pathologie misschien duidelijk kunnen maken wat mutaties met ons kunnen doen? Met andere woorden, als mensen gaan inzien dat al die stoornissen misschien wel eens iets met mutaties in ons DNA te maken zouden kunnen hebben, dan is die accumulatie van mutaties een stuk concreter geworden (zie blog: 'William Hamilton over de toekomst van het menselijk genoom').

Maandag 24 okt

Het is zeker niet zo dat Philipse het hele boek van Swaab waardeloos vond. Hij accepteerde 99% zo zei hij, en had alleen kritiek op het hoofdstukje over de vrije wil. Ik vraag mij af of Philipse het hele boek gelezen heeft, en of hij nog iets nieuws geleerd had. Dat had hij rustig mogen zeggen.
Philipse kritiseerde ook het boek van Victor Lamme De Vrije Wil Bestaat Niet en voegde daar aan toe dat hij wel eens met Lamme had gediscussieerd en dat Lamme geen goed weerwoord had. Dat is niet zo netjes want Lamme was er niet en kon zich dus niet verdedigen. Een zeer belangrijk argument van Philipse is dat de stelling van Lamme dat "alle redenen zijn rationalisaties" leidt tot de conclusie dat dat indien Lamme gelijk heeft het niet redelijk is om te geloven wat hij zegt. Immers het is slechts redelijk de conclusie van een betoog te aanvaarden indien er goede redenen voor bestaan. En juist de goede redenen heeft Lamme ondermijnd.
Al met al had Philipse zeer goede kritiek, maar hij had zich wel iets meer als gentlemen mogen gedragen, zoals ik van hem gewend ben.

In de Academische BoekenGids ABG 89 staat een zeer goed overzicht en bespreking van 9 populaire Nederlandse hersenboeken.

In de Academische Boeken Gids ABG 90 (Januari 2012) staan (ook online) commentaren op Victor Lamme's boek De vrije wil bestaat niet, o.a. van Herman Philipse.

Lute Bos: Evolutie Of Hoe Alles Almaar Verandert

2011-10-15T09:51:00.005+02:00

Lute Bos (2011)
Evolutie: Of Hoe Alles Almaar Verandert

Ik trof dit boek aan in de plaatselijke boekhandel. Best bijzonder, want zo vaak verschijnt er niet een boek over evolutie in het Nederlands. Ik kende Lute Bos niet. Hij kende mij wel, want hij heeft mij geciteerd in het boek in verband met de Intelligent Design perikelen rond Cees Dekker. Ook was Lute Bos op de hoogte van de EO-censuur van de BBC documentaires met David Attenborough (zie: gastbijdrage Gerdien de Jong 27 juli 2007 op evolutie.blog).
Het is een bijzonder boek. Lute Bos (plantenviroloog) heeft het verschijnen van het boek niet meer mee kunnen maken. Het is postuum gepubliceerd. Bij de copyright informatie staat: "De erven Bos". Hij is gestorven aan een hartaanval op 82-jarige leeftijd op een congres in Noorwegen op het eind van de tweede lezing die hij daar gaf. Op zijn bureau lag een bijna voltooid manuscript en in zijn agenda stond een afspraak met de uitgever. Het boek is er gekomen. Dankzij vrouw en kinderen en de uitgever. Het ziet er goed uit. Ook de bijbehorende website van de uitgever ziet er aantrekkelijk en verzorgd uit. Het boek bevat illustraties maar die staan gebundeld achterin het boek. (ongebruikelijk). Er is een literatuurlijst en index op personen (niet op zaken).
Volgens het voorwoord van zijn vrouw en kinderen was Lute Bos "zijn leven lang lid gebleven van de Gereformeerde Kerk en later PKN". Dit is ook terug te vinden in verschillende hoofdstukken. Dat verklaart ook waarom hij het nieuws over ID en EO volgde.
Lute Bos probeert in dit boek méér dan alleen de evolutietheorie uiteen te zetten voor een leek. Hij probeert het ruimere verband uiteen te zetten, met links naar mensbeschouwing, maatschappijbeschouwing en religie. Ik weet niet of hij iets vertelt over hoe virussen planten ziek maken, maar ik heb wel gezien dat hij aandacht gaf een moderne methodes om plantenziektes te bestrijden. Wanneer ik nog meer interessante zaken tegenkom, kom ik er hier op terug.

Lute Bos (2011) 'Evolutie Of Hoe Alles Almaar Verandert', uitgeverij Parthenon, paperback. 320 pag.
René van der Vlugt (2011) In Meroriam Dr Lute Bos (1928–2010), Indian Journal of Virology Volume 21, Number 2, 151-152

William Hamilton over de toekomst van het menselijk genoom

2011-10-06T14:25:00.008+02:00

William Hamilton

Iedereen weet dat Darwin natuurlijke selectie tot de hoeksteen van zijn evolutietheorie maakte. Natuurlijke selectie betekende dat de minder goed aangepast individuen of dood gingen of minder nakomelingen hadden.
De mens is ook een dier, dus natuurlijke selectie moet ook voor de mens gelden. Maar nu komt het: de mens heeft de medische wetenschap uitgevonden. De geneeskunde heeft als doel te genezen, mensenlevens te redden.

Fundamentele strijdigheid
Er is dus een fundamentele strijdigheid tussen het principe van natuurlijke selectie en het doel van de geneeskunde: geneeskunde wil zieke, zwakke individuen helpen, natuurlijke selectie 'wil ze laten doodgaan' en 'zorgt ervoor' dat degenen met minder nakomelingen in frequentie afnemen.
Voorbeeld: we geven babies met de erfelijke ziekte PKU een speciaal dieet waardoor ze gezond blijven. En waardoor ze later zelf kinderen kunnen krijgen. Daardoor geven ze de erfelijke aanleg voor de ziekte door naar de volgende generatie. Dus: we helpen zieken te overleven, en daardoor werken we natuurlijke selectie tegen.

Beschaving
Het helpen van zieken is niet iets dat beperkt is tot de medische wetenschap. Het behoort tot de menselijke beschaving. Onze huidige beschaving heeft enorm veel te danken aan de ontdekkingen van de medische wetenschap. Veel besmettelijke ziektes zijn uitgeroeid en we leven langer. Of ziekte/invaliditeit nu het resultaat van een ongeluk is, of besmettelijke of erfelijke oorzaken heeft, maakt niet uit. Het is een morele plicht zieken te helpen. Bovendien vinden we dat ieder mens het recht heeft op kinderen. Ook mensen met een verstandelijke handicap (in ieder geval in Nederland). De morele plicht te helpen en het grondrecht op kinderen kunnen we niet zomaar even opzij zetten voor onze toekomstige genetische gezondheid. Daarom gaat dit dilemma heel diep.

Wat is het probleem?
Als we de evolutietheorie serieus nemen dan is natuurlijke selectie noodzakelijk om de soort gezond te houden! De meeste (niet alle!) mutaties zijn immers nadelig. Daarover bestaat geen twijfel in de evolutiebiologie. In de natuur zorgt niemand voor zieke of zwakke dieren, al helemaal niet voor dieren met aangeboren en erfelijke afwijkingen.
Maar nu: als de medische wetenschap natuurlijke selectie grotendeels uitschakelt, dan is een logisch gevolg dat het aantal mutaties zich in ons genoom zullen ophopen. Op de lange duur. Het percentage van mensen met een erfelijke ziekte zal toenemen. Een tikkende tijdbom is misschien overdreven. 'Degeneratie' is een te emotioneel beladen woord. Noem het 'erodering' van ons erfelijke materiaal. Maar we willen niet dat erfelijke ziektes toenemen, maar we willen óók niet mensen met een erfelijke ziekte een medische behandeling of het recht op kinderen onthouden. Iedereen heeft recht op kwaliteit van leven. Iedere keer wanneer we een patient met een erfelijke aandoening helpen, doen we iets met zijn lichaam, niet met zijn DNA. Vergis je niet: gen therapie en 'personal genomics' verbeteren niet je DNA. Het DNA dat je doorgeeft aan de volgende generatie wordt niet gecorrigeerd. Wanneer de therapie succesvol is leeft de patient lang genoeg om kinderen te krijgen. We kunnen het probleem van het eroderend DNA negeren, maar het menselijk genoom zal niet zich zelf herstellen.

Maar: daar vinden ze toch wel wat op?
Sinds de medische wetenschap ontdekt heeft dat de oorzaak van erfelijke ziektes in het menselijk DNA ligt, hebben we de mogelijkheid vroegtijdig prenataal een erfelijke ziekte op te sporen, en hebben de ouders de keuze de aangedane foetus te aborteren. Van genezen is hier geen sprake. We spreken van preventie. Je kunt het ook zien als een vorm van indirect de moeder helpen om een gezond kind te krijgen. De volgende zwangerschap geeft immers kans op een gezond kind.

Probleem opgelost?
Nee, om meerdere redenen: - niet iedere zwangere die in aanmerking komt voor prenataal onderzoek doet dit ook werkelijk (het blijft op basis van vrijwilligheid, en er zijn religieuze bezwaren); - we kennen nog niet alle mutaties die erfelijke ziektes veroorzaken; - en ieder embryo heeft spontaan nieuwe mutaties waarvan we nog niet het effect kennen; - alleen als we iedere zwangere prenataal zouden testen op alle bekende mutaties zouden we erfelijke ziektes kunnen uitbannen. Maar dat is erg kostbaar en onpraktisch.

Probleem niet opgelost, wat nu?
Hoewel we te kampen hebben met een serieus en fundamenteel probleem, zijn er lichtpuntjes. Ten eerste zijn er recentelijk spectaculaire verbeteringen geboekt in de techniek om mutaties in bijna alle genen van één individu op te sporen. We weten gedetailleerder dan ooit wat er met ons DNA aan de hand is. De mogelijkheden om erfelijke ziektes te voorkomen worden dus groter. De vraag blijft: hoeveel mensen zullen daar ook daadwerkelijk gebruik van willen maken als tegelijkertijd ook de behandeling van erfelijke ziektes verbeterd?
Ten tweede, mocht de economische crisis van voorbijgaande aard zijn en de economie zich weer herstellen, dan kan er meer geld besteedt worden aan het prenataal opsporen van mutaties, dure technieken als ivf gecombineerd met genetische screening, en meer wetenschappelijk onderzoek.

William Hamilton

William Hamilton

Ik heb in dit stukje alleen de grote lijnen van het probleem neergezet en alle literatuurverwijzingen weggelaten. Details en literatuur zijn te vinden op de recente pagina William Hamilton's worries about the future of the human genome op mijn website. Die pagina schreef ik naar aanleiding van mijn blog De tragische dood van twee genieën: Bill Hamilton en George Price (14 juli). Ik had beloofd uit te zoeken of Hamilton eugenetische ideeën had. Dat had hij. Hij wilde een taboe doorbreken en neo-eugenetica openlijk ter discussie stellen. Belangrijker is dat hij zich baseerde op wetenschappelijke, genetisch-evolutionaire gegevens over mutatie opeenhoping in menselijk DNA. Dat probleem verdwijnt niet als we het negeren of taboe verklaren.

Wordt vervolgd...
Het is een fascinerend probleemgebied waar nog veel te onderzoeken is en waarin de ontwikkelingen snel gaan. Bijna dagelijks verschijnen er artikelen in diverse wetenschappelijke en medische vakbladen. Vakgebieden als genomics, evolutiebiologie en klinische genetica (in de toekomst: 'clinical genomics'?) komen samen en versterken elkaar. Mijn vroegere belangstelling voor klinische genetica laait weer op en wordt gevoed door moderne ontwikkelingen in genomics en evolutiebiologie. Vandaag verschenen er weer een paar goede publicatie's in Nature en morgen vast wel in Science, enz. enz. enz. Wordt vervolgd...

Verder lezen over erfelijke ziektes: http://www.erfelijkheid.nl/
De Nederlandse bijdrage: Spontane mutaties belangrijke oorzaak van verstandelijke handicap (15 nov 2010)

Verwarrende en onjuiste voorlichting over de relatie vlees en kanker

2011-09-27T09:18:00.018+02:00

Ik was bezig met literatuur onderzoek voor een artikel (1) over de relatie voeding en kanker, met name of er verband bestaat tussen vlees eten en kanker. Na wat zoekwerk kwam ik terecht bij een gezaghebbend meta-onderzoek van de medisch-wetenschapelijke organisatie WCRF (World Cancer Research Fund International).
De WCRF is een internationaal netwerk van onderzoekers die als doel heeft: kankerpreventie. Er is ook een Nederlandse WCRF afdeling: Wereld Kanker Onderzoek Fonds.

