Klaas Landsman (2). Het zgn. fine-tuning for life argument

Klaas Landsman (2018)
Naar alle onwaarschijnlijkheid.

Klaas Landsman (2018) geeft in zijn boek Naar alle onwaarschijnlijkheid een zeer goede uiteenzetting van finetuning van de kosmos voor het leven. De Hoyle-resonantie was niet alleen het eerste voorbeeld van de finetuning, maar tevens de enige echte voorspelling van finetuning [1].
Ik vind finetuning een fascinerend onderwerp. Het heeft alles te maken met Big History (verbanden leggen!), evolutie en creationisme. Ik zou er nog vele blogs over kunnen schrijven.

Ik geef hier enige aanvullingen op de uitstekende uiteenzetting van Landsman.

Finetuning for what?

Landsman noemt het finetuning for life argument een understatement, omdat het niet alleen fine-tuning for life zou zijn, maar voor alle materie, en zelfs voor het bestaan van het universum zoals wij dat kennen. Ik noem het een overstatement precies omdat er te véél wordt geclaimd. En omdat ze het totaal niet kunnen waar maken.

Als je goed kijkt naar het finetuning for life argument, dan blijkt dat het helemaal geen finetuning for life is, maar hoogstens fysische finetuning voor de bouwstenen C, H, N, O, P, S van leven. Finetuning specifiek for life kan dus helemaal niet. Dat is een misverstand dat gretig in leven wordt gehouden door religieuze denkers. Bovendien, als er echt finetuning for life zou bestaan dan zou je moeten verwachten dat het leven op een planeet zoals de aarde spontaan zou ontstaan. Maar wat blijkt? Na al die onvoorstelbaar precieze finetuning van de fysische natuurwetten moet de Schepper-God het leven op aarde alsnog handmatig creëren (Genesis). Wat een afgang. Een ingreep in de natuurwetten! Dus, de hele uitdrukking 'de kosmos is gefinetuned for life' klopt niet en gelovigen gaan er niet consequent mee om. Ik noem het dus een overstatement.

David Foster (1993)
The Philosophical Scientists

Evolutie

Religieuze denkers richten hun aanvallen ook in de context van de evolutietheorie op kleine kansen. Onlangs kreeg ik nog een onthullend commentaar op een oude bespreking op mijn WDW website van een creationistisch anti-evolutieboek (de moeite waard om over te bloggen). Het argument draaide om de extreem kleine kans dat een hemeglobine eiwit door zuiver toeval zou ontstaan: 10 tot de macht 650. Zo werkt evolutie niet. Maar zo werken de argumenten tegen evolutie bijna altijd. Toen realiseerde ik mij dat ook het finetuning argument draait om extreem kleine kansen. In feite zijn volgens mij alle creationistische en Intelligent Design (ID) argumenten gericht tegen  extreem kleine kansen, dus tegen toeval. Religieuze denkers zien extreem kleine kansen en roepen: dat kan geen toeval zijn! Dat moet God zijn!

Heelal: een reality check

 
Een volgend probleem met het the cosmos is fine tuned for life is dat die extreem kleine kansen zo oogverblindend zijn, dat de kille feiten van het heelal aan het oog onttrokken worden. Het heelal is bepaald niet een extreem efficiënte en doelmatige machine om leven voort te brengen, laat staan 'intelligent leven'. Ik zet een paar voorbeelden op een rijtje ter illustratie:

1. Het heelal is een onmetelijk grote, koude, donkere en vrijwel lege ruimte waar het bepaald niet wemelt van het leven. Fine tuned for life?
2. het zichtbare heelal heeft 100 miljard melkwegstelsels met ieder 100 miljard sterren. Zijn die allemaal nodig? Moeten we dat verwachten onder de finetuning (ft) hypothese?
3. 95% van het heelal bestaat uit zgn. donkere materie en energie: wat voor nut heeft dat voor het leven? Idem: zwarte gaten (black holes).
4. De belangrijkste chemische elementen voor het leven zijn: Koolstof (C), Zuurstof (O), Stikstof (N), Fosfor (P), etc. en die werden niet geproduceerd door de Big Bang. Die werden pas veel later in de geschiedenis van het heelal geproduceerd. Is dit begrijpelijk onder de ft hypothese?
5. Het heelal bestaat voor 75% uit waterstof (H) en 25% Helium-4. Een objectieve waarnemer zou moeten concluderen dat deze kennelijk de belangrijkste elementen zijn. Maar volgt dat uit de ft hypothese?
6. Als je het Periodiek systeem der elementen bekijkt (zie hier onder) dan zie je dat slechts 19 van de 115  van de elementen essentieel zijn voor menselijk leven (paarse kleur in illustratie). Wat is het nut van de rest? Dat lijkt niet op een doelgerichte, efficiënte finetuning for life.





Essential Elements for Life (paars). groen: mogelijk essentieel.
grijs: niet essentieel of relevant voor leven.



7. Levende organismen gebruiken 20 aminozuren terwijl er minimaal 80 aminozuren bestaan ("over 80 amino acids created abiotically in high concentrations and about 900 are produced by natural pathways"; source). Hoe verklaart finetuning for life dit?
8. Alle golflengtes van UV licht van 220 - 390 nm (UV-C, UV-B, UV-A) veroorzaken mutaties in het DNA. UV-B licht produceert pyrimidine dimers, dat is schadelijk. Dus: DNA en de zon als energiebron voor onze planeet, zijn niet op elkaar afgestemd. Zie: DNA damage.
9. Kan het zijn dat de planeet Aarde een beetje té gevoelig is voor opwarming door CO₂? Is dat compatibel met de ft hypothese?

De chronologie

An updated time line of the universe shows the first stars
being born by about 180 million years after the big bang.
bron

 

Een vraag: ziet het er naar uit dat de mens het doel van het universum is? De Scheppergod zou met extreme precisie aan enkele tientallen knoppen gedraaid hebben en dan...

• de eerste 150 miljoen jaar van de geschiedenis van de kosmos heerste er volledige duisternis (Chronology of the universe). [4] Waarom?
• ons zonnestelsel (zon, aarde, etc) heeft zich pas 4.6 miljard jaar geleden gevormd, dus pas na 9,1 miljard jaar. Waarom duurde dat zo lang als ons zonnestelsel zo belangrijk is?
• Boring Billion is een periode van een miljard jaar na het ontstaan van het leven op aarde zien we alleen eencelligen. Pas vanaf 600 - 500 miljoen jaar geleden zien we meercelligen. Moeten we dat verwachten onder de ft hypothese? Idem: snowball earth, mass extinctions; late atmospheric oxygen arrival.
• Als de mens 'de bedoeling was', waarom duurde het zo'n slordige 3,5 miljard jaar na het verschijnen van het eerste leven op aarde dat de mens verscheen? (zie bekende klok figuur hieronder )



History of Earth in 24-hour clock
de mens verschijnt de laatste paar seconden

• Als het leven in het heelal de bedoeling is, waarom dan de warmtedood van het heelal? (heat death of the universe).

