DNA is the most beautiful molecule in the universe and Gareth Williams made it even more interesting

Gareth Williams(2019)
Unravelling the Double Helix. The Lost Heroes of DNA

James Dewey Watson and Francis Harry Compton Crick, 1953

Suddenly I realized that the famous picture of Watson and Crick standing before their 3D model of DNA, subtly suggests that they built their double helix model from scratch. Well, yes, they did build the physical model. But, I did not realize that, long before Watson and Crick, researchers established the building blocks of DNA: P, ribose and the 4 bases A, T, C, G. So Watson and Crick discovered neither the building blocks nor the structure of the building blocks. Amazingly, they did not even do any lab work on DNA. And at the time when they started thinking seriously about the structure of DNA, it had already been established that DNA, and not protein, is the carrier of heredity. So, they did not come up with that idea either. They copied the DNA building blocks from the scientific literature of their time. That means others have elucidated the components of DNA.

I did not know (or forgot) that 40 years before Watson and Crick, a researcher called Phoebus Levene established the structure of the sugar and the 4 bases in DNA in the course of  decades of research and put it together in a model of DNA:

figuur 7.2 in Gareth Williams (2019)
DNA according to Phoebus Levene.

The connections between P – Ribose – Base are correct. And Levene introduced the word 'nucleotide', which is still in use today. Yes, it was single-stranded DNA [11]. Poor Levene was written out of history [8], [9] because he came to believe that the bases A, C, T, G were present in equal proportions (tetranucleotide hypothesis). Therefore it was difficult to see how DNA could contain sufficient genetic information.

In the famous textbook  Molecular Biology of The Gene  (James D. Watson, et al) Levene is not even mentioned. Yes, Levene's model was not a double helix, but he got the building blocks and the links right. This puts the achievements of Watson and Crick in the right historical context. They have become famous for putting the last pieces of the puzzle together and got the Nobel price for it. But without the work of Levene they could never have done it.

I discovered this thanks to medical historian Gareth Williams. In his book Unravelling the Double Helix, Gareth Williams shows that 85 year of DNA research by hundreds of scientists preceded Watson and Crick's discovery. That is the period 1868 up to 1953. His book is very entertaining and easy-going with special attention to the characters and personalities involved including conflicts between scientists, their prejudices, failures and successes.

Levene dogmatic?

I think the most interesting and controversial researcher was Phoebus Levene. Levene produced a wrong structure of the DNA model (tetranucleotide) and believed that nucleic acids have nothing to do with heredity [12]. He is supposed to have defended his (wrong) ideas at all costs, and has been accused of obstructing the progress of the science of DNA. On its own it should not be a disaster to publish a wrong hypothesis [13]. The famous Linus Pauling published a faulty DNA model. And the first physical model of DNA created (but not published) by Watson and Crick was hopelessly wrong. This kind of mistakes are usually corrected by subsequent research. But Levene's hypothesis was not corrected quickly. Prof. Levene was an authority. He had great technical skills. Not many others had the skills to repeat his experiments and refute him. According to Williams he ignored criticism and inconvenient facts. As a consequence research into DNA came to a halt. DNA was a boring molecule. Therefore, scientists focussed on proteins as the carrier of heredity [12]. That is tragic indeed. But, it is highly unfair to judge Levene after 1953 with the correct DNA structure at hand. The question is: was he unreasonable given the data and the theories available at the time?

Levene in Wikipedia

Was Levene wrong in all respects? The DNA structure in figure 7.2 (above) has its merits. The structure is linear and not closed. It can be extended indefinitely in both directions, which is a promising feature for information storage. However, wikipedia shows a different structure [1]:

Tetranucleotide in wikipedia

This is the Tetranucleotide according to wikipedia. It is a visually powerful image with a clear message [3]. It clearly is a closed molecule containing each of the 4 bases A, T, C, G only once. It has no possibilities for extensions. This model is not in Williams' book, but he informed me that it originates from H. Takahashi (1932) Uber fermentative Phosphorierung der Nucleinsaure. So, wikipedia attributes the figure to Levene incorrectly [4].

The problem is that we are not sure what Levene really thought. There is evidence that Levene thought DNA has a closed structure or consists of a stack of closed structures. But there is also evidence that he thought DNA was linear [2]. As far as I can see, Levene never published the closed tetranucleotide structure himself and the models he did publish are linear [5]. Does that tell us something? This requires investigation of the primary sources, his own publications, not what others tell about him. Finally, why would he spend so much time on a boring molecule?