Het WCRF heeft een rapport geproduceerd Food, Nutrition, Physical Activity and the Prevention of Cancer: a Global Perspective (2007) dat o.a. een samenvatting geeft van alle wetenschappelijke onderzoeken naar de relatie tussen vlees en kanker. Het rapport is het resultaat van het grootste onderzoek ooit naar kankerpreventie. Het is voor iedereen beschikbaar via de website van WCRF. Eén van de meest opvallende conclusies is dat het eten van rood of bewerkt vlees een verhoogd risico geeft op dikke darm / endeldarmkanker. Rood vlees is rundvleees, varkensvlees, lamsvlees, geitenvlees. Bewerkt vlees is gerookt, gezouten of geconserveerd met chemische conserveringsmiddelen.

De resultaten zijn niet leuk voor de vleesindustrie. Ik was benieuwd hoe de vleesindustrie hiermee zou omgaan. Op de website www.vlees.nl van de Nederlandse vleessector vond ik tot mijn ontzetting een pertinente onwaarheid:

“Volgens het [WCRF] onderzoek is er slechts beperkt bewijs voor een verband tussen het eten van vlees en darmkanker” (hier) (citaat nogmaals gecontroleerd op 26 sept 2011).

Dit is onjuist: het bewijs voor dikke darm en endeldarmkanker is niet beperkt en wordt door WCRF aangeduid als 'overtuigend verhoogd risico':

"The evidence that red meats and processed meats are a cause of colorectal cancer is convincing." (Part 2 Evidence and Judgements. p. 116) (pdf download: 31 mei 2011)

De WCRF hanteert vier soorten bewijs: Convincing; Probable; Limited-Suggestive; Substantial effect on risk unlikely. Het bewijs voor rood en bewerkt vlees valt in de hoogste categorie: Convincing. Duidelijker kunnen we het niet maken. Maar dat is niet wat vlees.nl ons vertelt. (Er is wel een 'mogelijk verhoogd risico' op slokdarm-, long- , alvleesklier- en baarmoederkanker. Maar dat is wat anders.)
Ook de Nederlandse WCRF website (kopjes Rood vlees en bewerkt vlees) van het Wereld Kanker Onderzoek Fonds geeft dit risico aan:

"Ja, onderzoek heeft aangetoond dat rood vlees het risico op darmkanker verhoogt".
"Ja, er is overtuigend bewijs gevonden dat bewerkt vlees het risico op darmkanker vergroot." (citaten 26 sept 2011)

De Nederlandse WCRF website verzuimt hier aan te geven 'overtuigend aangetoond', maar het staat wel in de Nederlandse vertaling van het rapport: 'SAMENVATTING. Voeding, voedingspatroon, lichaamsbeweging en preventie van kanker: een wereldwijd perspectief'. Maar zelfs als je aanneemt dat vlees.nl alleen de website en niet het rapport heeft geraadpleegd, dan nog kun je niet van het bewijs beweren dat het 'beperkt' is.

Kijk, dat je het oneens bent met een conclusie van het rapport, dat is één ding, maar dat je de conclusies van het rapport onjuist citeert vind ik bijzonder misleidend.

Voedingscentrum
Het Voedingscentrum heeft op haar website een pagina over kanker waar ze schrijven:

“Er is geen duidelijke relatie aangetoond tussen het eten van vlees en kanker” (gezien op 26 sept 2011).

Dit is in strijd met het WCRF rapport en bovendien met wat ze zelf op een andere pagina van hun website vermelden. Het verbaast me niet dat vlees.nl juist deze uitspraak citeert! Maar nu wordt het pas echt verwarrend: de pagina over vlees van het Voedingscentrum staat:

"Er zijn enkele onderzoeken waaruit aanwijzingen komen dat het eten van rood vlees de kans op darmkanker verhoogt.
Andere studies kunnen dit niet bevestigen. In het algemeen geldt dat het eten van vlees in de aanbevolen hoeveelheden, ook rood vlees, niet hoeft te worden ontraden" (gezien op 26 sept 2011)

Ook dit is niet in overeenstemming met het originele WCRF rapport. Dit is verwarrende voorlichting: op de ene web pagina is het anders dan op een andere. Het Voedingscentrum citeert of verwijst niet naar het WCRF rapport. Ze kennen het rapport wel, want op een nog andere pagina noemen ze het rapport. Van vlees.nl had je kunnen verwachten dat ze bewoordingen en citaten kiezen die passen bij hun belangen, maar van het voorlichtingscentrum voor de voeding zou je een eerlijke voorlichting verwachten, liefst met bronvermelding. Het Voedingscentrum is eigenwijs, ze weten het beter dan het WCRF. Het Voedingscentrum lijkt -net als de vleesindustrie- aan vleespromotie te doen: toe maar mensen U kunt gerust vlees eten hoor! Denken de vleesindustrie en het voedingscentrum dat mensen dom zijn en niet zelf een rapport kunnen lezen?

Mij hoeft U ook niet op mijn woord te geloven. Ik ben geen voedingsdeskundige of oncoloog, maar ik kan wel lezen. U kunt het rapport zelf lezen en controleren of het juist is wat ik schrijf en wat andere organisaties schrijven. U kunt het gratis downloaden van: http://www.dietandcancerreport.org/. Zowel de Engelse als de Nederlandse versie is daar te downloaden. De enige hobbel is dat U persoonlijke gegevens moet invullen.

Noten

Het artikel is verschenen in Magazine Leven herfst 2011. Hier is een pdf van het artikel.

4 oct: kleine update in de laatste 2 alinea's.

Emergent Transitions In Cosmic Evolution

2011-09-20T09:47:00.002+02:00

gastbijdrage van Henny van der Meer

Dr H.J. van der Meer is gastmedewerker bij IBL, Institute of Biological Science van de Leidse Universiteit. Hij bestudeerde de visuele waarneming van cichliden in Oost Afrika. Door zijn onderzoek is hij zich steeds meer gaan verdiepen in evolutie processen. Kennismaking met de endosymbiose theorie en nieuwe ideeën omtrent het ontstaan van leven, alsmede de publicaties van Maynard Smith en Szathmáry in 1995 over evolutionaire transities, waren voor hem aanleiding om meer relevante bronnen te raadplegen en de transities uit te breiden tot kosmologisch niveau. Hier een verkorte versie van een groter artikel dat binnenkort op zijn website verschijnt.

Half a century ago, products of the earth biosphere started to reach out for new celestial bodies. The primordial spreading of our planet into the ever-swelling universe has finally begun. A still awkward achievement of social-economic cooperation and cybernetic communication on a global scale, yet a milestone in the three and a half billion years of organic evolution on this planet this is. In future, it may become the mature colonization of our solar system and, in time, our galaxy – or it may become a dead-end. Anyway, the basic element of this adaptive dynamic system is Homo sapiens, a Darwinian agent [1] that itself is a product of a series of emergent transitions [2].

Today, the major transitions in organic evolution are hot topics among the bio-scientific community, especially with respect to the serial-endosymbiotic theory and the coming about of multi-cellularity [3]. Other major transitions in organic evolution were the descent of social behaviour and the origin of life itself, the latter being a transition from inanimate molecules to protobionts. On the cyclic process of cause and effect of these transitions the hypotheses focus on biological mechanisms like reproduction and inheritance and on the resurrecting multi-level selection theory. These mechanisms can hardly be applied to non-biological transitions.

The characteristics of the organic transitions, however, have features in common that resemble those observed in non-organic transitions. The latter too have to deal with a balance between the conservation of entity or individuality and coherence or community, although in physical and chemical systems both the unattached and the cohering agents are described as the result of quantum mechanics and gravity. Still, an inanimate system has fitness, in a sense of stability and extension. The more stable a system is and the less energy is needed to control its extension, the higher the fitness of the system is. Another remarkable similarity between non-organic and organic transitions concerns the ever-increasing size, complexity and synergy of the systems.

The resemblance between the inanimate transitions during cosmic inflation and the major transitions in evolution inspires to formulate a unification theory [4]. However, it wouldn’t be the first time that such pretension was at least premature.

Phase transitions

An arbitrary animal, e.g. a horse, is composed of various tissues, each of which consists of numerous characteristic differentiated cells. All the cells contain similar organelles, membranes and replicators, that themselves are again composed of proteins, polymers and other complex chemicals. They are all molecules, nothing more and nothing less than an atomic network interconnected by shared electrons. Finally the atomic nuclei are combined protons and neutrons which are regarded to be trios of up- and down-quarks.

How did such a construction evolve? For a modern horse it took about thirteen and a half billion years since the beginning of our universe and it is pretty certain that only fifty million years ago there was still no sign of this animal on our planet. In the perspective of the major transitions in organic evolution it is tempting to draw the line ten billion years earlier than the origin of life on earth itself, which is put down at three and a half billion years ago.

According to the inflationary hypothesis, about thirteen and a half billion years ago, within a fraction of the first second of the birth of our universe, some extremely short successive periods can be distinguished [5]. These epochs can be separated by so-called phase transitions and each one lasted much longer than the preceding one. Some cosmic theories involve multiple universes, like the chaotic inflation theory, that starts with cosmic foam during the Planck era. The foam acts as a cosmic fractal during the eternal exponential expansion and accordingly produces a multiverse of infinite bubbles. Within a rapid inflating multiverse, numerous relatively slow expanding universes (bubbles) evolve(d), among which our own [6].

Due to the quantum fluctuations in the beginning, slightly denser regions of light elements were subject of weak gravitation through which, after about a billion years, galaxies were formed. If local densities were high enough, hydrogen atoms fused to helium atoms and the latter fused to even heavier elements. The fusions produced local energy and often the final waste was thrown into space after which the entire process was repeated. The heavier elements were concentrated in dust-clouds surrounding a young star and eventually cooled down to become a primordial planet. This process must have occurred many times in our galaxy alone. When sufficiently cooled down, these planets could be considered the next phase transition of the accumulated molecules and providing the matrix of primordial life.

Organic transitions

The phase transitions mark developmental transitions of energy-matter in the coming about of ‘netted’ building blocks (quarks, atoms, molecules) that resembles the genesis reflected by the major transitions in organic evolution (bacteria, eukaryotes, multicellular and social organisms). A remarkable difference is, that in the inanimate transitions the necessary energy is linked to the materials (energy = matter), whereas the organic development entirely depends on external energy from e.g. volcanism, sunshine or cosmic radiation. This may explain the difficulty to understand the transition from inanimate to organic (the origin of life). It is not clear what connects the inanimate chain (from quark to quasar) to the organic chain of transition, apart from their enormous increase in stratification and consequent complexity. Since every star in our galaxy exists by the grace of the same fusing hydrogen and helium and since all the intergalactic dust-clouds and planets consist of similar atoms and molecules, it is most certain that, wherever autocatalytic replicators originate(d), they will be amenable to the universal laws of quantum mechanics. For that reason, the protobionts that probably evolved on millions of planets in our galaxy alone, all form part of the same transition level. And the final products of the local evolutions are the ones that are sufficiently equipped to make contact beyond their own horizon.

The emergent transitions in evolution of terrestrial organisms mainly seem to be the result of a changing balance between individual/gene selection and group selection. First of all, however, the differences strike the eye when focussing on the transitions that involve real organisms (endosymbiosis, multicellularity, eusociality in the broad sense). The transition from bacteria to eukaryotes involve the cooperation of completely different species whereas the genesis of multicellularity is regarded a fused alliance between closely related individuals. Eusociality in humans presents an entirely new phenomenon, culture (including language, religion and technology) [7] that exceeds the biological mechanisms. Yet, they are linked by the corresponding synergetic cooperation and successive level of organisation.

Long before each transition, the organisms (bacteria, unicellular eukaryotes, animals) entered a ‘virgin’ dimension with abundant resources and little competition, which lead to an explosion of diversity (levelwise). The initial weak individual selection pressure increased with population growth and when resources become scarcer, competition forced up individual selection. Especially in overcrowded areas, individuals became more and more interdependent and cooperative. Small groups of cooperating organisms were confronted with similar other groups as well as with non-cooperating individuals. Gradually, cooperation overruled competition and accordingly group selection inflated. At a certain point, the initial weak group selection defeated individual selection, which was then of no more relevance as the transition had become a fact. In this model, transitions are the result of alternating velocities in multilevel selection. They could be visualized as the ‘annual’ rings in the Tree Of Life.

It is not difficult to formulate a hypothesis. To underpin the theory with a mathematical model is a completely different thing. Fortunately, the subject has the attention of many scholars who can [8].

Interstellar transitions

Eusociality, in the original sense of a colony with a substantial number of sterile individuals, is mainly found among arthropods. However, since humans are labelled as eusocial animals [9], and since we are the only species so far that has succeeded in the establishment of a global exchange of resources, among other things, I dare to make the anthropocentric allegation that Homo sapiens is on the edge of the next transition. It is the transition from a social animal to a global society, in which (wo)man is an irreplaceable as well as a submissive element.

The duality between the individual and the community is known to us all and we usually prefer the latter even though it would be just a very small group. If, in the future, we may find relieve in a more extensive conjugation, this would primarily depend on a general reluctance to cheat. It is not something that can be extorted like mankind already has tried in vain for centuries. Today, the only way to prevent fraud is punishment. And the only way it could be fought, is by means of parent-child education. So, kind of back to basics.