Leven is tegennatuurlijk

Een belangrijk en relevant punt dat Landsman in het geheel niet noemt:

• het verschijnsel leven is in feite 'tegennatuurlijk'. Leven is een semi-stabiel verschijnsel dat alleen kan blijven voortbestaan door voortdurend materie en energie (=voedsel) uit de omgeving te importeren. Per definitie. Houdt die toevoer op dan vervalt het leven snel tot dode materie. Het lijkt heel vanzelfsprekend dat we moeten eten om in leven te blijven, maar het is tegelijk het ultieme bewijs dat het leven tegennatuurlijk is. Waarom? Door een zeer fundamentele natuurwet: 'The Second Law of Thermodynamics'! Leven is een far-from-equilibrium state [2].  Met als bijkomend nadeel dat organismen (uitgezonderd planten) ander leven moeten doden om zelf in leven te blijven.

OK, het is duidelijk dat leven mogelijk is met de huidige natuurwetten. Maar hoe logisch zijn de huidige natuurwetten als een Schepper leven wil scheppen? Als de kosmos gefinetuned was voor leven, zouden er dan niet meer 'leven-vriendelijke' natuurwetten bestaan hebben? Zoals het nu is, is het bepaald niet elegant ontworpen. Waarom zijn de natuurwetten niet zodanig dat ze inherent stabiele levensvormen mogelijk maken? Dus, zonder dat we continue moeten eten (=doden) om in leven te blijven? De natuurwetten van de kosmos zouden ontworpen moeten worden voor leven en niet voor de dood! [2]

Omgekeerde finetuning

Landsman noemt een paar keer dat organismen zich aanpassen (finetuning) aan de omstandigheden en niet andersom. Dat ben ik met hem eens. Dat is evolutie. Dat is natuurlijke selectie. Zeker een belangrijk punt. Maar de natuurwetten moeten wel zodanig zijn dat ze een complexe (koolstof-)chemie mogelijk maken. Dat is een fysische randvoorwaarde. Daarna past het leven zich aan aan de eigenschappen van de fysica en chemie. Hier is nog veel meer interessants over te zeggen [3].

Metaforen

Ik denk dat ik Landsman goed samenvat met: alle metaforen (kaartspel, etc) door gelovigen naar voren gebracht om finetuning een theïstische interpretatie te geven, hebben een menselijke context: ze bevatten artefacten, en mensen met bedoelingen. Maar dan neem je al op voorhand een Schepper aan. Wat we nodig hebben is een zuiver wetenschappelijke behandeling van finetuning zonder de kwestie te verontreinigen met misleidende, antropocentrische metaforen.

Landsman concludeert dat het Antropische Principe (zwak of sterk) niet leeg, tautologisch of onjuist is, maar ook geen serieuze bijdrage aan een beter begrip van finetuning levert. 

De uiteenzetting van Landsman zal nog jaren de moeite waard zijn om te lezen. Verplichte kost.

Volgende keer over Jezus.

Vorig blog over dit onderwerp

Over het boek Naar alle onwaarschijnlijkheid. Toeval in de wetenschap en filosofie van Klaas Landsman (1)

 

Noten

1. Landsman noemt nog enkele andere voorbeelden van fine tuning. De voorbeelden van fine tuning (hij schrijft finetuning nooit tussen aanhalingstekens!) zijn fysische realiteit, ze zijn echt. Het zijn geen verzinsels van creationisten.
2. Over dit onderwerp zou ik makkelijk een apart blog kunnen maken. Creationisten vinden dit geen leuke materie. Zie o.a. Addy Pross, Tibor Ganti en Eric J Chaisson (2001) Cosmic Evolution. The Rise of Complexity in Nature. Zeer de moete waard, ook om over te bloggen.
3. De lichaamstemperatuur van 37 graden is op de meeste plaatsen op aarde hoger dan de omgevingstemperatuur. Waarom 37 graden? Het kost energie om dat temperatuurverschil te handhaven (vooral 's winters!). Had dat niet anders gekund? Het zou minder energie kosten als de lichaamstemperatuur gelijk is aan de omgevingstemperatuur. Bijvoorbeeld als de temperatuur op aarde overal 37 graden zou zijn.
4. Recente info: "...the earliest stars didn’t turn on until about 180 million years after the big bang..." bron
   

Over het boek Naar alle onwaarschijnlijkheid. Toeval in de wetenschap en filosofie van Klaas Landsman (1)

Klaas Landsman (2018)
Naar alle onwaarschijnlijkheid.
Toeval in de wetenschap en filosofie

Theoretisch fysicus Klaas Landsman schreef een fascinerend boek over toeval in de natuurkunde, kosmologie, evolutie, filosofie en religie zoals niemand anders in Nederland dat had kunnen doen.

fine tuning

Na een inleidend hoofdstuk over het begrip coïncidentie begint Landsman met het idee Fine Tuning van de kosmos voor het leven. Om dit op een wetenschappelijk verantwoorde manier te kunnen doen, behandelt hij eerst de Algemene Relativiteitstheorie, het Standaardmodel van de deeltjesfysica en kosmologie. Dit is voor een bioloog zonder meer een pittig hoofdstuk. De dierentuin van elementaire deeltjes, met o.a. down-quark en up-quark, is voor mij duizelingwekkend zelfs angstwekkend ingewikkeld. Een bioloog hoeft dit allemaal niet te begrijpen om zijn werk te kunnen doen [2]. Wat van belang is dat wij ons leven te danken hebben aan x fundamentele constanten die zo onwaarschijnlijk precies zijn 'afgestemd' dat atomen, moleculen, sterren en planeten zijn ontstaan. Nemen we dit soort conclusies aan, dan weten we voldoende om de rest van het verhaal te kunnen volgen.

