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

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.

Als het goed is zie je in de leerboeken de chemische structuur van DNA afgebeeld. Die moet je natuurlijk kennen. Maar je hebt geen flauw idee waarom DNA 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 en 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. En leerzaam. Heel leerzaam.

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 Nobelprijswinnaar 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 blunder. 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 geïnteresseerd 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

 

Postscript

19 Feb 2023

In de nieuwste editie van het evolutie studieboek Futuyma, Kirkpatrick (2023) ontbreekt een afbeelding van de dubbele helix! DNA wordt wel kort beschreven in de tekst... Dit terwijl er wel een plaatje van de dubbele helix in een oudere editie stond. Zie: New evolution textbook as birthday present for Darwin, 12 Feb 2023

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

Komt een vrouw bij de dokter
zegt de dokter: 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.
Het slechte nieuws is:
U heeft een erfelijke ziekte, die ongeneeslijk is.

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, veroudering, dood, erfelijke ziektes, miskramen en kanker?

–Als DNA chemisch perfect is, waarom dan evolutie? Evolutie is immers de accumulatie van toevallig 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 kopieer 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 kopiëren. 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...

Noten

1. Michael Denton (1998) Nature's Destiny. Hoofdstuk 7 'The Double Helix'. Zie mijn review (par. Is DNA uniquely fit for its task?).
2. 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.
3. 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? (4)

vergelijking RNA en DNA (bron)

 

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 bacteriën 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?

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

1. Piet Borst and Robert Sabatini (2008) Base J: Discovery, Biosynthesis, and Possible Functions, Annual Review of Microbiology, Vol. 62: 235-251 
2. 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.
   
3. 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!
4. 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).
5. Albert Eschenmosel (1993) Hexose nucleic acids, Pure App. Chern., Vol.65, No.6, pp. 117, 1188, 1993.
6. Martin Egli (2006) Uncovering DNA's 'sweet' secret. 
7. 'Rationalizing the Ribose', ACS Chemical Biology Spotlight (Aug 18th, 2006; Vol. 1, No. 7, 404). 
8. 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

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
  hexitol is een 6-ring i.t.t. ribose dat een 5-ring suiker is. 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

1. moeten als backbone voor de 4 bases kunnen dienen
2. moeten dubbele helix kunnen vormen met bases in het midden
3. moeten zichzelf kunnen repliceren
4. moeten makkelijker dan RNA pre-biotisch gesynthetiseerd kunnen worden
5. 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

1. 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)
2. 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
3. Bacterie ontdekt die arsenicum in plaats van fosfor gebruikt mijn blog 2 dec 2010 (de titel had moeten zijn: ...arsenicum in DNA...!)
4. Triple Helix: Designing a New Molecule of Life, Scientific American, December 2008 (gaat over Peptide nucleic acids) (gratis)
5. PNA Peptide Nucleic Acid 
6. 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)
7. 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) 
8. 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)
9. 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." 
10. 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?

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 chemicaliën 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

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

1. 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

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

 

Naar aanleiding 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 parallel 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 precieze 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)