The human species is a Darwinian agent. Its origin can be understood in the light of all organic evolution. Our eusociality comes from a long period of juvenile dependency, flexible division of labour, vital needs of neighbourly care, security, recognition and loyalty and, last but not least, our communicative potentials. Yet, the most of us also struggle with individual traits like ambition, envy and a need for power. Usually these traits are realized only at the cost of other people.

The recent developments of our species progressed in merely a percentage of the millions of years organic evolution usually takes. Human’s outstanding ability to control and manipulate both the inanimate and the organic world holds a promise. The coherence of sustainable technology and spiritual concord will create a global union with protruding antennae to contact the agents of the next transition. I am referring to the successful organic products of evolution on planets of neighbouring stars that will most likely reach out for contact as well.

Pessimists do not believe that ’human greed will be able to cope with Gaia’s revenge’. They prophecy the downfall of human civilisation for the benefit of small-scale nature and they fear a final extinction of Homo sapiens.

Still, I support the optimistic view in the understanding that there is still a long way to go before the transition from human beings as social animals to a uniform and stable global society has become fact. And the outcome of the process, how the world will look like then, is, as in any evolutionary development, quite unpredictable.

Finally, a disturbing thought forces itself on me. The transitions are viewed in a causal context: a sequence of increasing complexity in time as well as in matter in which the next level is determined by the preceding one. Could the transitions also be viewed in a goal-directed context without losing scientific reliability? Not only creationists and clergy-men believe in the future cause. As a counter-part of the entropy that leads to chaos, a universal property generating order was proposed under the name of syntropy [10]. Since it contradicts the one-way flow of time it never gained much scientific support. Yet, it remains an intriguing idea.

Notes

In system theory a basic element is called ‘agent’. A Darwinian agent is a basic element of a Darwinian population as described in Lewontin, R.C., 1970. The units of selection. An. Rev. Ecol. Syst. 1: 1-18.
A synergetic process describes the development and sequence of emergent systems. A system is called emergent when the component agents provide innovative qualities that enable the system to ‘conquer a new dimension’. It is claimed that synergy played a key role in the development of complex systems, especially with respect to their co-operation. For more information, see Corning, P., 2003. Nature’s Magic: Synergy in Evolution and the Fate of Humankind. Cambridge University Press, USA.
Interesting books on the subject: Maynard Smith, J., E. Szathmáry, 1995. The Major Transition in Evolution. W.H. Freeman, New York, USA; Calcott, B. & K. Sterelny (eds.). Major Transitions in Evolution Revisited. The MIT Press, Massachusetts, USA; Margulis, L., 1998. Symbiotic Planet. Basic Books, New York, USA.
No unification theory but an analogy was proposed by Eugine Koonin: “The central feature of both processes is the transition between a "hot" phase of rapid change and a "cooler" phase of slower evolution during which the formation of structures becomes possible.” Koonin, E.V., 2007. The Biological Big Bang model for the major transitions in evolution. Biology Direct. 2:21 ( www.biology-direct.com/content/2/1/21/comments). One could also think of the deduction of general laws of corporate drive and the maintenance of individuality, with fitness as the necessary amount of energy to control extension (multiplicity and/or fecundity).
It started with the Planck era when all fundamental powers were unified and hence unstable, which triggered the first phase transition by the separation of gravity. During the following grand unification epoch the instability continued leading to the separation of the strong force from the electro-nuclear force. This second phase transition triggered an extremely rapid exponential expansion, followed by the release of the potential energy of the inflation field. Next, during the electroweak epoch the universe was filled with very hot and dense plasma of quarks, leptons and gluons. With the separation of the electroweak interaction into the weak (nuclear) force and the electromagnetic force, the quark epoch began until the expanding universe had cooled down below the binding energy to allow the formation of pairs and trios of quarks. With this (4th) phase transition at the end of the first second of the universe the hedron epoch began, during which the matter-antimatter equilibrium was, by the further cooling down, broken down and most hedrons (formations of quarks) disappeared. During the next ten seconds the leptons dominated until, again by further cooling down, most of them were destructed and disappeared. After that, protons and neutrons combined into atomic nuclei that formed dense plasma together with electrons and photons at the beginning of the photon epoch. This period lasted for several hundred thousands of years until the protons, neutrons and electrons had combined into the atoms of light elements, mainly hydrogen and helium, and the universe became transparent. From: Steven Weinberg (1977). The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe. Basic Books, New York; Ratra, B. & M.S. Vogeley (2008). The beginning and evolution of the universe. Publ. Astron. Soc. Pac. 120: 235-265.
The chaotic inflation theory was first proposed by Andrei Linde in 1986 and the impact was described in detail by Alan Guth in 2007. A popularized insight is described by Brian Greene (2011). The Hidden Reality: Parallel Universes and the Deep Laws of the Cosmos. Knopf, New York.
The basic characteristic of culture is the exchange of information by means of communication. In most organisms this attribute had developed to some degree via chemical exchange; mainly in vertebrates also via visual and audible clues. The fundamental characteristic of human culture is our language, which has enabled us to express our solidarity, team-spirit and corporate sense in a way of national bonding and religion. Declared supporters of religious or political groups with a respectively ethical or materialistic fundament can be found among many modern scholars. However, while these groups are out for each other’s existence, this sort of clustering is not really relevant to global cooperation. Although it may sound paranoid, even the scientific society is infiltrated by these groups in order to blur facts from interested motives. The leading groups decide by means of money or followed moral, which subjects should be considered to research and which fields are not likely to get that support.
According to David S. Wilson and Edward O. Wilson in their article Rethinking the theoretical foundations of sociobiology (2007) “there is widespread agreement that selection occurs within and among groups, that the balance between levels of selection can itself evolve, and that a major transition occurs when selection within groups is suppressed, enabling selection among groups to dominate the final vector of evolutionary change”. Elaborate models on multilevel selection are found in A. Gardner, A. Grafen (2009). Capturing the superorganism: a formal theory of group adaptation. J. Evol. Biol. 22: 659-671; M. Perc, A. Szolnoki (2010). Coevolutionary games – a mini review. Biosystems 99: 109-125; P.Bijma & M.J. Wade (2008). The joint effect of kin, multilevel selection and indirect genetic effects on response to genetic selection. J. Evol. Biol. 21: 1175-1188.
The eusociality of humans is argued in K.R. Foster, F.L.W. Ratnieks (2005). A new eusocial vertebrate? TRENDS Ecol. Evol. 20: 363-364.
In special relativity the energy/momentum/mass equation: E²=m²c⁴+p²c² relates the energy of an object (E) with its mass and moment (speed). This equation simplifies into the famous E=mc² when the momentum is set equal to zero (p=0). In quantum mechanics the key equation is Schrödinger's wave equation. In 1926 the energy/momentum/mass relation (special relativity) was united with Schrödinger's wave equation (quantum mechanics) obtaining an equation which depends on a square root and has always a dual solution: one positive, in which waves propagate from the past to the future (retarded waves), and one negative, according to which waves propagate backward in time, from the future to the past (advanced waves).
In the 1930s the negative solution was refused as it was considered to be impossible, even though many experimental evidences were supporting it (for example Dirac's neg-electron, Anderson's positron and the discovery of antimatter). Any attempt to integrate quantum mechanics with special relativity always opens the uncomfortable dilemma of waves which move backward in time. The refusal of the negative solution keeps special relativity separated from quantum mechanics. Lately, it was showed that only when advanced waves, which move backward in time, are considered to be real the mysteries of quantum mechanics (such as the dual nature of matter - waves and particles - and nonlocality) become necessary manifestations of the dual nature of waves and time. In 1941 the mathematician Luigi Fantappiè, working on quantum mechanics and special relativity, proposed a mathematical demonstration which shows that the positive solution, which describes waves (and particles) which propagate forward in time, is governed by the law of entropy (dissipation, disorder and death) whereas the negative solution, which describes waves (and particles) which propagate backward in time, is governed by a symmetrical law which Fantappiè named syntropy and which has the following properties: concentration of energy; differentiation; creation of structures; order. Fantappiè noticed that the properties of the law of syntropy are similar to the properties of living systems, arriving at the conclusion that living systems are, in their essence, attracted by the future, and therefore anticipatory systems. From: Vannini, A., 2005. Entropy and syntropy. From mechanical to life science. NeuroQuant.3: 88-110; Di Corpo, U. & A. Vannini, 2010. Advanced Waves and Quantum Mechanics. Syntropy 1: 74-81.

Some We Love, Some We Hate, Some We Eat

2011-09-15T10:28:00.006+02:00

Summary (English)- Hal Herzog wrote a very entertaining study of human-animal relationships. He is a moderate carnivore himself, and that's why it's so hard for him to think straight about vegetarians.

Psycholoog Hal Herzog heeft van zijn hobby een beroep gemaakt: de laatste 20 jaar heeft hij zich verdiept in hoe mensen met dieren omgaan. De enige voorwaarde voor die hobby is: het moet passen in het vakgebied anthrozoology. Dat is niet zo moeilijk, want het is een interdisciplinair vakgebied en het mag in principe over ieder dier gaan. In zijn boek Some we love, some we hate, some we eat wijst Herzog vooral op de inconsistenties in de mens-dier relatie. Zoals de Nederlandse vertaling aangeeft: "We aaien ze, we haten ze, we eten ze. Waarom logisch nadenken over dieren zo lastig is" (1). Die inconsistentie is op zich niet nieuw, maar Herzog deed er jarenlang onderzoek naar, en kan er bovendien zeer onderhoudend over vertellen: interviews, anecdotes, persoonlijke details. Een greep uit de vele onderwerpen:

worden kinderen die dieren mishandelen later gewelddadige criminelen?
Waarom de nazi's van honden hielden en de Joden haatten.
Maken dieren ons gelukkiger en gezonder?
Zijn er modes in honderassen?
Gaan vrouwen anders met dieren om dan mannen?
Hanengevechten (heel hoofdstuk, kennelijk populair in Amerika),
onze verhouding tot vlees: waarom zijn er zo weinig vegetariërs als er meerdere goede argumenten zijn tegen vlees eten? (p190),
vlees-etende vegetariërs (p194)
'meat avoidance and eating disorders: the dark side of vegetarianism' (p197)
waarom de meeste vegetariërs terugkeren tot vlees-eten (p200)
een hoofdstuk over proefdierengebruik in de wetenschap (hoofdstuk 8)
dierenbescherming en huisdierenopvang
de moeilijkheid om de filosofie dat je geen dieren mag doden op een consistente manier in de praktijk te brengen (hoofdstuk 9)
een slothoofdstuk (10) over het carnivore beest in onszelf: waarom we van nature vleeseters zijn, en dat er zo weinig vegetariërs zijn
dat vooral vrouwen vegetariër zijn
dat de meeste vegetariërs weer vlees gaan eten

De belangrijkste reden dat ik blog over dit boek is dat Herzog ondanks dat hij zich steeds baseert op wetenschappelijk onderzoek, en correcte -soms positieve- feiten over vegetarisme naar voren brengt, er toch een negatief beeld van vegetariërs naar voren komt. Maar het is niet beargumenteerde kritiek op het vegetarisme. Hij veroordeelt vegetarisme niet expliciet. Het ligt veel subtieler. Hij is er niet op uit om vegetarisme te ondermijnen, ook al geeft hij toe dat hij vlees lekker vindt en vlees eet (7). Hij is wel kritisch over hoe de bioindustrie omgaat met dieren. Hij noemt in het kort vier hoofdargumenten vóór vegetarisme en noemt de argumenten zelfs overtuigend! (p.191). En hij rapporteert ook over positieve psychologische eigenschappen van vegetariërs uit eigen onderzoek! (p.197).

In de eerste helft van het boek merk je er niets van. Het begon met een vreemde woordkeus in de paragraaf: 'the dark side of vegetarianism'. Die woorden gebruik je niet als je neutraal of positief staat tegenover het vegetarisme. Die 'dark side' gaat alleen over Amerikaanse pubers die obsessief willen afvallen (anorexia, 6) door middel van een vegetarisch dieet. Anorexia is geen gevolg van het vegetarisme, maar van een obsessieve stoornis om af te vallen. Vele van dit soort voorbeelden die Herzog opvoert lijken een -onbewuste- rechtvaardiging voor zijn eigen carnivore levenswijze. Het lijkt alsof hij zichzelf gerust probeert te stellen met het idee dat vegetarisme ook 'schaduwkanten' heeft en dat de carnivore levenswijze weldoordacht kan zijn. Zelfrechtvaardiging dus. Opvallend is de keuze van claims die hij probeert te onderbouwen: vegetarisme is vooral iets van vrouwen(!) en pubers; de meeste vegetariërs eten stiekem vlees; de meeste vegetariërs zijn er mee opgehouden en weer overgestapt op een carnivoor dieet (8); vegetarisme is een modeverschijnsel (fashionable -especially among youg people); vlees eten is eigenlijk heel natuurlijk, het vlees eten zit in onze natuur. Animal activists worden geassocieerd met 'moral absolutism' (p.243) en later wordt een link gelegd tussen 'moral absolutism' en terrorisme! (p.248). Hoe subtiel is de verborgen boodschap als Herzog vertelt dat hij een uitnodiging van een ex-vegetariër om bij haar te komen eten heeft geaccepteerd en wist dat er vlees op het menu stond? En wat wil hij met de mededeling dat een ex-vegetariër nu rauw vlees eet bij het ontbijt? Gewoon een aardigheidje?