Het hoofdstuk over Fine Tuning vond ik zeer de moeite waard. Ik heb in het verleden veel over het onderwerp gelezen, maar de aanpak van Landsman is origineel. Hij maakt een verhelderende maar compacte analyse van Fine Tuning, verwerpt uiteindelijk zowel Fine Tuning als het Multiversum (!) en met name de conclusies die men er doorgaans uit trekt, omdat ze beide op een aantal denkfouten berusten. Dat doet hij niet zomaar. Hij geeft het idee Fine Tuning een kans. Hij vraagt: wat als Fine Tuning toch een zinnig concept zou zijn? Wat kunnen we dan van Fine Tuning leren? Het is voor mij een hoofdstuk dat ik zeker vaker zal lezen. Er wordt het nodige denkwerk vereist. Mijn gevoel is dat hier een gezaghebbende bespreking van Fine Tuning op tafel ligt.

natuurkunde

Klaas Landsman

Toeval is niet altijd een onderdeel van natuurwetten geweest: Newton's wetten waren deterministisch. Boltzman introduceerde toeval in natuurwetten. Einstein introduceerde als eerste toeval in de kwantummechanica. Het aardige van de uiteenzetting van Landsman is dat het niet als kant-en-klare theorie wordt gepresenteerd maar als een historische ontwikkeling met veel onzekerheden en (persoonlijke) controverses. Het blijkt dat Landsman werkt aan een oplossing voor de Schrödingers kat paradox. Dat behoort tot zijn vakgebied Foundations of Quantum Theory.

evolutie

In het hoofdstuk 'Toeval in evolutiebiologie' behandelt Klaas Landsman de rol van het toeval in evolutie. De rol van toeval wordt goed belicht, maar gaat enigszins ten koste van de rol van natuurlijke selectie. Bijvoorbeeld: neutralisme (whistleblower Kimura) vind hij erg belangrijk en fascinerend. Over het neutralisme van Kimura schrijft hij: "bracht hem tot de ketterse conclusie dat de klassieke darwinistische selectie via het recht van de sterkste nauwelijks een rol speelt in de evolutie... " [1]. Dat er later correcties (afzwakkingen) van Kimura's model zijn gekomen staat niet in de hoofdtekst, maar zet hij in een eindnoot (33).
Landsman noemt ook Stephen Jay Goulds 'rewinding the tape of life' [10] die uitstekend past binnen het thema toeval in evolutie.

De rol van toeval in evolutie heeft voor Landsman een speciale betekenis. In de epiloog schrijft hij: "Ook evolutie vind ik fascinerend omdàt het proces door toeval wordt aangestuurd" in plaats van dat het een voorgeprogrammeerd, deterministisch, doelgericht proces is. Voor hem betekent het dat evolutie een open-einde-proces is, dat nieuwe dingen kan voort brengen. Dus toeval heeft bij hem in dit verband een positieve betekenis. Dit contrasteert hij met de christelijke visie waarin alles doelgericht moet zijn.

Landsman noemt geen literatuur die de rol van toeval relativeert zoals convergentie [4]. Convergentie is het meerdere malen onafhankelijk ontstaan van dezelfde aanpassingen in diverse families in de Tree of Life. Het oog is een goed voorbeeld. Het beeldvormend oog met lens is niet minder dan 50 tot 100 maal ontstaan in de evolutie. D.w.z. het oog van alle hedendaagse organismen is niet via gemeenschappelijke afstamming van een verre voorouder afkomstig, die toevallig de juiste mutaties had. Toeval sluit dus niet uit dat evolutie meerdere malen dezelfde aanpassing voortbrengt. Je zou kunnen zeggen dat het ontstaan van het cameraoog onvermijdelijk was.
Verder heeft mathematisch bioloog Stuart Kauffman [3] betoogd dat het ontstaan van het leven in het universum geen toevalligheid is maar onvermijdelijkheid.

Nergens maakt Landsman fouten op het gebied van de evolutiebiologie, hij heeft de nodige literatuur geraadpleegd ([8], waaronder één leerboek [6]). Soms kwam ik een enkel boek tegen dat ik niet kende, maar de moeite waard lijkt (Chance in Evolution [7]). Bij sommige passages kan ik kanttekeningen plaatsen [5] [9]. De paragraaf 'De moleculaire structuur van mutaties' suggereert een uitleg van het mechanisme van mutaties op chemisch niveau. Maar dat is er niet. Toen hij het boek schreef kon Landsman nog niet weten dat chemische tautomerie van de bases A,T,C,G ten grondslag ligt aan mutaties in het DNA (zie mijn vorige blog Het is nu bewezen dat DNA noodzakelijkerwijs mutaties genereert. DNA mutability by design). Het zou goed passen in het betoog van een theoretisch fysicus [11].

In een volgende blog zal ik aandacht besteden aan het hoofdstuk 'Toeval en religie'. [12]

Noten

1. Klopt niet helemaal: Kimura heeft het over DNA sequence niveau, niet morfologisch! Zie mijn review. Kimura was een whistle-blower en revolutionair; gooide een knuppel in het hoenderhok. De orthodoxe neo-Darwinisten waren de gevestigde orde en het doelwit van de aanval. KL laat zich een beetje meeslepen. Het ware beter dat zijn afzwakking niet in een noot maar in de hoofdtekst was terecht gekomen. Het 'recht van de sterkste' is een foute uitdrukking.
2. Naar aanleiding van de uitspraak "beschrijvingsniveau van de fysica is irrelevant voor de mens". Speculatief: zou leven mogelijk zijn met atomen en moleculen zonder dat die weer uit nog kleinere deeltjes bestaan? Zijn die deeltjes echt nodig? Fotosynthese misschien? Gekscherend: het zal organismen een worst wezen hoeveel elementaire deeltjes er zijn, als ze maar voedsel, partner en een slaapplaats hebben. Misschien zijn ze nodig voor fysische processen in de zon en als je per se alles uit een oerknal wilt laten ontstaan.
3. De populaire versie is: At home in the Universe. De wetenschappelijke versie is: The Origins of Order. Self-organization and selection evolution.
4. Zie wikipedia artikel convergent evolution. Paleontoloog Simon Conway Morris heeft nogal aan de weg getimmerd met convergentie: Life's Solution. Inevitable Humans in a Lonely Universe; Fitness of the Cosmos for Life: Biochemistry and Fine-Tuning; The Runes of Evolution, How the Universe Became Self-Aware. Maar zie ook: George R. McGhee (2011) 'Convergent Evolution: Limited Forms Most Beautiful'.
5. Ziekte van Huntington: hierbij speelt mee dat bij een veel voorkomende vorm van Huntington de ziekte verschijnselen pas optreden op oudere leeftijd nadat de drager zich heeft voortgeplant. Daardoor heeft natuurlijke selectie er geen vat op. We worden ouder dan vroeger. 
6. Ridley (2004) 3d ed. textbook Evolution. Zie voor overzicht van moderne texbooks Evolution hier.
7. Chance in Evolution. Edited by Grant Ramsey and Charles H. Pence (met bijdrages van specialisten)
8. Han Brunner (2016) When Chance Strikes: Random Mutational Events as a Cause of Birth Defects and Cancer  
9. Landman schrijft: "Mutaties moeten ooit een keer ontstaan en zijn van oorsprong dus altijd somatisch, " dat is een vreemd gebruik van het woord somatisch. In ieder geval zijn somatische mutaties evolutionair van minder belang. Het zijn mutaties in de geslachtscellen (germline) die impact hebben op de volgende generaties.
10. S. J. Gould: 'rewinding the tape of evolution would not guarantee the re-occurrence of the human species' in zijn boek Full House. Volgens wikipedia: "Gould's thesis in Wonderful Life was that contingency plays a major role in the evolutionary history of life." (in Wonderful Life). Zie ook mijn review van Gould.
11. In het Trouw interview komt hij héél dicht in de buurt: "Zo'n replicatiefoutje af en toe zit als het ware ingebakken in de structuur van het DNA, alleen de locatie is toevallig."
12. Nog even geduld aub: ik ben voor de tweede (!!) keer geveld door het griepvrius! (11 mrt). Over fine tuning gesproken: het menselijk lichaam is niet gefinetuned om bestand te zijn tegen een extreem simpel virus!