With the benefit of hindsight

With the benefit of hindsight, the linear model, but even the cyclic model had more potential than Levene had realised. The linear model has the potential to be extended in both directions infinitely because it is an open structure. Allowing for any order of the bases would fulfil the requirements for information storage. OK, it is not a double helix, but that does not affect information storage capacity [11].

In Williams' figure 7.2 (above) the bases T, A, C, G are present, but in figure 4.8 and 4.9 of Portugal and Cohen (1979) only pyrimidine (T or C) and purine (A or G) are present. I guess that the illustrations of Portugal and Cohen are close to the original. So, that suggests Levene had no fixed order of the 4 bases in mind. In my view Levene could not have evidence that there is only one fixed order of the bases in his tetranucleotide or linear model. Then (if he did not impose a purine - pyrimidine alternation), 6 possible tetranucleotides are possible:

6 different closed tetranucleotides (simplified) ©GK

Because of the cyclic nature, no more than 6 different tetranucleotides are possible. Six different tetranucleotides is slightly less boring than one, but by far not enough. But maybe this kind of thinking could trigger further thoughts. For example, even with one cyclic tetranucleotide ACGT with fixed order of the bases, one could stack it while turning the next one 45° or 90° or 135° clockwise. A reading mechanism could read bases along one (or even all 4) vertical axis, resulting in unlimited information storage capacity. So, the tetranucleotide on its own need not restrict storage capacity. In fact, pure logic makes this possible.

What could cast doubt on the strict tetranucleotide hypothesis is experimental data suggesting unequal amounts of A, T, C, G in DNA samples (A:T:C:G = 1:1:1:1). At the time scientists accepted that the 4 bases occur in equal amounts in DNA. However, do equal amounts of A, T, C, G really kill information storage capacity? No, because A, T, C, G could be distributed in many different ways in a linear single-stranded sequence. For example these two 8-base-sequences

ATCG ATCG 

TATA CGCG

have the same number of the four bases: 2xA, 2xT, 2xC, 2xG, but they are obviously different sequences. Why didn't this occur to people (Levene) at the time? Could it be that they simply did not have the concepts of information storage and digital coding like we do nowadays with computers in every pocket? [6]. If so, the problem was a conceptual problem. In that case Levene was not dogmatic, but a general conceptual barrier prevented Levene and others to solve the DNA puzzle. Maybe another conceptual barrier was the idea of a helix or the idea of a double helix because these concepts were not yet invented in chemistry? [7]. However, the fact that, after analysis and breakdown of the macromolecule DNA many breakdown products were to be found in the test-tube, was also a practical barrier. The breakdown products could be reconstructed in different ways. That's the problem.

The most beautiful molecule

All these possible barriers make the history of the discovery of DNA fascinating. Although that history has been written at length by others, including Watson, Crick and Wilkins [8], and I read them years ago, Gareth Williams managed to renew my interest in the subject. I started rereading the older books because I had questions and wanted answers.

Scientists of DNA timeline (source).

I found a time-line of the discovery of DNA on the internet. Amazingly, the period between Miescher (1869) and Chargaff (1950) is completely blanc! As if nothing had been done. Gareth Williams did a great job filling in that empty space.

But Gareth Williams did more than that. For example, for me Miescher was just a name. But  Friedrich Miescher did his discovery at a very young age and at first his boss was not interested in publishing it. Amazingly, Miescher did not believe nucleic acid had anything to do with heredity! He preferred to see nucleic acid as a storage for phosphorus! This sort of stories make what was only the name of an author into a real person.

Another example is the famous Thomas Hunt Morgan, who at first was unimpressed by Mendelian genetics and chromosomes, but "in 1915 he publicly purged himself of his earlier sins in The Mechanism of Mendelian Heredity". It is travelling back in time. Lessons to learn when reading the scientific journals of today. 
The most amazing aspect of the history of DNA is that researchers investigating DNA had no clue that DNA equals heredity.

DNA is by far the most beautiful, oldest and most informative molecule in the universe and Gareth Williams made even more interesting. Such a molecule deserves another book. Williams wrote a friendly introduction into the history of that molecule. The merit of Williams' book is that he is not only telling the hard scientific facts, but also the personal and conceptual struggles of the scientists involved in such a way that one is intrigued and wants to know more. 


update 25 June: small text edits.