Als ik deze subtiele dingen gezien heb, gaan me meer dingen opvallen: subtiele en minder subtiele details die hij selecteert uit interviews: dierenactivisme en vegetarisme is slecht voor je relaties en je huwelijk (p245); een moreel hoogstaand leven is een psychologische last (p.246); Hitler was een vegetariër (p.59). Herzog concludeert hij dat de bioindustrie, proefdiergebruik, dierentuinen, dieren houden voor hun bont volgens twee ethische theorieën immoreel is (p.253), maar vervolgens legt hij uit hoe moeilijk het is een grens te trekken welke diersoorten pijn kunnen voelen en bescherming verdienen en welke niet (kwallen, koralen?). En daardoor komt het immorele weer op losse schroeven te staan.

Volgens mij beinvloeden deze persoonlijke gevoelens zijn wetenschappelijke vraagstelling en conclusie's: "polls consistently show that between 97% and 99% of Americans sometimes eat flesh' (p.191). Nu, het is wel een heel groot verschil of je 1x per week een klein stukje -biologisch- vlees eet of 7x per week 3x per dag grote stukken vlees! (of de keuze maakt als 70-jarige om onbeperkt spareribs te eten in een restaurant!). Dat percentage van slechts 1% - 3% is in absolute aantallen 6 - 8 miljoen volwassen vegetariërs in Amerika! (5)! Maar Herzog noemt géén absolute aantallen! Als je het zou uitdrukken in absolute aantallen krijg je veel duidelijker en realistischer beeld dan als percentage. Is het toeval dat hij het zo uitdrukt? Maar wetenschap vereist nauwkeurigheid, duidelijkheid en onbevooroordeeldheid.

Herzog onderzoekt niet de psyche van de vleeseter, zoals de Radboud Universiteit en de Universiteit van Tilburg probeerden te doen (2). Herzog is psycholoog dus het zou allemaal passen in zijn boek. Herzog produceert feiten die geruststellend zijn voor vlees eters zoals hij zelf. Vleeseters die op de hoogte zijn van goede argumenten voor vegetarisme. Geen wonder dat Herzog een heel hoofdstuk besteedt aan inconsistenties van morele opvattingen en gedrag. Die inconsistenties zijn niet alleen typerend voor hemzelf, maar misschien wel voor een groot deel van de mensheid. Die inconsistenties zijn eigenlijk de rode draad door het hele boek. Mijn vraag is echter: accepteer je die inconsistentie? of wil je die juist zoveel mogelijk verkleinen? Eerlijkheidshalve moet ik vermelden dat Herzog is gestopt met sportvisserij, geen kalfsvlees meer eet, de eieren koopt bij de lokale boer en het duurdere 'vrije uitloop' kippevlees kiest (p.279).

Tot slot:
Het positieve van het boek is dat het een vlotte, journalistieke schrijfstijl heeft en dat Herzog zijn verhaal op eigen onderzoek baseert maar ook vaak de mening vraagt van collega's en anderen.
Het nadeel is dat het een typisch Amerikaans boek is met uitsluitend (?) Amerikaanse voorbeelden. In wikipedia (4) en in de wetenschap is zoiets verboden omdat het suggereert dat het voor de hele wereld geldt. Nog een klacht: uitgevers houden niet van boeken! Dit boek heeft géén index! Hoe bestaat het: een papieren boek zonder index. Je kunt niet electronisch zoeken in een papieren boek. Daar tegenover staat dat de hoofdstukken in duidelijke paragrafen zijn onderverdeeld. Nog één ding: het boek heeft géén illustratie's. Herzog probeert met woorden uit te leggen wat duizend maal beter met een simpel diagram had gekund. De uitgever had zojuist de tekenaar ontslagen? Nog één opmerking: er zijn wel genummerde noten aan het eind van het boek, maar de noten staan niet in de tekst aangegeven. Pas later had ik door dat de nummering van de eindnoten paginanummering is. Dat had er wel bij mogen staan.

Wanneer U een evenwichtig beeld wilt hebben van mens-dier relatie's moet U naast Herzog ook boeken lezen zoals die van Melanie Joy: Why we love dogs, eat pigs, and wear cows. Zij geeft een analyse van de vleeseter (carnist).

Noten

Hal Herzog We aaien ze, we haten ze, we eten ze. Waarom logisch nadenken over dieren zo lastig is" (Uitgeverij Ten Have)
"Vleeseters zijn egoïstischer en minder sociaal dan vegetariërs" en "Denken aan vlees maakt mensen asociaal en eenzaam". Ondertussen blijkt er gefraudeerd te zijn door Diederik Stapel. Hij is nu op non-actief gesteld. Roos Vonk had samengewerkt met Diederik Stapel en had de resultaten van Stapel blindelings vertrouwd (omdat ze in de lijn van de verwachting lagen!). Door deze affaire heeft het onderzoek naar de psychologie van de vleeseter een behoorlijke imago schade opgelopen: koren op de molen van de vleeseter. Het zal een tijd duren voordat dat hersteld is. Roos Vonk heeft erkend dat ze fouten heeft gemaakt (in het programma Pauw en Witteman), maar op mij kwam ze naïef over. Ik kan boeken van Roos Vonk nu niet meer aanbevelen (helaas). Misschien een apart blog over Roos Vonk.
Interview met Hal Herzog:
"The fact is, very few people are vegetarians; even most vegetarians eat meat.
the fact is, the campaign for moralized meat has been a failure.
...
And, by the way, I think that the argument against eating meat is very strong.
...
I think the fact is that we're natural meat-eaters. And a lot of my vegetarian friends don't like that. But it's our biology and our evolutionary heritage. It's tough to fight that. That doesn't mean you shouldn't fight it. But most people lose that balance. And two-thirds of vegetarians eventually resume eating meat.
...
Did you struggle with these issues yourself? Did you go through a vegetarian phase?
I never did that. I still struggle with cat ownership."
Wikipedia geeft in die gevallen een waarschuwing: "The examples and perspective in this section deal primarily with the United States and do not represent a worldwide view of the subject."
Volgens deze bron die Herzog ook in de noten vermeldt. Maar het klinkt toch heel anders als je zegt: Adults in the United States Who Never Eat Meat: 8% Total. (Ze bedoelen vlees behalve vis/zeevoedsel, kip, eieren, melk). Het is maar net hoe en wat je verteld!!!
Recentelijk poneerde Simon Baron-Cohen dat anorexia niet een eetstoornis is, maar dat de eetstoornis een symptoom is van gebrek aan empathie, dat kenmerkend is voor autisme (p.155 The Science of Evil.) Vegetarisme is dus al helemaal geen oorzaak van anorexia.
In een Volkskrant interview zegt Herzog: "'Ik eet vlees en daar voel ik me niet schuldig over." Hij zou zich wel schuldig moeten voelen.
Volkskrant columnist Maarten Keulemans schrijft dat hij zelf vijftien jaar vegetariër is geweest! (Volkskrant 16 april 2011) Waarom is hij opgehouden?

Hoezo Klimaatverandering? Pier Vellinga

2011-09-14T09:00:00.006+02:00

Ik heb veel plezier gehad aan dit kleine, nuttige boekje. Het is klein (150 pagina's), maar ik wil ook geen klimaat-expert worden. Ik hoef niet ieder detail te weten. Ik wil de hoofdlijnen. Ik wil de argumenten van de klimaat-sceptici weerlegd zien door een expert. En ik wil weten waar de wetenschappelijke ontwikkelingen naar toe gaan. De aanpak van Pier Vellinga is zeer verfrissend, omdat hij de onzekerheden van de klimaatwetenschap, dwz de echte onzekerheden, dus niet de onzekerheden die in de media voorkomen, bespreekt. Moedig. Verdient navolging (evolutiebiologie!). Ik vind het boek iets beter dan het aardige boekje van Erwin Kroll, omdat het gezaghebbender is. Vellinga zit in allerlei klimaatcommissies en doet aanbevelingen en neemt politieke iniatieven. En dat merk je in het boek. Aanbevolen.

Noten
- Erwin Kroll’s ‘Een warme wereld‘ (blog 8 feb 2008)
- Paradiso-lezing over klimaat door Pier Vellinga (blog 3 feb 2008)
- Blog van Marcel Crok over dit boek

Bericht:

Studium generale lezingen Jelle Reumer:

Evolutie van de gewervelden.
Een nieuw paradigma in de evolutiebiologie
(er zijn al 2 lezingen gehouden, er volgen nog 2 op dinsdag 20 en 27 september)

Twee koffie met koolmees aub

2011-09-13T14:49:00.001+02:00

Koffie met koolmees aub

De leukste opening na een lange blogvakantie: zitten we koffie te drinken bij een eenvoudig koffie-etablissement aan de rand van de Hilversumse hei, komt er een koolmees brutaal op je tafel zitten. "Ze eten zelfs uit je hand" zegt een vaste bezoeker. "Nou, ik vind dit al heel bijzonder!" antwoord ik. Thuis hebben we merels die bijna rozijnen uit je hand eten. Maar koolmezen had ik nog niet meegemaakt. We hadden zojuist moeten schuilen voor een stevige stortbui en de zon brak weer door, maar mijn dag kon niet meer stuk. Heeft U ook wel eens zo'n spirituele ervaring gehad? Alsof je heel even verkeert in een paradijselijke wereld waar de dieren geen angst voor elkaar en voor de mens hebben?

Wat Bleker nog niet vernietigd heeft:

2011-07-30T13:10:00.013+02:00

Dit waren nog een paar fotootjes van mijn voorjaarsvakantie in mei.

5 juli 2011

Het is gelukt om de drie jongen samen met vader op de foto te krijgen. Dit zijn jongen van het tweede nest dit jaar. Ondertussen is het derde nest al weer uitgevlogen. Petje af voor dit hardwerkende stel! Onvermoeibaar wordt er voedsel aangedragen door het mannetje. Een bewonderenswaardig altruisme. Het voedsel in je snavel, maar niet doorslikken, en in plaats daarvan weggeven aan je jongen. De jongen krijgen een goede start in het leven met zo'n vader. Het gedrag van de jongen past er ook bij: ze zijn 1 - 2 weken na het uitvliegen volkomen passief. Ze laten zich voeren ook al ligt er een appel voor hun neus (foto). Maar er is een duidelijk omschakelpunt: de jongen van het vorige nest worden niet meer gevoerd als de jongen van het nieuwe nest gevoerd moeten worden. Ik heb het vrouwtje zelfs een jong van het vorige nest zien wegjagen. Met een beetje geluk (geen last van katten of eksters) kan één merelpaartje wel 10 jongen per jaar grootbrengen. Dat kan alleen als beide ouders behoorlijk investeren in de jongen.
Er lijkt een taakverdeling: het vrouwtje broedt, het mannetje voert de jongen. Ik heb het vrouwtje nooit jongen zien voeren. Door die taakverdeling kan er een overlap zijn: terwijl vader nog met het voederen der jongen bezig is (laatste week), zit moeder alweer te broeden op het volgende legsel.

Het moge duidelijk zijn dat paartjes die zich het meest intensief voor hun jongen in zetten, zeg maar de meest fanatieke, de meeste nakomelingen voortbrengen en dat de paartjes die het wat rustiger aan doen minder nakomelingen op de wereld zetten. Is 4 nesten per jaar een optie? Een aantal voorwaarden: vroeg in het seizoen beginnen, de jongen moeten dan wel in korte tijd zelfstandig zijn, ouders moeten rui uitstellen, er moet voldoende voedsel zijn. Een flexibele stategie zou zijn: alleen aan een vierde nest beginnen, als de voorgaande niet succesvol waren.

Deze foto's ter afsluiting. In de maand augustus gaat dit blog 'dicht'. Dus als U nog wat wil zeggen, doe het dit weekend...

Je hoeft geen vlees te eten om heel groot te worden

2011-07-18T12:00:00.005+02:00

Bij niet-biologen bestaat nog wel eens het idee dat vlees gezond is en als je groot en sterk wilt worden je veel vlees moet eten. Maar, je hoeft geen vlees te eten om heel groot te worden. Dat concludeer ik uit het artikel 'Dinosaurs: Rise of the titans' in de Nature van 14 juli. Ik ga niet het hele artikel samenvatten, maar licht er één aspect uit: voedsel.