Bronnen/Literatuur

• ik heb de ebook versie gebruikt
• Homepage Klaas Landsman 
• Naar alle onwaarschijnlijkheid (Google books) 
• Interview met Klaas Landsman in Trouw 24 feb 2018
•  Klaas Landsman, Ellen van Wolde (2016) The Challenge of Chance. A Multidisciplinary Approach from Science and the Humanities.

Het is nu bewezen dat DNA noodzakelijkerwijs mutaties genereert. DNA mutability by design.

 > English summary 

James Watson en Francis Crick publiceerden in 1953 het beroemd geworden  3-dimensionale model van DNA. Maar in dezelfde publicatie spraken ze ook een vermoeden uit hoe door chemische varianten van de bases (isomeren genaamd) mutaties geproduceerd kunnen worden [4].
In het standaard Watson-Crick model van DNA paren de bases T met A, en C met G (meestal geschreven als: TA of AT en CG of GC).

(a) normale base paring TA en CG.
(b) afwijkende base paring: TG en CA
©Nature 2018 [1]

Deze base paring is het fundament voor het betrouwbaar kopiëren van DNA. Maar, met een lage frequentie vormen de bases isomeren (= een andere rangschikking van dezelfde atomen van hetzelfde molecuul) waardoor een TG paar of een CA paar ontstaat (zie figuur). Het bestaan van die afwijkende base paren zijn nu experimenteel aangetoond [1]. Wat Watson en Crick als hypothese naar voren brachten in 1953 is 65 jaar later aangetoond. Dat het nu pas is aangetoond komt omdat het experiment technisch gezien een hoogstandje is.

Wat is het belang hiervan? Wel, de betrouwbaarheid van DNA als drager van erfelijke informatie is afhankelijk van de correcte base paring. Die base paring maakt het betrouwbaar kopiëren van DNA mogelijk. Zonder dat zou je niet eens kunnen spreken van een 'erfelijkheidsmolecuul'. Als die base paring niet altijd correct is, ook al is het zeldzaam [2], dan is DNA als drager van erfelijke informatie niet meer 100% betrouwbaar. Er ontstaan mutaties in het DNA. Die mutaties zouden in de loop der generaties kunnen accumuleren. Het DNA zou op termijn degraderen.

Daar komt nog bij –en dat was nieuw voor mij– dat de fout gepaarde bases de 3-D structuur van DNA niet aantasten [3]. Ze passen net zo goed in DNA als de normale base paren. Het is ruimtelijk gezien een normale dubbele helix. De cel kan het niet detecteren als abnormaal DNA. En het 'foute' DNA wordt gewoon door de cel gekopieerd. De 'fouten' zijn erfelijk!

Maar als die muteerbaarheid veroorzaakt wordt de chemische eigenschappen van de 4 bases in het DNA, zijn die 4 bases in DNA evolutionair gezien dan wel geschikt? Zijn ze 'de beste keuze' die evolutie had kunnen maken? De 4 bases zijn immers inherent chemisch instabiel. Dat wil zeggen dat er geen externe oorzaken (bijvoorbeeld radioactieve straling) nodig zijn voor dat soort mutaties. Was er geen beter alternatief? Waren er andere mogelijke bouwstenen voor DNA zonder het probleem van isomeren? De vraag is makkelijk gesteld, het antwoord kan alleen gegeven worden door chemici.

Tenslotte een opmerking over 'goede' en 'foute' base paren. Er is niets inherent 'goed' aan het TA base paar en niets inherent 'fout' aan het TG base paar. Als TG het meest stabiele paar was en TA de uitzondering, dan had dat ook prima kunnen werken in DNA. 

Gezien vanuit de evolutietheorie is 'de keuze' voor de 4 bases in DNA niet perfect uit het oogpunt van stabiliteit, maar gezien vanuit het oogpunt van natuurlijke selectie is een zekere mate van muteerbaarheid van DNA juist essentieel. Dat bewijst niet dat de 4 bases de enige keuze waren, het kan een frozen accident zijn.

Gezien vanuit 'intelligent ontwerp' is de keuze (keuze zonder aanhalingstekens!) voor de 4 bases en 2 base paren een slechte keuze. Zeker gezien het feit dat de ontwerper de bouwstenen zelf kon ontwerpen en dus een 100% perfect ontwerp had kunnen realiseren. Daarbij ga ik er van uit dat de ontwerper niet de bedoeling had om evolutie door mutatie te realiseren (mutability by design) want dat zou onnoemlijk veel leed veroorzaken zoals aangeboren en erfelijke ziektes, kanker en veroudering.

Dit is niet de eerste keer dat ik over problemen met DNA blog, zie hieronder.

Summary

James Watson and Francis Crick appeared to be correct [1] about their suggestion in their famous 1953 paper that isomers of the 4 bases could cause mutations in DNA [4]. It follows that the 4 bases A, T, C, and G are inherently unstable, and can produce the mispairs TG or CA thereby destroying genetic information in the process. Because there are no external factors necessary to cause these mutations, DNA is mutable by design. In other words: evolution, genetic diseases and cancer by design.

H.F. Judson (1996) The Eighth Day of Creation

At first, Watson used the wrong enol configuration of the bases, but Jerry Donohue told him: "But those are the wrong forms". Watson replied: "They are in the textbooks". Donohue replied: "They are far more likely to take the keto forms." When Watson tried the keto forms, he discovered that the 2 pairs AT and GC fit perfectly in the 3-D structure. (page 146 of the 25th anniversary paperback edition of Judson 1996).