Sources

• Gareth Williams (2019) 'Unravelling the Double Helix: The Lost Heroes of DNA', Weidenfeld-Nicolson.
• Gareth Williams op youtube talking about his book.
• website Professor Gareth Williams
• Google books online
• Jan Witkowski (2019) The forgotten scientists who paved the way to the double helix, is a book review in Nature 16 april 2019. This triggered me to buy the book.
• Phoebus Levene. The first man who identified the components of DNA.
• Tetranucleotide Hypothesis on Youtube  
• Phoebus Levene on wikipedia
• Eugenio Frixione, Lourdes Ruiz-Zamarripa (2019) The “scientific catastrophe” in nucleic acids research that boosted molecular biology,  J Biol Chem. 2019 Feb 15; 294(7): 2249–2255 (is a rehabilitation of Levene and the tetranucleotide hypothesis. Free text): "Thus, instead of hampering scientific advance, these key precedents actually paved the way for establishing our current understanding about the nucleic acids.".
• F. H. Portugal, J.S. Cohen (1979) A Century of DNA. MIT. Chapter 4: Tetranucleotide Hypothesis.
• Robert Olby (2013) The Path to the Double Helix. The Discovery of DNA.

 

Notes

1. Tetra-nucleotide hypothesis is very shortly discussed in The Eight Day of Creation, but a whole chapter is dedicated to the Tetranucleotide hypothesis in Portugal and Cohen; and in Olby. But I must have forgotten it completely.
2. Portugal and Cohen in A Centry of DNA wrote "Thus, in 1938, Levene and Schmidt were able to measure  the molecular weight of native DNA at between 200,000 and 1 million. (88). And: Levene "proposed a linear combination of nucleotides with the correct internucleotide linkage." (p.89).
3. The publication of Takahashi is in the list publication of GW, but he does not include the Takahashi figure in his book.
4. However the wikipedia figure must be a modern reconstruction of Takahashi figure. This must be because in F.H. Portugal, J.S. Cohen (1979) figure 4.10 shows the tetranucleotide in a different form, and the bases are indicated with 'pu' (purine) and 'py' (pyrimidine) and not with A, C, T, G.
5. Williams informs me that "Levene never dreamed up a cyclic structure" (personal communication 17 June 2019). I had formed the view that Levene was dogmatic about the tetranucleotide and therefore obstructed the progress of science.
6. After I wrote that, I found in Olby The Path to the Double Helix: "The number of Bausteine which can take part in the formation of the proteins is about as large as the number of letters in the alphabet."  which was written by Kossel in 1911. So, the alphabet was used as a metaphor for information in proteins. Maybe this was not a general view? But there seems to be no conceptual barrier viewing DNA as a carrier of information.
7. The tetranucleotide hypothesis and especially the single-stranded DNA hypothesis prevented Chargaff to correctly interpret his own data. He did not try a double-stranded structure. Apparently, that is a huge leap.
8. Maurice Wilkins (2003) The Third Man of the Double Helix, wrote no more than one sentence about Phoebus Levene: " ... analytical chemist Phoebus Levene, who had argued for decades that DNA could not be gene material because it only contained four bases, which would, he claimed, make it far too simple a compound to contain genetic information." (p.152). That is really disappointing. What a terrible thing to say about the man who discovered the D-ribose sugar and the nucleotides and nucleosides in DNA! Even worse: Wilkins wrote Levene had a negative influence on Chargaff!
9. In Francis Crick (1988) What Mad Pursuit, "Phoebus Levene, the leading expert on nucleic acid in the 1930s, had proposed that they had a regular repeating structure [the so-called tetranucleotide hypothesis]. This hardly suggested that they could easily carry genetic information. (p33-34). But it is highly unfair to condemn Levene after 1953! What is needed the data available at his time. And therefore actual publications of that time should be investigated.
10. James D. Watson (1982) The Double Helix. Penguin Books. Nothing about the history of DNA research! DNA has no history!
11. Single-stranded DNA does not occur in bacteria, plants and animals, but there exist single-stranded DNA virusses. RNA is single-stranded.
12. Levene said in 1916 about nuclei acids (DNA): "“They are indispensable for life, but carry no individuality, no specificity, and it may be just to accept the conclusion of the biologist that they do not determine species specificity, nor are they carriers of the Mendelian characters” (source). This is probably a far more serious error than publishing a wrong model of DNA. [added 21 Jun 2019 ]
13. This what Andreas Wagner said in an interview: "Failure is key to success, and it should be embraced as a necessary part of the creative process. “If we are honest with ourselves, we understand that we are failing more often than we are succeeding, and that is a very Darwinian concept,” ..." source [ added 22 Jun 2019 ]
     

Comments 

Unfortunately, google requires us to classify pictures (I am not a robot) before sending in a comment. I cannot prevent or disable this. Please see this as a small service in return for a free blog.