De Sauropoden (dinosauriërs) waren de grootste landdieren ooit. De grootste bereikten een gewicht van 100.000 kilo. Hun verre voorouders waren kleine beestjes van 7-8 kilo. Dat is al opmerkelijk genoeg. Nog opmerkelijker is dat ze oorspronkelijk carnivoor waren en geleidelijk in de loop van miljoenen jaren via omnivoor evolueerden tot planteneters. De beslissende factor in de evolutie naar grotere lichaamsgrootte was de overgang naar plantaardig voedsel. Een carnivore dinosaurier met een gewicht van 100.000 kilo zou nooit voldoende vlees te pakken kunnen krijgen om aan zijn dagelijkse behoefte te voldoen, schrijft het artikel. (een beest van 100.000 kilo zou nooit hard kunnen rennen om een prooidier te pakken). Maar het waren ook geen graseters. Ze stonden temidden van bomen en ontdeden de bomen van hun bladeren, terwijl ze eerder hun lange nek bewogen dan hun massieve poten. Ook hun gebit veranderde van een carnivoor gebit via een omnivoor gebit in een herbivoor gebit.

De carnivore Tyrannosaurus rex kwam niet verder dan 6.000 - 8.000 kilo.

Vergelijk hedendaagse grote herbivore dieren: olifant, nijlpaard, giraffe. De Sauropoden zou je kunnen zien als een kruising tussen olifant en giraffe.

Het artikel vertelt niets over de ecologie, maar ik voorspel dat ze leefden in warme gebieden met snelgroeiende loofbomen, en vooral zeer uitgestrekte wouden.

Je hoeft geen vlees te eten om heel groot te worden! Alléén vegetariërs kunnen echt groot worden!

bron: Dinosaurs: Rise of the titans, Fredric Heeren, News Feature Nature 13 July 2011

Bas Haring over de inefficiëntie van fotosynthese (4)

2011-07-16T10:42:00.007+02:00

Tot mijn grote verbazing vond ik in Science 13 mei 2011 een prachtig overzichtsartikel (1) dat de energie efficiëntie van fotosysnthese en zonnepanelen op een veel betere en wetenschappelijk verantwoorde manier vergelijkt, dan ik in mijn vorige 3 blogs heb gedaan! Maar ik vond er ook evolutionaire aspecten in terug die geheel overeenkwamen met wat ik eerder had geblogd.

energie uit zonlicht
De bedoeling van het artikel is om energie omzettingen te vergelijken in de context van het wereld energie probleem. Welke methode haalt de meeste energie uit zonlicht? Een zeer actuele vraag. Maar in plaats van de naïeve manier van vergelijken van Bas Haring, legt het artikel uit waarom hier appels met peren vergeleken worden, en hoe het beter kan. Fotocellen slaan géén energie op, terwijl planten de zonne-energie opslaan in energierijke chemische verbindingen die ze vervolgens gebruiken om te leven, te groeien en zich voort te planten (dat had ik ook al opgemerkt).

eerlijke vergelijking
Het aardige van het artikel is dat het komt met een 'eerlijke' vergelijking: zonlicht gebruiken om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Want water splitsten kan zowel technisch als biologisch. Bij fotosynthese is dit zelfs standaard. Bij de technologische methode moet een fotocel gekoppeld worden met electrolyse. Dat soort technische systemen komen tot een netto efficiëntie van 11%. Natuurlijke fotosynthese heeft onder optimale condities een quantum efficiëntie van bijna 100%! Dit was al in 1974 bekend! Dat wist ik niet toen ik mijn eerste blog over dit onderwerp schreef. Echter als je meet wat er gedurende een jaar aan biomassa wordt geproduceerd onder vergelijkbare omstandigheden als zonnecellen, dan kom je tot niet meer dan 1% voor planten en 3% voor algen (2). Dit kan oplopen tot 7% als je je beperkt tot de groeifase van de plant. Planten groeien niet het hele jaar. De technische systemen winnen het. Hoe groot het verschil is hangt dus af van hoe en wat je meet.

CO2
De auteurs hebben ook een theoretisch maximum efficiëntie voor fotosynthese berekend. Ze komen tot 12%. Dit maximum kan benadert worden door CO2 gehalte van de lucht op te voeren! Dat zijn dus uitsluitend omgevingsfactoren. Dit gebeurt -zoals bekend- door mondiale industriële CO2 uitstoot en staat bekend als klimaatopwarming. Zie mijn blog: Hoe rekbaar is onze planeet? (2). Over dwarsverbanden gesproken!

fine-tunen
Zeer interessant: de efficiëntie van fotosynthese kan verder opgevoerd worden met het fine-tunen (3) van de pigmenten die licht opvangen, waardoor je de efficiëntie kunt verdubbelen! Ook kun je door kunstmatige selectie van de planten de biobrandstofproductie verhogen. Evolutie heeft dat nooit gedaan. De mens ook niet. Wel heeft selectie gedurende duizenden jaren voor hogere voedselproductie in de landbouw succes gehad. Maar zelfs selectie op maximale voedselproductie is niet synoniem met maximale fotosynthese. Selecteren voor voedselproductie is wat anders dan selecteren voor biobrandstof. Er zijn nog meer fascinerende methodes om fotosynthese te verbeteren, zoals synthetische biologie (genetic engineering).

doelen
Het artikel is erg leerzaam en het doet je nog eens goed beseffen dat evolutie 'andere doelen nastreeft' dan de mens in de landbouw en biobrandstofproductie. En daardoor ga je ook begrijpen dat je efficiënties van natuurlijke fotosynthese kunt verhogen, zonder dat dat betekent dat de efficiëntie in zijn oorspronkelijke context in absolute zin laag genoemd mag worden. De bottomline is: efficiënties vergelijken zonder de definitie er in te betrekken is naïef en betekenisloos.

Noten

Robert E. Blankenship et al (2011) Comparing Photosynthetic and Photovoltaic Efficiencies and Recognizing the Potential for Improvement, Science 13 mei 2011
Definitie: "the energy efficiency of photosynthesis is defined as the energy content (heat of combustion of glucose to CO₂ and liquid H₂O at STP) of the biomass that can be harvested annually divided by the annual solar irradiance over the same area." (STP = standard temperature and pressure). Deze definitie (biomassa) maakt fotosynthese niet echt vergelijkbaar met zonnecellen, lijkt mij zo. Men zou zuurstof productie als maatstaf kunnen nemen. (zondag 17 jul)
Dit geeft fantastische argumenten tegen intelligent design van fotosynthese! Een onderwerp voor een volgend blog!

Hoe rekbaar is onze planeet? (2)

2011-07-14T15:14:00.007+02:00

In mijn vorige blog besprak ik Hoe rekbaar is onze planeet? van John van Rhijn. Het is een uitstekend boek, maar het klimaat wordt sterk onderbelicht. Hij vindt dat het klimaatprobleem veel te veel aandacht krijgt en vindt het niet grootste probleem van onze tijd.
Dat de verhoging van het CO2 gehalte van de atmosfeer onverwachtse effecten op de biosfeer heeft, blijkt uit een publicatie in Nature vandaag waarin geconcludeerd wordt:

"that elevated CO₂ stimulated N₂O emissions by 18.8%, and that CH₄ emissions from wetlands increased by 13.2% and from rice paddies by as much as 43.4%."

Het blijkt dat verhoging van CO₂ gehalte van de atmosfeer leidt tot een verhoogde CO₂ opname door planten, met als gevolg verhoogd bodemactiviteit, met als gevolg een hogere methaan CH₄ en stikstofoxide N₂O (lachgas) uitstoot uit de bodem. Methaan en stikstofoxide zijn pas echte broeikasgassen: methaan heeft een 25x zo sterk effect en stikstofoxide is zelfs 300x zo sterk als CO₂. Dit zijn zijn effecten die je niet mag verwaarlozen. Het is positieve feedback in het klimaatsysteeem. Het klimaatprobleem kun je en mag je wetenschappelijk en ecologisch gezien niet verwaarlozen. En het klimaatprobleem heeft weer effect op het wereldvoedselprobleem. etc.

Terugkomend op het boek van Johan van Rhijn: of Al Gore nu in een SUV rijdt of niet, klimaatopwarming is en blijft een reëel probleem dat verweven is met alle ander problemen die van Rhijn in zijn boek noemt (wereldbevolking, economie, voedsel, ecosystemen). Die plantjes en bacteriën weten toch niet of Al Gore in een SUV rijdt?

bron: Alexander Knohl & Edzo Veldkamp: Global change: Indirect feedbacks to rising CO2, Nature News and Views 14 Jul 2011.

Hoe rekbaar is onze planeet?

2011-07-12T14:24:00.013+02:00

Johan van Rhijn:
Hoe rekbaar is onze planeet?
Feiten en fictie over de draagkracht van de natuur

De wereldbevolking groeit exponentieel: in minder dan 6 generaties is de wereld bevolking 7 maal zo groot geworden: van 1 miljard in 1800 naar 7 miljard in 2000. Tijd om eens na te denken over de vraag: hoe rekbaar is onze planeet? Kan de planeet 7 miljard, 8 miljard, 9 miljard mensen voeden? Voedsel, landbouw en populatiedynamica vallen onder de biologie, dus een bioloog kan daar iets over zeggen. Johan van Rhijn doceerde tot aan zijn pensioen Milieu- en Natuurwetenschappen aan de Open Universiteit. Hij heeft een leesbaar, onderhoudend boekje geschreven over 'feiten en fictie over de draagkracht van de natuur'. Belangrijke hoofdstukken zijn: 2: Draagkracht, en 13: Duurzaamheid. Het is een ideaal boek om in de zomervakantie te lezen. Het is ook een persoonlijk boek geworden: van Rhijn vertelt bv in het laatste hoofdstuk wat hij allemaal te danken heeft aan zijn ouders (=de vorige generatie). Zijn ouders hebben in hem geïnvesteerd. Daardoor kon hij doen wat hij heeft gedaan. De symbolische betekenis: iedere generatie doet iets met de aarde en geeft de aarde door aan de volgende generatie (in iets gewijzigde vorm: iets minder vis in de zee; iets minder bos, iets minder fossiele brandstofen, iets meer mensen en iets warmer).

Ik haal er één plaatje uit in verband met de efficiëntie van de fotosynthese:

Ieder blok is kleiner dan het onderliggende blok. Noodzakelijkerwijs. Ieder blok is ongeveer 10% van het onderliggende blok (een vuistregel). De figuur is dus niet op schaal getekend. De Planteneters zouden immers maar 10% mogen zijn, en de Predatoren maar 1% en de Toppredatoren maar 0,1% en de Top-Top-Predatoren maar 0,01% van het onderste blok Planten. En: de eigenlijke onderste laag die niet in de figuur staat is: ... de zonne-energie! (nou ja, het zonnetje staat ingetekend, maar staat bovenaan...). Hoe groot die onderste zonne laag is, hangt van een aantal definities af. Stelt U zich zelf de aangepaste figuur voor. Het boek rekent uit hoeveel mensen op de aarde kunnen leven. Om het spannend te houden zal ik dat niet verklappen.

energieverlies
Nu: de efficiëntie van energieomzettingen: de hele voedselpyramide is gebaseerd op fotosynthese. Die legt een bepaalde hoeveelheid energie vast. Die energie kan benut worden door de volgende laag. Maar nooit 100%. Er gaat altijd energie verloren. Ik vermoed dat dit uiteindelijk te maken heeft met de wetten van de thermodynamica. Bij energieomzettingen komt er bijvoorbeeld warmte vrij die niet meer is terug te winnen, en irreversibel verloren gaat. Het heelal in. Wat ook de efficiëntie van de fotosynthese is bij het vastleggen van zonne-energie, er gaat energie verloren omdat planten zelf een metabolisme hebben (chemische omzettingen). Hetzelfde geldt des te meer voor grazers en predatoren (warmte productie). De voedselpyramide lekt energie. Dus: is inefficiënt. Een deel van die inefficiëntie ligt in de fysica en is niet biologisch van aard. Een ecoloog kan waarnemingen in de natuur doen naar de lagen van de voedselpyramide. Maar we hebben een fysicus nodig om te berekenen wat de theoretisch maximale efficiëntie is waarmee energie van laag tot laag doorgegeven kan worden. En dat heeft natuurlijke giga consequenties voor alles en iedereen...

klimaat
Tenslotte nog een kritiekje. Van Rhijn maakt een opmerking over Al Gore, de goeroe en profeet van de klimaatopwarming, die je alleen van klimaatsceptici zou verwachten. Onder het kopje 'Het klimaat als hype' (!) schrijft hij: 'Al Gore vliegend van de ene naar de andere uithoek op de aarde, of rijdend in een SUV. Kennelijk is er weinig mis met zo'n levensstijl. (...) De ecologische voetafdruk van Al Gore is nogal omvangrijk.' (p.141). Mijn mond viel open van verbazing! Wat een kinderachtige opmerking! Het is precies hetzelfde als tegen de agent zeggen die je bekeurt voor te hard rijden: maar U reed zelf ook te hard! Kennelijk is er helemaal niets mis met te hard rijden! Deze snelheidsovertreding heeft de bedoeling om een groot aantal andere snelheidsovertredingen te voorkomen. Al Gore wilde met een beetje extra CO2 uitstoot proberen de wereldwijde CO2 uitstoot naar beneden om te buigen. Als dat lukt is zijn extra CO2 uitstoot toch zondermeer te rechtvaardigen. Ergens verderop erkent hij wel dat er zoiets als 'een klimaatprobleem' bestaat (pag. 200), maar het hele klimaatprobleem blijft een zwak punt in dit boek. En dat is jammer, want daardoor mist van Rhijn de wisselwerking tussen klimaat en ecosystemen. En daar is ondertussen al heel wat literatuur over verschenen. Dat was eigenlijk het enige kritiekpunt dat de moeite van het vermelden waard was.