So, in the end Watson, Crick and Donohue used the right tautomeric forms, but according to Nature publication discussed above, they now appear to be wrong about the question whether the wrong forms do fit in the 3-D structure of DNA. They do fit, but they are rarely formed. I don't know what was wrong in the reasoning of Watson and Crick at the time. (added 21 Feb 2018)

Noten   

1. Myron F. Goodman (2018) Smoking gun for a rare mutation mechanism, Nature News and Views, 31 January 2018. (gratis)
2. "one per thousand to one per million base pairs formed"
3. "Such mutations would be easily accommodated because tautomeric mispairs do not distort the helical DNA structure." en: "the mismatched pairs had the same geometry as Watson–Crick pairs."
4. (expanded 22 Feb 2018): Watson, Crick (1953) actually wrote: "It is assumed that the bases only occur in the structure in the most plausible tautomeric forms (that is, with the keto rather than the enol configurations ...". In their follow-up paper they wrote: "We believe that the bases will  be present almost entirely in their most probable tautomeric forms." (but they do not provide any evidence!) and: "For example, spontaneous mutation may be due to a base occasionally occurring in one of its less likely tautomeric forms." (Watson and Crick 'Genetical Implications of the Structure of Deoxyribonucleic Acid', Nature 30 May 1953).

Vorige blogs over dit onderwerp

• Geen leven zonder DNA-repair. De Lindahl paradox en de Eigen paradox 21 Oct 2015
• Subtiel verschil in correcte en foute baseparing in DNA, 13 Jul 2012 (dit blog is achteraf eigenlijk een voorloper van het huidige blog)
• Enkele verbazingwekkende feiten over zwakke plekken in DNA, 10 maart 2012
• Stabiliteit van DNA wordt schromelijk overdreven, 2 maart 2012
• Als DNA perfect is, waarom dan dood, erfelijke ziekte, kanker? 23 jan 2012

Over het boek van Johan Norberg: 'Vooruitgang, Tien redenen om naar de toekomst uit te kijken'

Johan Norberg © wikipedia

 

Ik blogde eerder over de Zweedse historicus Johan Norberg naar aanleiding van een aardige maar optimistische en korte lezing in de Brainwash Talks serie. Ik concludeerde dat optimisme eigenlijk wel erg makkelijk en goedkoop is. Maar ik had zijn boek Progress: Ten Reasons to Look Forward to the Future (Vooruitgang, Tien redenen om naar de toekomst uit te kijken) toen nog niet gelezen.

Gezien het feit dat Norberg politiek een liberaal is, was ik nieuwsgierig hoe hij omgaat met klimaat opwarming. Hij heeft een hoofdstuk over 'The Environment'  waarin hij schrijft over het klimaat:

"The burning of fossil fuels, which powered humanity's industrial ascent, also warmed the climate, with a number of detrimental consequences possible during the twenty-first century."

Tot zover goed: klimaatopwarming door menselijke activiteit wordt niet ontkend. Norberg is geen klimaatontkenner. Maar: hij kan het niet laten om de ernst van klimaatopwarming te relativeren door er op te wijzen dat de doom scenario's van jaren geleden niet zijn uitgekomen. etc. Verder citeert hij niet toevallig de Deense statisticus Bjørn Lomborg om zijn optimistische visie te onderbouwen; de Club van Rome (1968: hoe actueel!) wordt bekritiseerd, ze zaten er naast met hun voorspellingen (!), etc. etc. etc.

Johan Norberg (2016)
Vooruitgang, Tien redenen om naar de toekomst uit te kijken

Er wordt pas duidelijk hoe hij écht denkt over klimaatopwarming in de volgende passage:

"But drastic and far-reaching efforts to limit carbon dioxide emissions might be counter-productive. It is not necessarily true that the best way forward is to limit emissions to such an extent as to prevent climate change. What is important is that our climate policies don't hurt our ability to create more wealth ..." (Chapter 6 The Environment, 36/57)

Dus:

1. we hoeven klimaatopwarming niet volledig tegen te gaan, een beetje is goed genoeg
2. áls we toch klimaatopwarming moeten bestrijden, dan mag het niet te veel kosten, het mag nooit ten koste van onze welvaart en rijkdom gaan

Met andere woorden: 'de aarde, de mensheid, de natuur redden' is een aardige en sympathieke doelstelling, maar mag niet ten koste gaan van de economie. Ben je dan een klimaat-ontkenner of slechts een klimaat-relativist? Wat mij betreft kunnen we Johan Norberg alsnog indelen bij de klimaatontkenners. Vergelijking: je huis staat in brand, en de brandweer gaat de brand 'een beetje blussen' want we hebben het wel over drinkwater en dat is kostbaar! Dat mag je niet verspillen! Het mag niet te veel kosten! Mijn reactie: je wilt je brandende huis blussen of niet. Je wilt klimaatopwarming  bestrijden of niet.

De rest gaat vaak op een vergelijkbare manier. Illustratief is hoe hij het hoofdstuk The Environment begint: de Great London Smog van 1952! Dat is een slimme zet! Want hoewel het verkeer in Londen vastloopt, dat soort smog hebben ze niet meer. En het hoofdstuk over voedsel begint hij met de Zweedse hongersnoden. Hongersnoden kennen we niet meer in Zweden. Het hoofdstuk over Sanitation begint met stinkende steden en cholera, tyfus. Dat hebben we niet meer. Dus: vooruitgang! Norberg heeft als historicus het recht om met historische voorbeelden te beginnen. Zoals ik al schreef in mijn vorig blog: zó kan ik ook een optimist zijn. Het is zo wel erg makkelijk. Verrassend is dan weer dat hij Steven Pinker uitgebreid en met instemming citeert in het hoofdstuk over Violence. Steven Pinker is te karakteriseren als progressief, links en humanistisch.
Maar wat volgens mij weer typerend is voor Norberg is dat hij op een tamelijk eenzijdige en bizarre manier kernenergie verdedigt. Dat maakt het boek in plaats van een puur historische studie naar vooruitgang, een politiek boek. [1]
Zijn desinteresse voor het milieu blijkt wel uit het feit dat het woord 'plastic soup' niet voorkomt in zijn boek. [2]

Methodologisch zie ik een probleem om vooruitgang te bewijzen met een zeer slechte (of de allerslechtste?) periode wat betreft voedsel, oorlog of gezondheid. Bijvoorbeeld: mensen aten aardappels met stro omdat ze niets anders te eten hadden. De kindersterfte was hoog, er was structureel honger, vaders, moeders, kinderen stierven jong van honger of cholera en tyfus. Maar had de generatie daarvóór het dan nog slechter? En dáárvoor nog slechter? Evolutionair gezien hebben voldoende mensen voldoende kunnen eten om in leven te blijven en om zich voort te planten. Anders waren wij er niet geweest.
Zijn slechtere periodes niet afgewisseld met bloei periodes?