Waarom er geen gaten zitten in de genetische code

Abstract:

Julius Fredens et al have succeed to eliminate 2 codons for the amino acid Serine and 1 stopcodon from the genetic code of the bacterium Escherichia coli by creating a fully synthetic genome.
In this blog I suggest that on an evolutionary time scale mutation pressure in this bacterium will re-create the deleted codons elsewhere in the genome by point mutation. But because they cannot be translated, those blank codons will function as stop codons and will terminate protein synthesis. This would be harmful. Consequently, there will be a negative selection for blank codons and a positive selection for meaningful codons (as long as those codons can be translated). I suggest a general rule: natural genetic codes will not have empty codons. All 64 codons will have a meaning. There will be no holes.

U en ik zijn hier op aarde omdat twee mensen seks hebben gehad. De oorzaak dat U en ik op onze ouders lijken is DNA. Maar, het rare is dat er in het DNA helemaal geen bouwplan voor het menselijk lichaam opgesloten ligt. Het DNA 'codeert' [1] uitsluitend voor eiwitten. Preciezer gezegd: DNA codeert voor losse aminozuren, de bestanddelen van eiwitten. Het DNA codeert voor maar 20 verschillende aminozuren. Dat is alles! Dat is de hele erfelijkheid! Dat is alles wat DNA doet! Hoe uit losse aminozuren een menselijk lichaam ontstaat is een ander verhaal. Over die genetische codering, de universele vertaalsleutel om de informatie in DNA te vertalen naar eiwitten, gaat dit blog.

Hoe zit die code in elkaar? De natuur heeft gekozen voor een nogal merkwaardige manier van coderen. Hoe er voor die 20 aminozuren wordt gecodeerd heeft niemand kunnen voorspellen. Dat volgt uit geen enkele theorie. Er is geen formule waar je het uit af kunt leiden. Het lijkt een arbitraire afspraak [4]. De natuur heeft gekozen om 61 codes te gebruiken voor 20 aminozuren. Dat is gemiddeld 3 codes per aminozuur. Voeg daarbij nog 3 stop codes. Dat zijn in totaal 64 codes. Die 64 codes vind je traditioneel in een tabel van 64 vakjes (zie figuur).

Ik schreef gemiddeld 3 codes per aminozuur. Maar bijvoorbeeld het aminozuur Serine heeft 6 verschillende codes. Anders gezegd: Serine heeft 6 synonieme codes. 'Synoniem' impliceert dat die codes onderling inwisselbaar zouden zijn. In de tabel met alle 64 codes zie je daarom Serine 6 keer verschijnen. Ieder vakje is een andere code.

Figuur 1: 64 universele genetische codes en 20 aminozuren.
Twee codes van de zes codes voor aminozuur Serine worden vervangen door 2 andere
en één stop code wordt vervangen door een andere (totaal 3 substituties).
(eigen figuur gebaseerd op bestaande tabel).

Recent zijn onderzoekers er in geslaagd in de bacterie Escherichia coli de codering voor Serine terug te brengen van 6 naar 4. Er zijn dus 2 codes geëlimineerd. Ze hebben de 'universele' genetische code gewijzigd.

Maar omdat er duizenden eiwitten zijn met Serine komen de Serine codes ook duizenden keren voor in het DNA. De onderzoekers hebben dit toegepast op de bacterie Escherichia coli. Heb je het goed gedaan dan is de bacterie levensvatbaar en blijft het precies dezelfde eiwitten produceren als de ongemodificeerde bacterie. Het fenotype is hetzelfde.

Tevens hebben ze ook nog 1 stopcode van de 3 vervangen door een van de andere twee zodat er maar 2 stop codes overblijven (figuur 2). Een stopcode markeert het einde van het eiwit waarvoor het gen codeert. Ook hier is de functionaliteit hetzelfde gebleven. Als het goed is worden nog steeds dezelfde eiwitten geproduceerd.

Figuur 2. Drie codes zijn verdwenen (blanco): 1 stopcode en 2 Serine codes.
Blijft over: 61 codes: 59 voor 20 aminozuren en 2 stopcodes

Om dit te bereiken moesten de onderzoekers op 18.214  plaatsen in het genoom van de bacterie de codes vervangen. De totale lengte van het DNA van de bacterie E. coli is 4 miljoen basenparen. Ze hebben zodoende ongeveer 1% van het DNA veranderd. Dit lijkt niet veel maar dit is zelfs ondoenlijk met moderne  CRISPR-cas technieken. Hoe hebben ze dat opgelost? Gewoon de wijzigingen in de computer gedaan en daarna het hele genoom van 4 miljoen basenparen laten synthetiseren door een robot. De techniek is veel en veel gecompliceerder, en er kwamen ook interessante complicaties boven water, maar dat laat ik nu even zitten.