Het boek is zeer goed te volgen voor niet-biologen. Voor biologen hangt het er van af hoe goed je ingelezen bent of je iets nieuws leert. Lees ze!

PS: wat is de ecologische voetafdruk van dit boek? Gelukkig heeft het boek een Forest Stewardship Council keurmerk (FSC). U hoeft dus niet al te veel gewetensbezwaren te hebben!

PS: ook over voedselpyramides: De voederconversie van Bas Haring

PS: hier een interview met Johan van Rhijn: mp3 (begint op 1/3 vd uitzending) waarin hij toelicht waarom klimaat niet het belangrijkste probleem is.

Bas Haring over de inefficiëntie van fotosynthese (3)

2011-07-09T15:24:00.003+02:00

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

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.
Editor's Summary: Making photosynthesis tick, Nature 12 April 2000
Roseanne J. Sension (2007) Biophysics: Quantum path to photosynthesis, News and Views Nature 446, 740-741 (12 April 2007)
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".
Oliver Morton (2007) Eating the Sun, p.112. (Schrijft gedetailleerd over de geschiedenis van het wetenschappelijk onderzoek naar fotosynthese)
Vaclav Smil (2008) Energy in Nature and Society. MIT. (Pittig en grondig met veel data over alle aspecten van energie.)
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).
Deze eye-opener is afkomstig van de evolutiebioloog George C. Williams.Er zijn duizenden andere inefficiënties te noemen.

Bas Haring over de inefficiëntie van fotosynthese (2)

2011-07-06T13:44:00.006+02:00

In mijn vorige blog betoogde ik dat Bas Haring appels met peren aan het vergelijken was toen hij de efficiëntie van fotosynthese met die van zonnecellen vergeleek. De enige overeenkomst tussen beide is dat ze iets doen met licht. Het belangrijkste verschil is dat planten koolstofverbindingen en zuurstof produceren, terwijl zonnecellen electriciteit produceren. Het grootste probleem met de vergelijking is dat Bas Haring fotosynthese met een technologisch-economische maatstaf meet.

theoretisch maximum
Een belangrijk begrip ontbrak in mijn vorige post: de theoretisch maximum effciëntie van fotosynthese. Dit theoretisch maximum wordt bepaald door fysiche natuurwetten. Daardoor is de maximaal haalbare efficiëntie altijd lager dan 100%. Het maximum haalbare is op verschillende manieren te berekenen. Ik geef de gegevens uit bron (1) in een tabel:

	C3 planten	C4 planten
limiet	4,6% (= 100%)	6% (=100%)
veld	3,5% (= 76%)	4,3% (=71%)
seizoen	2,4% (= 52%)	3,4% (=56%)

Als we het theoretisch maximum op 100% stellen, halen planten op korte termijn een fotosynthetische efficiëntie van 76% en 71% van het theoretisch maximum en over het hele seizoen 52% en 56% van het theoretisch maximum. Dat is dus helemaal niet slecht. Het is immers niet zinnig om 100% energie efficiëntie als maatstaf te nemen als dat fysisch helemaal niet kan. Evolutie (mutatie en selectie) kan nooit hoger komen dan wat de fysische wetten aan beperking opleggen. Een olifant kan niet vliegen. Dat ligt niet aan evolutie, maar aan de wetten van de fysica.

definitie
Er zijn andere definities van theoretisch maximum efficiëntie. Bron (2) vergelijkt de energie inhoud van de gebruikte fotonen met de energie inhoud van de geproduceerde koolstofverbinding en komt tot een theoretisch maximum van 27%. De aannames zijn: (1) alle fotonen worden geabsorbeerd door het blad, (2) ieder foton dat geabsorbeerd is wordt gebruikt voor fotosynthetische reactie, (3) de plant gebruikt alle energie voor het opbouwen van biomassa en geen energie om zichzelf in stand te houden. Dit is natuurlijk in de praktijk onrealistisch. Als je met realistische omstandigheden rekening houdt kom je op een efficiëntie van 10% volgens deze bron.

eerlijk
Natuurlijk, als je zonnecellen en fotosynthese op een eerlijke manier wilt vergelijken moet je óók de efficiëntie van zonnecellen als percentage van het maximaal haalbare uitdrukken. Dat is duidelijk. Mijn punt hier is dat een vergelijking met de theoretische limiet veel zinniger is dan de 1% efficiëntie van Bas Haring die hij met niets zinnigs vergelijkt. Er is een groot verschil met zonnecellen. Bij zonnecellen wordt bijvoorbeeld géén energie verbruikt om de zonnecel in stand te houden. De zin en onzin van vergelijkingen hangt af van de definitie van theoretisch maximum en hoe de efficiëntie in de praktijk gedefinieerd wordt.

evolutie
In de evolutietheorie telt reproductief succes: het aantal nakomelingen dat een individu produceert. Fotosynthese, en zelfs groeisnelheid, is maar één factor in het geheel. Fotosynthese is wel een belangrijke factor in de plantenwereld. Maar er zijn duizenden andere factoren die reproductief succes mede bepalen. Evolutionair gezien heb je niets aan fotosynthese als je je niet voortplant. Je mag dus niet verwachten dat fotosynthese gemaximaliseerd is.

bronnen:

IDENTIFYING AND MANIPULATING DETERMINANTS OF PHOTOSYNTHATE PRODUCTION AND PARTITIONING, United States Department of Agriculture (USDA), April 1, 2011
Krassen Dimitrov (2007) GreenFuel Technologies: A Case Study for Industrial Photosynthetic Energy Capture.

Bas Haring over de inefficiëntie van fotosynthese

2011-07-04T09:33:00.008+02:00

Bladeren geven donkere schaduw:
wordt alle licht gebruikt voor fotosynthese?

In zijn column in de Volkskrant van zaterdag schreef Bas Haring over zijn ontdekking dat de efficiëntie van fotosynthese slechts één procent was. Verbazingwekkend volgens hem, dat een proces waarvan al het leven op aarde afhankelijk is, zo'n lage efficiëntie heeft. Zonnecellen, daarentegen halen met gemak 10%. Hij concludeert dat je daarom voor de productie van energie beter zonnecellen kunt gebruiken dan biobrandstof. Hij besluit met: "Als het leven zoals we dat kennen allemaal berust op een proces met een efficiëntie van 1%, en er bestaat een alternatief dat vele malen efficiënter is, met silicium en staal, is het dan niet denkbaar dat een toekomstige natuur zich daarop baseert?".

efficiëntie
Om te beginnen klopt het getal 1% niet, want een klein beetje onderzoek leert dat de efficiëntie van fotosynthese varieert van 3 - 6% en afhankelijk van de omstandigheden varieert van minimaal 0.1% tot maximaal 8%. Dat ziet er dus al heel anders uit! Maar goed, als je electriciteit wilt produceren, dan winnen zonnecellen het van planten. Geen wonder, want zonnecellen worden gemaakt om zo veel mogelijk electriciteit te produceren. En de huidige zonnecellen doen dat aardig efficiënt. Maar, de electriciteitsopbrengst, is dat een eerlijke vergelijking? Planten zijn niet gemaakt om electriciteit te maken. Planten maken koolstofverbindingen (glucose) en zuurstof van water en CO₂. Volgens die maatstaf winnen planten het van zonnecellen.

biobrandstof
Je kunt je terecht afvragen of biobrandstof (biodiesel) uit planten efficiënt is. Dit zou een zinnige vraag zijn als je bijvoorbeeld auto's met benzinemotor en electromotor vergelijkt. Nog steeds een lastige vergelijking want fossiele brandstoffen (fotosynthetische oorsprong!) zijn er al, die liggen op ons te wachten, en accu's moeten opgeladen worden met door de mens geproduceerde electriciteit. Maar electriciteit en accu's zijn niet te gebruiken voor grote vrachtwagens, vliegtuigen en schepen, want die hebben vloeibare brandstof nodig. Efficiëntie is daar niet van doorslaggevende betekenis.

een toekomst voor robots?
Zijn robots die hun energie uit de zon halen een mogelijke vervanging voor het biologische leven op aarde, omdat zonne-energie efficiënt geoogst kan worden, zoals Haring denkt?
Die robots zouden dan wel gebruik maken van efficiënt gewonnen zonne-energie, maar aangezien Kunstmatige Intelligentie als mislukt beschouwd mag worden (dat geeft hij zelf toe), zouden die die robots dom zijn. Die hebben geen toekomst. Een andere reden is pijnlijk duidelijk geworden bij werkzaamheden in de zwaar beschadigde kerncentrales in Japan. Mensen moesten in hoog radioactieve omgevingen hun werk doen, steeds afgewisseld door collega's om de opgelopen straling tot een minimum te beperken. Als je bedenkt dat Japanse wetenschappers voorop lopen in het maken van speelgoed robots tot levensechte menselijke robots, dan is hun onvermogen om robots te maken die ingezet zouden kunnen worden in die kerncentrales duidelijk gedemonstreerd.
Verder: zonnecellen en robots moeten ook geproduceerd en onderhouden worden en dat kost materialen en energie. Terwijl een plant een totaaloplossing is voor energie, constructie en reproductie van zichzelf. Want fotosynthese levert niet alleen de energie maar ook de bouwstenen (koosltofverbindingen) om een organisme op te bouwen. En zichzelf reproducerende robots zijn al helemaal een gigantische technische uitdaging. De energetische efficiëntie is daarbij helemaal niet de doorslaggevende factor.

artificial photosynthesis
Als je natuurlijke fotosynthese ergens mee kunt vergelijken dan is het met artificial photosynthesis: door de mens gemaakte foto-chemische systemen die met behulp van zonlicht water splitsen en van de H en CO₂ koolstofverbindingen maken. Dit is een eerlijke vergelijking omdat bij zonnecellen maar één beperkende factor een rol speelt: zonlicht. Bij fotosynthese zijn er meerdere beperkende factoren naast zonlicht zoals CO2 en water. Eén fabrikant claimt een 10x hogere efficiëntie ten opzichte van natuurlijke fotosynthese. De vraag is wat de betrouwbaarheid en levensduur van deze 'artificial leaf' is.

creationisten
Ik ben eigenlijk benieuwd hoe creationisten het feit verklaren dat fotosynthese zo inefficiënt is. Vergelijk hun verwerping van junk-DNA. De Schepper is almachtig en alwetend en de schepping is perfect. Ik ben benieuwd wat ze daarvan gaan maken.

evolutie
Eén procent efficiëntie: is dat laag? Kennlijk is die lage fotosynthetische efficiëntie zondermeer voldoende geweest om de aarde in ruimte mate van levende organismen te voorzien: miljoenen soorten en hele ecosystemen (planten, herbivoren, carnivoren) zijn er door mogelijk gemaakt. Het is nog erger: de meerderheid van plantensoorten heeft een C3 fotosynthese systeem wat minder efficiënt is dan C4 fotosynthese. Aan de andere kant zijn er schaduwplanten die heel efficiënt omgaan met weinig licht. Ze doen dat waarschijnlijk veel efficiënter dan zonnecellen. Een aantal aanpassingen aan extreme milieu's: waterplanten (zowel zoet- als zoutwater) die fotosynthese in water uitvoeren, woestijnplanten die fotosynthese uitvoeren bij extreem hoge temperaturen en lichtintensiteit en efficiënt met water omgaan; bergplanten en arctische planten. Er bestaat dus een diversiteit van aanpassingen aan omstandigheden.

Er is nog een belangrijke reden waarom planten geen hogere efficiëntie hebben. Planten zijn geen glucose fabrieken! Ze gebruiken fotosynthese voor groei. Beperkende groeifactoren zijn de beschikbaarheid van bouwstoffen (C, N, S, P, water, mineralen), metabolisme en celdelingsnelheid (kopieren DNA). Zolang een hele serie factoren beperkend zijn heeft een snellere fotosynthese geen zin.
Het lijkt er op dat er een mechanisme bestaat dat fotosynthetische snelheid beperkt wanneer zonlicht boven een bepaalde intensiteit komt ("light saturation point"). Als er voldoende zon is wordt bv. de CO₂ concentratie beperkend. Als je dan het CO₂ gehalte in de lucht verhoogt krijg je een hogere fotosynthetische efficiëntie.
De hamvraag is: waarom zou je efficiënt omgaan met zonlicht als er een overvloed van is? Het zou je fitness niet verhogen ten opzichte van je buurman die minder efficient met zonlicht omgaat.