Ik vind het het Norberg-optimisme schadelijk omdat het de nadelen van de vooruitgang relativeert en onbelangrijk maakt. Maar vooruitgang is nooit gratis. Het gaat bijna altijd ten koste van andere zaken. Vooruitgang ten koste van wat? Hoeveel mag het kosten? Is dit vooruitgang: vlees is goedkoop, vliegen is goedkoop? Waarom is het zo goedkoop? Hoe kan dat? Zijn er misschien nadelen die we over het hoofd zien?
Bijvoorbeeld: we produceren voldoende voedsel om de wereldbevolking te voeden? Nogal makkelijk om optimistisch te zijn, maar zie: Hans van Grinsven en Kees Kooman (2017) Dit is uw land. het einde van een boerenparadijs. Die laten de schaduwkanten zien van onze voedselproductie.

Het is niet dat Norberg geen weet heeft van schaduwkanten. Hij laat gewoon zijn optimisme niet verpesten. Optimisme is een manier om niet te lang stil te staan bij de schaduwkanten van de vooruitgang, zodat je je geen zorgen hoeft te maken. En ik denk ook dat een optimist structureel ongevoelig is voor schaduwkanten van wat dan ook. Het zou je humeur kunnen bederven. Behalve dat optimisten vrolijke mensen zijn, zijn het ook waar-maak-je-je-druk-om types. Vooruitgang is te danken aan mensen die zich zorgen maken.

Noten

1. toegevoegd 14 feb 2018. Politiek boek: in Nederland zou Norberg een VVD-er zijn. 
2. toegevoegd 14 feb 2018.  Plastic soup: zijn de hoeveelheden plastic die we produceren, consumeren en weggooien werkelijk vooruitgang??? Is dat plastic zo belangrijk voor onze welvaart? Ieder arm land verlangt naar net zoveel plastic als rijke landen? Is plastic een goede indicator voor het welvaarts/welzijns niveau ?

 

Vorige blogs over dit onderwerp

• Rutger Bregman (2013, 2017) De geschiedenis van de vooruitgang (aanbevolen! ik weet niet of hij een liberaal is. Hier mijn blog)
• Hans Rosling benadrukt de vooruitgang op het gebied van volksgezondheid maar zonder de politiek-liberale bijbedoelingen voor zover ik me kan herinneren. Op 8 December 2011 blogde ik over hem: Het nut van de wetenschap (3)
• Steven Pinker: The Better Angels of Our Nature: Why Violence Has Declined.  

Uitgeverij Nieuw Amsterdam heeft een vertaling uitgegeven van Norberg's boek: Vooruitgang, Tien redenen om naar de toekomst uit te kijken (2016). Ik heb de Engelse ebook uitgave: 'Progress: Ten Reasons to Look Forward to the Future' (vandaar dat ik geen exacte paginanummers kan geven).

Griep is echt een rotziekte

Ik dacht dat ik immuun voor griep was, omdat ik al tientallen jaren geen griep heb gehad én geen griep vaccinaties. Vaag herinner ik mij dat ik tientallen jaren, misschien wel 30 jaar geleden, 3 dagen met griep op bed heb gelegen. Voor mij is dat uitzonderlijk. Maar nu zit ik al 2 weken met alle ellende van griep. Het is nu zo ver uitgedoofd dat ik weer mijn hersens kan gebruiken om een kort blogje te schrijven. Zonder wetenschappelijke bronnen. De bron in dit geval ben ik zelf. Ik heb een restcategorie 'Overig' moeten invoeren om dit blog in te delen! Ik had nog nooit over mezelf geblogd.

Een griep aanval is als een denial-of-service attack (DOS/DDOS): het lichaam raakt uitgeput door afweer reacties tegen het virus dat in zeer grote aantallen aanwezig is en zich snel vermenigvuldigt. Met behulp van het lichaam. De resources van het lichaam worden bijna volledig gebruikt voor de afweer reactie en er blijft geen energie over voor normale lichaamsfuncties zoals informatieverwerking en nadenken. Het lichaam gaat plat.

Net als computersystemen die de overvloed van connect aanvragen niet meer op normale wijze kan afhandelen, en gaan plat. Computers zijn uiterst moeilijk te beveiligen tegen dit soort aanvallen, omdat het hun normale functie is om connect aanvragen af te handelen. De kunst is om nep aanvragen van echte aanvragen te onderscheiden. Het is bovendien uiterst simpel om een DOS aanval te starten tegen servers, een kind kan het doen. Hoe de aanval uiteindelijk stopt is mij niet duidelijk.

Een biologisch virus is ook uiterst simpel in vergelijking met het lichaam dat het aanvalt. En zoals bekend: ieder seizoen weer een nieuwe variant zodat je je er moeilijk tegen kunt wapenen.
Het vervelende van griep op zijn hoogtepunt is dat je vreselijk moe bent en toch niet goed kunt slapen, wegens hoofdpijn, spierpijn, pijn op de borst, hoestuitbarstingen. Andere verschijnselen: constant rare smaak in de mond, het eten smaakt niet meer. Geen interesse in radio, tv, internet, krant. Hoe kom je de dagen door...

Relativerend: ik zag gisteren op tv mensen met kanker in China die 40.000 euro kwijt waren aan chemokuren en pensionkosten, waarbij spaargeld opgemaakt werd en geld geleend werd van familie en kennissen. Eindresultaat: patiënt overleden en man blijft met torenhoge schulden alleen achter. Ja, griep is een rotziekte, maar het kost je niets en gaat vanzelf over. Inderdaad, het kan vele vele malen erger! Dat relativeert.

Volgende keer weer een blog gebaseerd op wetenschappelijke bronnen.

En: vandaag is Charles Darwin jarig, dat durf ik te beweren zonder wetenschappelijke bronnen!

Wetenschappelijk postscript

15 feb 18

In de wikipedia staat dat griep vaccinatie (Influenza vaccine) geen bewezen nut heeft voor 65+ers. De verklaring is / zou zijn dat het immuunsysteem van die groep te zwak is om goed te reageren op vaccinatie. Paradoxaal: want een zwak immuun systeem is juist de reden om te vaccineren. ...
In het Nederlandse wiki artikel staat dat Geneesmiddelenbulletin concludeert dat er geen valide bewijs is voor de werkzaamheid van het griepvaccin.