Vergelijk: Wat de onderzoekers gedaan hebben is te vergelijken met het vervangen van het woord 'boos' door het synoniem 'kwaad'; 'zoenen' door kussen'; en 'expositie' door 'tentoonstelling' in een boek. Er zijn 3 woorden geëlimineerd. Het boek wordt er niet korter door, maar je gebruikt minder verschillende woorden om hetzelfde te zeggen. Je hebt synoniemen geëlimineerd.

Het eindresultaat is een genetisch gemodificeerde bacterie met een synthetisch genoom van 61 codes: 59 voor aminozuren en 2 voor stop codes. En de bacterie blijft leven. Dat is het bewijs dat je codes kunt vervangen door synonieme. Het lijkt simpel maar is een grote technische prestatie.

In theorie zou je verder kunnen gaan door 4 overblijvende codes voor Serine te reduceren tot één. En het zelfde doen voor alle 20 aminozuren. Ieder aminozuur heeft dan één code. En de stop codes vervangen door 1 stop code. Zo houd je 21 codes in plaats van 64 codes over. Het absolute minimum. [2]

Waarom?
 
Dit zet je aan het denken over de vraag: waarom heeft evolutie dit niet gedaan? Waarom zoveel synoniemen? Gaat evolutie niet voor eenvoud? Na een nachtje slapen kreeg ik het idee dat organismes met ongebruikte codes (de witte vakjes in figuur 2) evolutionair instabiel zijn. Waarom?

Als je nog even naar de tabel figuur 1 kijkt dan zie je dat 4 Serine coderingen in hetzelfde blok alleen in de derde letter verschillen. De eerste en tweede letter zijn hetzelfde. Daarom staan ze natuurlijk in hetzelfde blok van 4. Als er nu een mutatie in de 3e letter optreedt, dan heeft dat geen effect. Het blijft Serine. Dat geeft een zekere evolutionaire robuustheid. 
Maar wat als er door een spontane puntmutatie een niet bestaande code ontstaat? (blanco vakje in de figuur). Je kunt die code wel verwijderd hebben uit het genoom, maar die kan spontaan terugkeren! Dan heb je een dode code die nergens voor codeert [3]. Die code hebben de onderzoekers immers verwijderd. Dat kan (en zal?) tot gevolg hebben dat de synthese van het eiwit afbreekt en er geen intact eiwit geproduceerd kan worden. Het zal hetzelfde effect hebben als een stopcode denk ik [6]. Dat is vervelend als het eiwit belangrijk is. En het hele verhaal wordt fataal als je de genetische code hebt gereduceerd tot het theoretisch minimum van 21 codes.

Op korte termijn in het laboratorium zal dat niet ernstig zijn. Het effect is te vergelijken met gewone spontane mutaties. Die heb je altijd. Maar op langere evolutionaire termijn zullen er vele eiwitten (met Serine) niet gesynthetiseerd kunnen worden. Dat kan schadelijk of zelfs fataal zijn voor het organisme.

Afgezien van deze zeer specifieke laboratorium omstandigheden, geldt in het algemeen: de genetische code is niet voor niets behoorlijk redundant. Organismen zijn daardoor beter bestand tegen puntmutaties vooral van de derde letter.

Figuur 3. Door 8 buren wordt er mutatiedruk uitgeoefend
 op de lege codes. (eigen figuur)
toegevoegd: 21 mei.

Als je in kaart brengt welke puntmutaties in de blanco codes (die verwijderd waren) terecht komen, dan kom je tot 8. De blanco codes hebben 8 buren. Dat is 8 van de 64 of 12,5%. Zie figuur 3. De mutaties zijn in dit geval van de 2e en 3e letter van de code. Blanco codes zijn niet veilig. Ze worden op termijn opgevuld. Niet op de originele plaatsen, want die verschillen in alle drie bases [5]. Dit is misschien wel de reden dat er nooit gaten in de genetische code zullen zitten. Laten we de volgende hypothese opstellen:

Heb je eenmaal een 3-letter genetische code, dan heb je automatisch 4x4x4 = 64 codes en alle 64 codes zullen opgevuld worden. Er komen geen gaten voor.

Dat zou wel eens een reden kunnen zijn waarom de genetisch code is zoals hij is. Als ik me niet vergis.


Update 22 mei: inleiding verbeterd en Engelse samenvatting toegevoegd. 
27 mei: Titel gewijzigd in: Waarom er geen gaten zitten in de genetische code.

 

Dankwoord

Met dank aan de vaste blogbezoeker Harry die mij wees op de publicatie.