Eigenlijk zou je grote bewondering moeten hebben voor het feit dat blinde evolutionaire processen zoiets wonderlijks als het benutten van de energie van fotonen afkomstig van de zon hebben uitgevonden en daarmee de basis voor het leven op aarde gelegd hebben.

Bas Haring 'Misschien is er toch wel een toekomst voor robots', Volkskrant Wetenschapskatern zaterdag 2 juli 2011. (Bas Haring is de auteur van een boek over evolutie: Kaas en de Evolutietheorie.)
Vorige blogs: De voederconversie van Bas Haring; Bas Haring. Biodiversiteit. Volkskrant.

5 juli: enige verbeteringen toegevoegd (o.a. 'De hamvraag is...')

Godsdienstvrijheid versus dierenleed

2011-06-28T10:26:00.021+02:00

Via een link kwam ik terecht op de site Debat gemist? Het complete 5 uur durende debat over het wetsvoorstel verbod op onverdoofd slachten van Marianne Thieme (Partij voor de Dieren) in de Tweede Kamer (zie ook tekstweergave). Ik heb het hele debat gevolgd: het was een bijzondere ervaring. Mijn respect voor tweedekamerleden is met sprongen gestegen: het debat duurde tot 4 uur 's nachts! Ik kan me niet herinneren dat ik 's nachts hoefde te werken!
Het voordeel van het volgen van zo'n debat is dat je alles uit de eerste hand hebt, en niet tweede-hands uit de media.

Waar gaat het om?
Marianne Thieme wil de uitzonderingspositie opheffen die islamitische en joodse slagers hebben, nl. dat ze het dier (kip, schaap, koe) niet vooraf hoeven te verdoven voordat ze het de keel doorsnijden om het te laten leegbloeden.
Ze noemen dat 'ritueel slachten'. 'Normaal' slachten betekent in Nederland dat dieren eerst verdoofd worden vóórdat ze gedood worden, om een pijnlijke doodstrijd te voorkomen. Verdoof je niet, dan onderwerp je ze aan bewuste doodstrijd die op kan lopen tot meer dan een minuut. Leegbloeden betekent nl. dat het dier niet onmiddellijk dood is en daarom bij bewustzijn blijft. Bij verdoving vooraf (met een ijzeren pin in de hersenen schieten) zijn ze ook niet onmiddelijk dood, maar zijn ze in ieder geval buiten bewustzijn. En zonder bewustzijn kun je geen pijn ervaren.

Godsdienstvrijheid versus dierenleed?
Een patstelling ontstaat: de christelijke partijen CDA, CU, SGP houden vol dat onverdoofd slachten een religieuze traditie is, en dus betekent het verbod een aantasting van hun -in de grondwet vastgelegde- godsdienstvrijheid. Het zou zelfs om de essentie van het beleven van hun godsdienst gaan. Voorstanders van de nieuwe wet zeggen dat het gaat om vermijdbaar dierenleed en dat godsdienst nooit een reden mag zijn om dieren onnodig te laten lijden. Bovendien staat de grondwet -onder bepaalde voorwaarden- inperkingen toe op de godsdienstvrijheid. Hoe deze impasse te doorbreken?

Loopgravenoorlog
Er ontstaat een loopgravenoorlog. Men betrekt de stellingen en graaft zich steeds dieper in. De christelijke partijen (NB: er zijn géén islamitische of joodse politieke partijen in de tweede kamer) verdedigen godsdienstvrijheid met een felheid alsof het wetsvoorstel de eerste stap is naar een complete afschaffing van de godsdienstvrijheid in Nederland. De Partij voor de Dieren zegt dat in de wet staat dat pijn en stress bij dieren zoveel mogelijk vermeden moet worden, en ritueel slachten is daar al jarenlang een uitzondering op. Voor dieren mag het niet uitmaken wat het geloof van hun slachter is (Ouwehand, PvdD). Geloof mag nooit een vrijbrief zijn om dieren onnodig leed toe te brengen (Dibi, GroenLinks). Hoe kom je hier uit?

Weinig verheffende strategieën
Partijen beginnen zich in te graven en verlagen zich tot benedenmaatse, onverkwikkelijke methodes. De ChristenUnie (mevr. Wiegman-van Meppelen Scheppink) doet een emotioneel oproep door te verwijzen naar 'de pijn' die gevoeld wordt uit de religieuze hoek. 'Pijn' is in dit verband een bijzonder ongelukkige term. Het zijn natuurlijk de dieren waarvan de lichamelijke integriteit aangetast wordt, niet mensen. Perspectief in het oog houden! Nog teleurstellender wordt het wanneer de CU de wetenschappelijke consensus gaat aanvallen, die zegt dat er een brede overeenstemming is onder de wetenschappers dat onverdoofd slachten dieronvriendelijk is. Het is ongelooflijk maar opeens komt er een diepgevoelde anti-wetenschappelijke attitude naar boven: "wetenschap geeft geen zekerheden, maar is een voortdurend debat over omstreden hypotheses" (4:25:46). Het woord "wetenschapsfundamentalisme" wordt letterlijk gebruikt als verwijt. Onthullend hoe er in de CU gedacht wordt over wetenschap! (1).
De SGP (E. Dijkgraaf) doet ook een duit in het zakje: "ontbreken wetenschappelijke consensus over pijn lijden" en "daarom mag niet op basis van fictie zo'n vergaande inperking van godsdienstvrijheid worden doorgevoerd". Fictie! En: "je kan niet onomstotelijk bewijzen dat het wel of niet pijnloos is". Hoe diep kun je zinken? Dat is toch wreed? en onbarmhartig! Hoe gevoelloos! We hebben het hier over levende wezens met een vermogen pijn te voelen (2). Ieder mens begrijpt toch dat het niet prettig is wanneer je bij vol bewustzijn de keel wordt doorgesneden? Wil mevr. Wiegman ook eerst onomstotelijke wetenschappelijk bewijzen zien dat verkrachting schadelijk is, voordat het verboden wordt? Nog een andere weinig verheffende strategie van mevr. Wiegman was medelijden op te wekken door te wijzen op het feit dat joden en moslims minderheden zijn. Dus: zijn zij de zwakkere partij? Mevr. Wiegman vergeet dat die minderheden in bezit zijn van vlijmscherpe messen, terwijl kippen, ~~varkens~~, schapen en koeien doorgaans niet. Die dieren kunnen zichzelf absoluut niet verdedigen. Zij zijn totaal kansloos, weerloos. De dieren zijn de vergeten minderheden.
Van Ormel (CDA) komt met een compromis: dieren mogen 45 seconden lijden ten behoeve van de godsdienstvrijheid. Hij gaf overigens een emotieloos betoog.

Aan de andere kant meldt Thieme dat er verschillende opvattingen zijn binnen de Joodse gemeenschappen over verdoofd slachten. Er bestaan variaties op het thema. Sommige geloofsgemeenschappen staan verdoving toe. Met andere woorden: er bestaat geen religieuze consensus. Tevens komt ze met gezaghebbende organisaties (zoals Kon. Ned. Maatschappij voor Diergeneeskunde) die allemaal rapporteren dat onverdoofd slachten dierenleed veroorzaakt. Het is tragisch dat ze gedwongen is om wetenschappelijk te bewijzen dat onverdoofd slachten dieronvriendelijk is.
Haar medestander is overigens Graus (PVV), iemand met jarenlange praktijk ervaring en die al jaren eerder tevergeefs een dergelijk wetsvoorstel heeft ingediend en principieel spreekt over 'ritueel martelen'.

Wat valt er allemaal onder godsdienstvrijheid?
Het opvallende is dat de christelijke partijen menen dat ze geen redenen hoeven te geven voor godsdienstige opvattingen. Ook niet wanneer ze in conflict komen met een algemeen gedeeld normbesef in de samenleving namenlijk zoveel mogelijk dierenleed vermijden. Ze hoeven geen reden te geven waarom onverdoofd slachten tot godsdienst behoort. Het gaat al 3000 jaar zo. Ze (met name CU) willen niet dat die religieuze voorschriften getoetst worden door overheid of wetgever! Godsdienstvrijheid is dus kennelijk een soort open-einde-regeling: alles mag er onder vallen zonder opgave van redenen. Dit is bizar: dieren moeten onverdoofd geslacht worden omdat dat onder godsdienst valt. En omdat godsdienstvrijheid een grondrecht is, mogen ze dieren onverdoofd slachten. Tot nu toe. Maar waarom moeten dieren onverdoofd geslacht worden: welk hoger doel, moraal of redelijk belang wordt hiermee gediend? Worden gelovigen gelukkig als dieren op die manier aan hun einde komen? Hoe kan een slachtmethode die voor de rest van Nederland verboden is, op eens acceptabel zijn als het in een religieuze context gebeurt? Dit kan niet kloppen.
Als gelovigen geen reden kunnen geven waarom ze onverdoofd moeten slachten, anders dan het een eeuwen oude traditie is, dan hebben ze géén sterk punt.

Tegenstrijdigheid
Opeens zie ik een zeer grote tegenstrijdigheid: de christelijke partijen (met name CU) willen absoluut onomstotelijk wetenschappelijk bewijs dat onverdoofd slachten dierenleed veroorzaakt, terwijl ze zelf geen enkele reden of argument voor religieuze praktijken willen geven! Religieuze voorschriften mogen niet eens getoetst worden! Dit is tegenstrijdig en onacceptabel.

Essentie van godsdienst?
Als onverdoofd slachten werkelijk tot de essentie van de islamitische en joodse geloofsbeleving behoort -zoals gezegd wordt-, waarom zijn joden en moslims dan nooit aanwezig bij de slacht? Het is een ritueel dat uitsluitend door slagers wordt uitgeoefend. Waarom wordt een religieus ritueel zonder gelovigen uitgevoerd? Of omgekeerd: waarom vindt de rituele slacht niet in de synagoge of moskee plaats? Essentieel voor hun geloofsbeleving? Dat is het punt van Graus: de gelovigen hebben zelfs nog nooit gezien hoe een dier geslacht wordt, hoe het tegenspartelt, vecht tegen de dood, en het bloed metershoog tegen de muren opspat. De hele slacht wordt onzichtbaar uitgevoerd voor de gelovige. Het kan dus moeilijk volgehouden worden dat ritueel slachten centraal staat in de praktijk van hun geloofsbeleving.

God
"We spreken over verschillende voorwaarden bij de joodse en islamitische religie" zegt Ormel (CDA). Aangezien Nederlandse christenen niet ritueel slachten, hebben gelovigen in Nederland dus drie verschillende slachtmethodes. Maar als die godsdiensten naar dezelfde God verwijzen, waarom geeft God tegenstrijdige instructies aan de drie Nederlandse godsdiensten? Nog zo een: waarom verbiedt God de joden en moslims varkens te eten en mogen christenen het wel? (3)

Conclusie
In Nederland wordt godsdienstvrijheid over de ruggen van dieren uitgevochten. En dat is tragisch.

Postscript 16:39 uur
"De Tweede Kamer heeft het voorstel aangenomen om onverdoofd ritueel slachten te verbieden. Een meerderheid van 116 leden steunde het wetsvoorstel van de Partij voor de Dieren" (NOS). Er waren 30 tegenstemmers. Gefeliciteerd Partij voor de Dieren! Een historische dag. Een voorbeeld voor andere landen!

Postscript 29 juni
Zie ook dit persbericht van de Partij voor de Dieren.

Noten

Zou de evolutietheorie ook onder 'wetenschapsfundamentalisme' vallen? U kunt hier zoeken op het woord 'wetenschapsfundamentalisme'.
een vermogen pijn te voelen dat ver uitstijgt boven een foetus van een paar maanden.
Varkens hebben geluk gehad: "Waarom heeft de Schepper varkensvlees verboden? Het is bekend dat de Islam het eten van varkensvlees verbiedt en als zonde beschouwt. Voor de praktiserende moslims betekent het feit dat dit verbod niet verder met gedetailleerde redenen is uiteengezet, ... , noch kan hij zeggen dat hij precies weet waarom het verboden is." "De exacte redenen en de diepe wijsheid van 'het waarom" bij het verbod op varkensvlees zijn alleen bekend bij Allah" (Moslimweb)

Herman Philipse over het design argument in ABG

2011-06-22T14:13:00.005+02:00

Filosoof Herman Philipse bespreekt twee boeken over het design argument in de nieuwste Academische Boeken Gids #87. Het eerste boek van Elliott Sober (Evidence and Evolution, 2008) en het tweede is van Sahotra Sarkar (Doubting Darwin? 2007). Het zijn beide wetenschapsfilosofen. Zijn voorkeur gaat uit naar Sober.
Philipse betoogt dat veel biologen van mening zijn dat we pas met de evolutietheorie van Darwin konden afrekenen met het design argument van Paley. Dat dacht ik ook tot een paar jaar geleden. Creationisten vallen eindeloos Darwin aan. Zij zien Darwin als hun grootste vijand. Zo blogde ik: Darwin was niet de eerste die de letterlijke waarheid van de Bijbel ondermijnde (19 apr 2010). Bijbelkritiek is ouder dan Darwin.