In Nature vandaag lees ik:

" in 2014, investigators reported the results of the first clinical trial of a geroprotector in people over 65: the drug, RAD001, boosted immune responses to an influenza vaccine." (artikel: Find drugs that delay many diseases of old age)

RAD001 is een interessante immunosuppressant (paradoxaal!) dat het effect van griepvaccinatie lijkt te versterken...

 

Update 23 feb 2018

In Science: tot nu toe zijn 263 virussen bekend die de mens kunnen infecteren. Naar schatting zijn er 1,67 miljoen virussen in dieren en vogels die nog niet door de wetenschap zijn beschreven, maar waarvan een groot deel in de toekomst de mens zou kunnen infecteren. (The Global Virome Project)

Opsporing verzocht: Hertzwijnschedels en zagen van zaagvissen

Hertzwijnschedels en zagen van zaagvissen gezocht

Hertzwijnschedels en zagen van zaagvissen gezocht

De politie in Rotterdam heeft een grootschalige handel in producten van beschermde diersoorten ontdekt. Het spoor loopt vanaf Indonesië naar Nederland. De milieupolitie is nog op zoek naar ten minste 59 schedels van hertzwijnen en 103 zagen, afkomstig van de ernstig bedreigde zaagvis. Heeft u informatie die misschien kan helpen bij het oplossen? Geef uw tip dan hier rechtstreeks door aan de rechercheurs van deze zaak!

https://opsporingverzocht.avrotros.nl/zaken/zaak/hertzwijnschedels-en-zagen-van-zaagvissen-gezocht/

Sensationele berichten over gekloonde aapjes vertellen niet het hele verhaal

Chinese wetenschappers klonen apen ©NOS

 

In het NOS journaal en in DWDD werd er op sensationele manier aandacht geschonken aan de geboorte van 2 gekloonde aapjes (langstaart makaak) in China. Onvermijdelijk kwam de vraag aan de orde: Gaan we nu ook mensen klonen? Sensatie overheerst en genuanceerde berichtgeving ontbreekt.

Wat er niet verteld werd is dat het succespercentage niet hoog was: uit de 60 zwangerschappen werden er maar 2 gezonde baby aapjes geboren. Bovendien werden er geen normale lichaamscellen als uitgangspunt genomen -zoals je zou verwachten bij klonen- maar embryonale cellen. Dat is een groot verschil. Dat betekent dat de techniek om een volwassen lichaamscel van een primaat te herprogrammeren tot embryonale cel nog niet werkt.

Bij het voordeel van deze kloneringstechniek werd niet al te lang stil gestaan. Het voordeel zou zijn dat de uitkomsten van het testen van geneesmiddelen op een aantal gekloonde dieren eenduidiger zullen zijn omdat de proefdieren dezelfde genetische make-up hebben. Dat zou waar kunnen zijn. Want de standaard methode van het testen van geneesmiddelen op genetisch verschillende individuen geeft vaak variabele uitkomsten. Maar het voordeel van klonen is tegelijk een nadeel. Je mag immers de reactie van 1 individu (want die klonen zijn genetisch gesproken 1 individu hoeveel je er ook gebruikt) niet naar de hele bevolking extrapoleren. Je zult dan alsnog moeten testen op (een groot) aantal genetisch verschillende individuen. En uiteindelijk onvermijdelijk nog eens een keer op de mens. Het zou een stuk handiger zijn als alle mensen klonen waren...

Het trieste van de berichtgeving is dat niemand zich hardop af vraagt of we überhaupt wel dierexperimenten moeten willen. Een toenemend aantal wetenschappers wil dierexperimenten vervangen door het kweken van mini-orgaantjes (organoïden) in het lab. Het toeval wil dat er gisteren in Nature een artikel verscheen over het kweken van mini-hersentjes in het lab. Dit is een voorbeeld van een onderzoeksrichting die de Nederlandse bioloog Hans Clevers op de kaart heeft gezet. Maar dit soort onderzoek ontbrak helaas in de sensationele berichtgeving over het klonen.

Bronnen

• NOS: Chinese wetenschappers klonen apen 
• DWDD 25 januari 2018
• Healthy baby monkeys born from cloning, Science 26 January 2018
• The rise of three-dimensional human brain cultures, Nautre, 25 January 2018
• Volkskrant: Apen klonen is één ding, er ziektes op uitproberen is een tweede: 'Je tast hun integriteit aan' 25 jan 2018

Brainwash Talks: Johan Norberg: Beter dan ooit. Zo kan ik ook een optimist zijn!

Brainwash Talks: Johan Norberg (15 min)

Als je je beter wilt voelen is het over het algemeen handig om je geen zorgen te maken over slecht nieuws. Daar wordt je niet vrolijk van. Nee, dan kun je beter alles van de positieve kant bekijken. Dat hebben we altijd al geweten. Dat heet optimisme. Maar historicus Johan Norberg [1] bracht het als een nieuwe ontdekking. Hij gaf een lezing –beter: peptalk– over optimisme en vooruitgang die hier terug te zien is. Hij besloot met: 

"Vooruitgang is iets geweldigs. Daar moeten we voor vechten. Bedankt."

Vooruitgang? Welke vooruitgang? Vooruitgang is veel te vaag. Ja, het terugdringen van analfabetisme lijkt me een goed voorbeeld van vooruitgang zonder nadelen. Maar alle andere vooruitgang heeft zijn schaduwkanten.

Gezondheid? Vooruitgang in gezondheid en levensverwachting heeft duidelijk nadelen op oudere leeftijd zoals dementie, toenemende kans op kanker, terechtkomen in verzorgingstehuizen met personeelstekort, eenzaamheid en het gevoel dat je er niet meer toe doet.

Honger? Ja, misschien zijn er nu absoluut of procentueel meer mensen zonder honger. Ja, ons voedsel wordt nu efficiënter en grootschaliger geproduceerd. Maar, tegen welke kosten? Je hoeft alleen maar te kijken naar de recente documentaire Dead donkeys fear no hyenas (17 januari 2018) om te begrijpen wat ik bedoel met de vraag tegen welke kosten. Buitenlandse investeerders kopen grote stukken grond in Afrika om voedsel te verbouwen dat bestemd is voor de export terwijl de plaatselijke bevolking geen middelen van bestaan heeft en honger lijdt. Corrupte regeringen werken daar graag aan mee en verdrijven lokale boeren van hun grond, geven toestemming om landbouwgronden midden in natuurparken te beginnen en laten kritische journalisten 'verdwijnen'.