Opdracht

Dit blog is opgedragen aan Mei Li Vos: wat is de genetische code toch mooi ontworpen!

Noten

1. De woorden 'code', 'coderen' , 'vertaalsleutel', 'informatie', 'synoniem'  en dergelijke zijn hier figuurlijk gebruikt. Dat is gangbaar taalgebruik en dat volg ik voor het gemak. Maar er is niemand die letterlijk iets gecodeerd heeft. Daar heb ik eerder over geblogd (hier).
2. In de praktijk kan niet ieder synoniem zonder nadelige gevolgen vervangen worden door een willekeurig ander. Dus die zijn niet 100% synoniem. Daar ga ik nu even niet op in.
3. De onderzoekers hebben het betreffende tRNA verwijderd, of in ieder geval overbodig gemaakt. 
4. Een arbitraire afspraak: wij hebben de huismus, de Engelsen noemen dat 'house sparrow' en de Duitsers 'Haussperling', terwijl onze spreeuw in Engeland 'starling' en in Duitsland 'Star' heet. Het Engelse 'star' is weer heel wat anders. Het zijn arbitraire afspraken om dingen aan te duiden. Het doet er niet toe welke codes je gebruikt, als iedereen het consistent gebruikt, werkt het. [ 22 mei ]
5. De blanko codes worden niet opgevuld door mutatie op dezelfde plaats in het genoom omdat de onderzoekers maximaal verschillende Serine codes gebruikt hebben om ze te vervangen (zie pijlen in figuur 1). Ze ontstaan op plaatsen waar buren in de genetisch code tabel liggen. Het is enigzins verbazend dat er 3 stopcodons zijn omdat ze 5 buren hebben die door puntmutatie kunnen muteren naar een stopcodon: dat zijn 5 kansen dat een codon dat voor een aminozuur codeert in een stopcodon verandert. Waarom zou 1 stop code niet voldoende zijn? Dan hou je nog 2 codes over die nuttig gebruikt kunnen worden voor aminozuren zoals Tryptofaan die maar 1 code hebben. [ 23 mei 2019 ]
6. Een punt mutatie die een code voor een aminozuur verandert in een stopcode heet: non-sense code. (wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Nonsense_mutation ). De vraag is of de kunstmatige situatie van blanco codes die de onderzoekers hebben gecreëerd vergelijkbaar is met een stopcode. Een stopcode wordt niet door een tRNA gelezen, maar door een Release factor (eiwit). Maar die zijn er natuurlijk niet voor de blanco codes die de onderzoekers hebben gecreëerd. Het effect zou kunnen zijn dat de synthese niet netjes wordt gestopt, maar het proces bevriest en dus een ribosoom bezet blijft. Dat zou wel eens erger kunnen zijn dan een normale stopcode! [ 29 mei 2019 ]

Bronnen

• Construction of an Escherichia coli genome with fewer codons sets records (gratis Nature News and Views artikel van de redactie). (te vinden op de website)
• Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome, Published: 15 May 2019. Dit is het research artikel. (ook te vinden op de website). De samenvatting is gratis, de rest zit achter een betaalmuur.

 

Vorige blogs over dit onderwerp

• Volendammer mutatie tast de kern van de genetische codering van de mens aan, blog 16 maart 2016.
• De volgende stap: het synthetiseren van het complete menselijke DNA, blog 22 March 2017

Plaatsen van commentaren:

Ik heb moderatie en woordverificatie voor comments op dit blog uitgezet. Desondanks moet U plaatjes beoordelen bij het inzenden van comments. Dat is niet om U te plagen! Ik kan dat niet uitzetten. Google dwingt dat af. Zie het als 'betaling' voor een gratis blog. Wordt U daar gek van, stuur het comment dan per email en dan plaats ik het.

Mei Li Vos: kijk hoe mooi is dat!

Mei Li Vos in Adieu God 28 april 2019

"Hoe een zaadje een plant wordt: dat is natuurlijk God. ... Sjonge, wat heb je dat toch mooi gemaakt". ... God moet er toch wel heel veel plezier gehad in hebben om zo'n kind te maken. Om dat zo te ontwerpen." 6:25 - 7:40. Adieu God 28 april 2019.

Blauwe winde (Ipomoea). Is het geen wonder: zo'n
grote bloem op zo'n klein plantje uit 1 zaadje
in zo'n klein potje grond? ©Susan

Politica en politicologe Mei Li Vos bewondert het kiemplantje dat groeit uit een minuscuul zaadje. Zij doet dat op een religieuze, christelijke manier en gebruikt daarbij het woord God. Wat heeft God dat toch mooi gemaakt. Hetzelfde geldt voor een baby. Wat heeft God dat toch mooi gemaakt.