Terug naar Philipse: er was ook al iets mis met Paley's design argument vóór Darwin. Paley's argument zegt dat het oog geschapen is (waarom altijd het oog? zijn de labia minora, labia majora niet ontworpen?) Volgens Philipse ligt het probleem hierin:

"Volgens de gebruikelijke definitie van 'God' is God almachtig. Indien hij dus het oog wilde scheppen, is het zeker dat hij daartoe in staat was en het ook deed. (...) het zwakke punt is gelegen in de aanname dat God het oog (...) wilde scheppen. Zo'n hulphypothese over Gods intenties moet steunen op onafhankelijk bewijsmateriaal. Ze kan niet louter worden afgeleid uit het feit dat ogen bestaan. We moeten dus los van de schepping een toegang hebben tot Gods intenties. (...) We kunnen Gods intenties niet achterhalen".

Daarom faalt Paley's design argument. Daar hebben we Darwin niet voor nodig. Tot zover de filosofen Philipse, Sober en Sarkar.

Vraagje
God is per definitie almachtig en indien hij dus het oog wilde scheppen, is het zeker dat hij daartoe in staat was. Is dit een grap? Hebben we onafhankelijk bewijsmateriaal dat God almachtig is? Hebben we los van de schepping toegang tot Gods eigenschappen? Als we dat mogen oplossen door het per definitie aan te nemen, waarom dan nog moeilijk doen over de kwestie of hij het oog wilde scheppen?

Nog een paar vraagjes
Als God in staat was een perfect oog te scheppen, waar komt dan Retinitis pigmentosa vandaan? Het is één van de meest algemene vormen van blindheid en komt wereldwijd voor bij 1 op de 4.000 mensen (bron). Alle oogziekten samen levert wereldwijd 40 miljoen blinde mensen op (bron). Filosofen (en theologen) zijn zo heerlijk abstract! Heeft God het oog 1x bedacht en 4x geschapen? (Adam en Eva). Kennelijk kon of wilde God Adam en Eva niet tegelijkertijd scheppen. Maar de een na de ander.
Filosofen als Paley zijn zo heerlijk abstract: heeft God alléén het oog geschapen of ook de gekruisde oogzenuwen? de blinde vlek? visuele cortex? alle optische illusie's? en zo zijn er nog een paar duizend vragen... zoals zou het een troost zijn voor blinden dat het oog niet door evolutie ontstaan is maar geschapen? Schept God zonder handen? Scheppen zonder handen is dat onderdeel van zijn almacht? Iemand moet die vragen stellen. Er is nooit een degelijke theorie van de schepping geweest.

De rest van ABG
De rest is ook zeer de moeite waard: Hoe slapen dieren? (moeilijker te beantwoorden dan je denkt), Hoe meet je geluk? (ook lastiger dan je denkt), De medicijntestindustrie (een pijnpunt), Mogen we nog vlees eten? (partijdig artikel), Wij zijn meer dan ons brein (ons geheugen zit niet alleen in onze hersenen, maar ook in ons mobieltje!). T.z.t. zullen de artikelen online verschijnen.

Het bedriegelijke optimisme van Wouter Klootwijk en Niels Daan

2011-06-20T11:28:00.023+02:00

links: Niels Daan, rechts: Wouter Klootwijk

Zondag 12 juni was een speciale uitzending van Wouter Klootwijk over haring (info). Citaten uit de uitzending:

Wouter Klootwijk:

"Eigenlijk staat er in de krant bijna altijd dat het heel beroerd gaat met de vis ..." (1)

Niels Daan (visserijbioloog en vriend):

"Dat is helemaal niet zo. Als je een visstand goed beheert, en dat doen ze nu met deze haring, kun je er jarenlang van oogsten." (2)

Klootwijk:

"Er is een oud verhaal van heel vroeger dat er in de Oostzee zo veel haring zwom dat je er een roeispaan rechtop in kon zetten!" (3)

Volgens Niels Daan komen er in de Noorse wateren boven de poolcirkel nog 10 miljoen ton haring voor.

Klootwijk:

"10 miljoen ton haring!?" (4)

"die vissers kunnen in 1 uur 300.000 kilo haring vangen."

Klootwijk:

"Koudwaterharing. Het dreigde mis te gaan met deze vis. 40 jaar geleden waren ze opeens op. De Noren legden de visserij stil. Jarenlang. En de haring kwam terug. En hoe! Het zijn er sensationeel veel. En nu wordt er door de vissers voorzichtig met de levende voorraad omgesprongen, zodat ik over 100 jaar nog altijd gebakken bokking eten kan."
"25 miljard haringen bij Noorwegen. Haringen zat!" (5)

Commentaar

Let op: Klootwijk zegt "heel beroerd gaat met de vis". De vis: dus alle vis. Maar deze uitzending gaat alleen over haring. Misschien staat het 'zo vaak in de krant' omdat er wereldwijd overexploitatie van de visstand bestaat, meneer Klootwijk? Je kunt niet met de Noorse haring bewijzen dat het goed gaat met de vis in het algemeen.
"Als je een visstand goed beheert, kun je er jarenlang van oogsten". Ja, als je het goed beheert! Maar dat is nu juist het probleem, meneer Daan! Dat gaat niet vanzelf! Lees eens wat de visserijbioloog Niels Daan 3 jaar geleden zei:
“Nu, bij zijn afscheid, moet de onderzoeker concluderen dat de visstanden alleen maar verder zijn gedaald. Het gaat slecht met de visserij en met de visstand in de Noordzee“.(20 aug 2008)
Bovendien: "en dat [goed beheren] doen ze met deze haring": ja, met deze haring... en de rest? Wordt de rest ook goed beheerd?
"Er is een oud verhaal". Dat verhaal bevat een kern van waarheid meneer Klootwijk: vroeger was er meer vis. Gek he? Als je even nadenkt, is er helemaal geen reden voor optimisme. Die verhalen van vroeger zouden je aan het denken moeten zetten, meneer Klootwijk. Misschien is de visserijsector niet zo verstandig omgegaan met de natuurlijke rijkdommen in de zee? Daar zou je van kunnen leren! Lees het boek: De onnatuurlijke geschiedenis van de zee van Callum Roberts (2007). Dáár zou je het over moeten hebben op tv.
"1 0 m i l j o e n t o n h a r i n g": Klootwijk herhaalt de uitspraak van Niels Daan met nadruk en verbazing. Hij kan het niet geloven. Zou die verbazing komen omdat hij dacht dat de vissers zo langzamerhand alle grote vispopulaties in de wereldzeeën uitgeroeid hadden? En ze hebben echt nog niet alles uitgeroeid?
Klootwijk krijgt het voor elkaar om in één adem te vertellen dat "40 jaar geleden waren ze opeens op" én tegelijkertijd optimist te blijven! "En toen waren ze opeens op": hoe zou dat nu kunnen? Waar haal je dat optimisme vandaan meneer Klootwijk? Zou de vissererijsector op eens verstandiger geworden zijn? Diezelfde vissers die zo ver gingen dat de populatie op eens instortte? Zou die visserijsector ooit erkennen dat ze in het verleden fouten gemaakt hebben? Dat ze te grote risico's namen? Gaan die vissers zich nu opeens (vrijwillig) houden aan quota? Politici zouden de quota van de visserijbiologen opeens accepteren? Het zou een wonder zijn. Waarom zijn die netten van die Noorse vissers zó groot, dat je er méér mee kunt vangen dan je mee kunt nemen? Inhaligheid misschien?

Conclusie

Optimisme is gevaarlijk want het draagt bij aan het probleem van overexploitatie. Immers, als er miljoenen tonnen haring zijn, waarom zou je dan voorzichtig zijn? Haringen zat! Idem voor alle andere vissen. Als Klootwijk en Daan weet hebben van het probleem van overbevissing, -en dat hebben ze gezien hun eigen uitspraken- dan is hun optimisme ("haringen zat!") misleidend, ja zelfs gewetenloos.
Daan en Klootwijk pretenderen informatieve tv te maken, maar ondertussen is het reclame voor de visserijsector, en het oppoetsen van het imago van de visserijsector. Er is hier sprake van belangenverstrengeling met de visindustrie: de bereidheid om positieve verhalen over de visserij te vertellen omdat hij anders geen schip meer opkomt om tv opnames te maken. Daardoor is Klootwijk een PR-man van de visindustrie geworden, in plaats van een onafhankelijk journalist. Reclame maakt nooit melding van problemen.
Klootwijk zelf lijkt alleen maar geinteresseerd in vis eten, eten, eten. In iedere uitzending zit hij vis te eten.Hij is niet geinteresseerd in vissen. Alleen in lekkere vissen.
De visstand zakt plotseling -op wonderbaarlijke wijze- in elkaar, maar het ligt nooit aan de visserijsector! Alsof ze willen zeggen: de visserij-industrie doet het goed hoor! Kijk maar: haring zat! (alleen je moet tegenwoordig boven de poolcirkel).
Dat er miljoenen haringen boven de poolcirkel zwemmen, is géén bewijs dat het goed gaat met alle vis! Het is goed te weten dat er nog veel haring is, maar het is misleidend om te suggereren dat dit voor iedere vissoort geldt. Dat moeten de heren vertellen op tv.
Er is vrijwel altijd een druk om meer vis te vangen dan verstandig is. Dat moeten de heren programmamakers uitleggen aan de tvkijker.
Positief: het sympathieke is dat Klootwijk alles per fiets doet (in plaats van een landrover) en hij houdt van kamperen in de natuur. Hij denkt aan het milieu en het klimaat! Toch?

Wetenschappelijke bronnen:

"They say that their proposed rules would have prevented the collapse of the North Sea herring (Clupea harengus) in the 1970s."
bron: Natural resources management: Better fishing for the future, Nature, 28 October 2010.
Dit artikel is gebaseerd op:

Rainer Froese et al (2010) 'Generic harvest control rules for European fisheries', Fish and Fisheries, Article first published online: 15 Oct 2010.

wikipedia:

"Haringen behoorden eeuwenlang tot de belangrijkste vissen in de visserij. De haring werd vooral in de Noordzee gevangen, waar ze op zee gekaakt en gezouten werden. ... Door overbevissing raakte op diverse plaatsen het haringbestand sterk verminderd, waardoor de regering zich genoodzaakt voelde om een zesjarig vangstverbod (1977-1983) in te stellen. Door strenge Europese vangstbeperkingen, die nu nog steeds gelden, heeft de haring zich kunnen herstellen en gedijt hij tegenwoordig weer relatief goed."

Dit boek documenteert nauwgezet hoe het vroeger was:

BioNieuws 11 juni 2011: Subsidies nadelig voor zee en visser. Noordzeevisserij subsidies werken overbevissing en lage opbrengst in de hand. (voorpagina)

Rolinde Hoorntje (nrc, Uitgelicht, 11 juni 2011):

"Klootwijk plaatst de haringvangst in economisch en ecologisch perspectief, al blijft de reden van de verplaatsing naar Noorwegen, overbevissing, onderbelicht."

Dat is wel een heel eufemistisch uitgedrukt! Mijn probleem met Klootwijk is juist dat overbevissing helemaal niet aan bod komt, laat staan veroordeeld wordt! RH noemt K. overigens "culinair journalist". Geen wonder dat hij geen belangstelling heeft voor economie, ecologie, maar wel voor eten, eten, eten!

VPRO Import: Uitgevist. woensdag 22 juni 2011 Ned 2. 23:50.
Als we willen dat er in 2050 nog vissen in de oceaan zwemmen, moeten we echt minder vis vangen. Dit is waarschijnlijk 'The end of the line". De documentaire is ook als boek verschenen, in het Ned als: Charles Clover (2004) Leeg. Hoe overbevissing ons dagelijks leven verandert.

Boek: Huib Stam (2011) 'Haring, een liefdesgeschiedenis'. Uitgeverij Meulenhof. (info). Ik weet niet of dit pure reclame is voor de haringindustrie, of objectieve geschiedschrijving. De titel suggereert geen objectiviteit.

Vorige blogs over visserij:

Het geweten van Wouter Klootwijk 20 aug 2008
De onnatuurlijke geschiedenis van de zee 15 sept 2008
De Goed Nieuws Vis Show 29 sept 2008