Voor een bioloog zijn dat geen wonderen. De wetenschappelijke verklaring is –kort samengevat– DNA. Biologen weten dat de groei van het kiemplantje gestuurd wordt door een ontwikkelingsprogramma dat vastligt in het DNA in het zaad. Verder is er niets nodig. Gewoon een beetje aarde en water toevoegen.

Ik heb er geen bezwaar tegen om DNA een wonderlijk mooi molecuul te noemen. Ik heb er vele malen over geblogd. DNA is een verbazingwekkende en zeer geslaagde vondst om het leven op aarde op dit molecuul te baseren. Maar dat is allemaal metaforisch taalgebruik. Als je een kiemplantje of baby onderzoekt vindt je niets dan moleculen. Er is nooit hogere macht gevonden die sturend werkt.

Mei Li Vos verwoordt haar bewondering in religieuze termen. Dat gaat fout op twee fronten: 

1. het wetenschappelijke aspect: de oorzaken van het ontwikkelingsproces zijn biochemisch en niet bovennatuurlijk
2. het morele aspect: ongewild bewonder je een immorele God

brandnetelhaartjes (bron)

Mei Li Vos kan er niet aan ontkomen om het kiemplantje van een brandnetel even bewonderenswaardig te vinden. Als ze consequent is moet ze 'het ontwerp' van de brandnetel die een cocktail van acetylcholine, histamine, serotonine en mierenzuur in je huid spuit ook bewonderen. Wat heeft God dat toch mooi gemaakt!

Evenzo:

box jellyfish (kubuskwal) ©wikipedia
Wat zit er toch een hoop gif in de natuur!

De kubuskwal (box jellyfish) is een van de dodelijkste dieren op aarde. Contact met een kubuskwal kan tot de dood leiden binnen 2 - 5 minuten. Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!

©Jenny (JennyHuang) from Taipei - Flickr, CC BY 2.0
Valentinni's sharpnose puffer
puffervissen bevatten tetrodotoxin

Wat heeft God de buxusmot toch mooi ontworpen! (eigen foto)

Ook de buxusrups is prachtig om te zien!
©Didier Descouens, wikipedia

Black mamba is een van de dodelijkste slangen ter wereld. ©wikipedia
Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!
zie verder: List of dangerous snakes

door muggen verspreide infectieziekten, NOS 12 juni 2019
chikungunya, knokkelkoorts (dengue), zandmuggenziekte (leishmaniasis), hersenvliesontsteking
Wat heeft God die muggen toch mooi gemaakt!

En zo zijn er nog veel meer bewonderenswaardige dodelijke dieren in de natuur. Je kunt lijstjes vinden op het internet zoals Top 10 Deadliest Animals. Wat heeft God dat toch mooi ontworpen! [2]

©Gert Korthof
Wat heeft God de vliegenzwam toch mooi ontworpen!
Mushroom poisoning
List of deadly fungus species

Paddestoelen staan bekend om hun rijkdom aan giftige stoffen. De vliegenzwam (zie foto) bevat giftige stoffen zoals muscimol en ibotenic acid. Een aantal paddestoelen bevatten complexe chemische verbindigen zoals Alpha-amanitin of Orellanine die dodelijk zijn binnen 3 dagen tot 3 weken. Veel giftige paddestoelen lijken op eetbare paddestoelen!

Cactus uit Peru bevat mescaline (hallucinerende stof)
Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!

En zo zijn er nog honderden plantensoorten die psycho-actieve (hallucinerende) stoffen bevatten: List of psychoactive plants. Wat heeft God dat toch mooi ontworpen.

poliovirus ©wikipedia
Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!
En God zag dat het goed was!

©www.turbosquid.com
Plasmodium falciparum: veroorzaker van malaria.
En God zag dat het goed was!

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

Het zal de lezer niet veel moeite kosten om informatie over aangeboren en erfelijke aandoeningen te vinden. Bijvoorbeeld: erfelijkheid.nl en informatie van diverse patiëntenverenigingen. Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!

Mei Li Vos vergeet dat vele baby's nooit levend geboren worden en voortijdig eindigen in spontane abortussen (miscarriage). Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!

Het morele aspect: ook de grootste moordenaar aller tijden is geboren als een schattige, onschuldige baby. Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!

De bewondering van Mei Li Vos valt wat mij betreft in de categorie:

'Kijk een regenboog! Dat is God! Wat heeft God dat toch mooi ontworpen!

Dat is niet meer van deze tijd. Bliksem en donder! God is boos!

Het kan zijn dat Mei Li Vos weet dat biologen kiemplantjes en baby's tegenwoordig met DNA en evolutie verklaren [1]. Goed. Ze selectief verwonderd. Alleen onschuldige baby's en kiemplantjes toeschrijven aan God.

Als ze wel consequent en eerlijk is en het ontwerp van giftige planten en dieren (etc) toeschrijft aan God, en aangeboren en erfelijke ziektes toeschrijft aan God, dan kun je die God geen moreel wezen meer noemen. Verklaar je deze zaken met DNA, dan heb je géén moreel oordeel uitgesproken. Dat is het grote voordeel van een wetenschappelijke verklaring.

Ik kan Mei Li Vos aanbevelen om de geschiedenis van de biologie te lezen. Eén van de meest indrukwekkende en geslaagde boeken, die ook goed leesbaar is voor niet-biologen, is:

Edward Dolnick (2017)

Edward Dolnick (2017): 'The Seeds of Life: From Aristotle to da Vinci, from Sharks' Teeth to Frogs' Pants, the Long and Strange Quest to Discover Where Babies Come From'. Ik heb er eerder over geblogd.
 
Ik leerde uit dit boek hoe weinig ze vroeger wisten, hoeveel misverstanden en vooroordelen vroeger een rol speelden, en hoe veel we de afgelopen eeuwen te weten zijn gekomen over hoe het leven in elkaar zit. Die kennistoename vind ik veel bewonderenswaardiger dan de naïeve uitroep: Wat heeft God dat toch allemaal mooi gemaakt.

Postscript

16 mei 2019

In een bespreking van het boek van Philip Ball (2019) How to Grow a Human: Adventures in Who We Are and How We Are Made  kwam ik deze uitspraak tegen: 'This awe evokes some much-needed humility'. 
Dit was naar aanleiding van de verrassende complexiteit van het inwendige van de cel. Met als gevolg enige bescheidenheid van de wetenschap over wat we weten en begrijpen. Het is dus niet zo dat wetenschappers per definitie arrogant zouden zijn en menen dat ze alles weten of begrijpen. Er is en blijft voldoende in wetenschappelijk onderzoek om je over te verwonderen. Maar het voegt totaal niets toe om dat wonderlijke met het woord 'god' te beschrijven. (Bespreking in Nature 13 mei 2019.)
Tenslotte: als de wetenschap niet heel diep in de details van de werking van de cel duikt, zul je nooit een therapie vinden voor welke ziekte dan ook. Heel cru gezegd: met God kun je geen ziekte genezen, met sommige medicijnen wel.




Updates: regelmatig worden er mooie plaatjes toegevoegd. Laatste update:12 juni 2019

Noten

1. Als ze wel van DNA gehoord heeft is het waarschijnlijk onbegrijpelijk ingewikkeld. Vervolgens ziet ze dat aan voor onbegrijpelijk in het algemeen. Ze kan als leek niet inschatten hoeveel biologen begrijpen van ontwikkelingsprocessen. Samengevoegd met Gods Alwetendheid en Wijsheid is het voor haar een wonder. Ze zegt dus eigenlijk: ik begrijp het niet en niemand kan het begrijpen, want wat God gemaakt heeft is nooit door mensen te bevatten. [ woensdag 15 mei ]
2. In het nieuws: "Mensen die rauw vlees eten, kunnen de Toxoplasma-parasiet binnenkrijgen en de infectieziekte toxoplasmose krijgen. ... kankerpatiënten en zwangere vrouwen lopen meer risico. De infectieziekte kan leiden tot miskramen, vroeggeboorten en hersen- en oogafwijkingen bij het kind." (NOS 15 mei 2019). Wat heeft God dat toch mooi gemaakt die Toxoplasma parasiet! [ woensdag 15 mei ]

Bronnen

• Mei Li Vos in Adieu God. EO 28 april 2019
• De kubuskwal (box jellyfish); (Kennislink).
• Top 10 Deadliest Animals (Photos)
• erfelijkheid.nl en vele andere websites
• Volendammer mutatie tast de kern van de genetische codering van de mens aan,blog 16 maart 2016
• Ontdekking: menselijk embryo produceert 3 mutaties per celdeling , blog 5 april 2017
• Seks, voortplanting en de vooruitgang van de wetenschap. Edward Dolnick, The Seeds of Life, blog 18 december 2017
• Een onverwacht fascinerende en leerzame wetenschappelijke geschiedenis van sex en voortplanting. The Seeds of Life van Edward Dolnick, blog 11 dec 2017