Inderdaad, het is een schokkende documentaire, die je niet moet zien vlak voor het slapen gaan. Maar dat is ook de reden waarom het soort optimisme van Johan Norberg gevaarlijk is. Je wordt er wel vrolijk van, maar ten koste van de waarheid. Johan Norberg roept om data. OK, wees dan niet selectief! Als je optimistisch wilt zijn kun je passende data selecteren. Als je pessimistisch wilt zijn kun je ook passende data selecteren. Maar dat heeft allemaal niets met de feiten te maken. Zowel optimisten als pessimisten hebben een probleem met de waarheid.
Mijn advies: als je je vrolijk wilt voelen, kijk naar Komt een man bij de dokter. Maar blijf van de feiten af.

PS 24/25 januari

Ik zou mezelf een opti-pessimist willen noemen. Want een optimist en een pessimist willen maar een deel van de werkelijkheid zien. Er is nauwelijks een ontwikkeling te bedenken die geen nadelen heeft [2]. De optimist negeert de schaduwkanten van 'de vooruitgang' en doet ten dele de vooruitgang weer teniet. De pessimist negeert de positieve kanten van 'de vooruitgang' en blokkeert daarmee echte vooruitgang.
Ik zou in principe optimistisch kunnen zijn als de wereldbevolking maar niet eindeloos bleef groeien. Want de mensheid claimt steeds meer ruimte op een eindig aardoppervlak voor al haar activiteiten zoals wonen, landbouw, veeteelt, verkeer, industrie, handel, energie, defensie, recreatie [3]. Daardoor gaat natuur verloren en sterven er continu soorten uit. Denk alleen maar aan de bedreigde status van de 4 mensapen. Door die bevolkingsgroei komen veel verworvenheden onder druk te staan: er is een eeuwig tekort aan woningen, wegen, banen, en voedsel.

Noten

1. Johan Norberg schreef het boek Progress: Ten Reasons to Look Forward to the Future. Omroep Human zond de Brainwash talk uit.
2. Zelfs de bestrijding van analfabetisme die ik hierboven noemde, dus leren lezen, heeft nadelen. Mensen gaan [Mein Kampf] en andere haatzaaiende literatuur lezen. Of mensen lezen de Bijbel letterlijk en verwerpen daardoor wetenschap (evolutie, klimaat).
3. Er zijn ook positieve berichten:  Iceland Is Growing New Forests for the First Time in 1,000 Years (youtube). Maar, in Nederland worden er jaarlijks nog steeds netto 55.000 woningen bij gebouwd. Daartegenover staat dat Nederland nieuwe natuur schept: Marker Wadden. (toegevoegd 26 jan 2018).

 

Vorige blogs over dit onderwerp

• Levensverwachting en kindersterfte (10 dec 2011) naar aanleiding van Hans Rosling die een optimist is maar dan in de positieve zin. Rosling grijpt vooruitgang niet aan om problemen onder het tapijt te vegen. Ik heb het idee dat Norberg dat wel doet. Norberg lijkt mij een optimist met een verborgen agenda. Hij valt volgens mij in dezelfde categorie als Matt Ridley's The Rational Optimist. Maar dat kan ik niet aantonen zonder zijn boek gelezen te hebben.

Impressionistische beelden uit de diepzee. Blue Planet II Open Zee

walvishaai. Blue Planet II Open Zee

De onderwater opnames uit Blue Planet II Open Zee (18 januari 2018) hebben een sprookjesachtige sfeer. Door de lichtinval en de lichtbreking worden details vager, de contrasten worden kleiner, en het kleurpalet wordt ingeperkt en verschuift naar het blauwe. Het zijn impressionistische beelden zonder dat je er ook maar iets aan hoeft te doen. 

De beelden inspireerden mij om met beeldbewerking er kunst van te maken, maar tot nu toe is het resultaat minder dan de originele, pure beelden van de BBC. Sowieso moet je de beelden in groot formaat zien. En het zou uitstekend als 3D in het Omniversum passen.

artistieke bewerking van de geelvintonijnen
Het lijkt niet alleen alsof je midden door de groep heen zwemt,
de cameraman deed het letterlijk.

kwallen: buitenaardse schoonheid, dit is abstracte kunst.
Het me doet denken aan Kunstwerke der Natur
(licht bewerkt beeld)

bijzonder fraaie kwal

langsnuitdolfijnen met fraaie lichtpatronen op hun lichaam.

Voor alle plaatjes geldt altijd: klik er op om te vergroten.

De uitzending is nu nog terug te zien op uitzending gemist. Mis het niet, want hij staat er maar kort op.
The making of Blue Planet II Open Zee laat de enorme uitdagingen zien waarvoor het film team stond. Deze zal waarschijnlijk langer blijven staan.

Voor- en nadelen van sex (2) Een succesvolle afslankings operatie en interne reorganisatie van een nematode worm

nematodes

In de Science van 5 januari 2018 staat een opmerkelijk over een Nematode wormensoort die al een miljoen geleden seksuele voortplanting heeft opgegeven. In plaats daarvan plant het zich voort door zelfbevruchting. En nu komt het opmerkelijke: het beestje heeft een kwart van zijn genoom verloren vergeleken met zijn de 'normale' seksueel voortplantende soorten.

De meeste individuen zijn ⚥ hermafrodiet, dat wil zeggen die individuen hebben zowel ♂ mannelijke en ♀ vrouwelijke geslachtsorganen. Ze 'doen het met' zichzelf. Ze  hebben dus geen partner van het andere geslacht nodig. Dat er een zelfbevruchtende nematode soort bestaat te midden van zich uitsluitend seksueel voortplantende soorten is op zich al opmerkelijk, maar dat deze soort het met 7000 genen minder kan doen vind ik zonder meer verbluffend. Zeker voor zo'n simpel organisme als een worm is dat een groot aantal genen.

Vergelijk het met een groot bedrijf met 28.000 medewerkers dat vanwege een interne reorganisatie 7.000 medewerkers ontslaat en daardoor een hoop kosten bespaart. Dat levert concurrentie voordeel op als die 7.000 medewerkers niets nuttigs deden.

In de context van de evolutionaire voor- en nadelen van seks (waar ik een tijdje geleden over blogde) denk je meteen: waauw!! Dan ben je in één klap een hoop 'ballast' kwijt! Het levert op het eerste gezicht tenminste twee voordelen op: (1) je hoeft al dat DNA niet te kopiëren en te onderhouden. Iedere celdeling kost energie, bouwstoffen en tijd. DNA kopiëren is een precisiewerkje. Als je daar op kunt bezuinigen heb je een snellere en efficiëntere celdeling dan je concurrenten. Dus kan jouw populatie in principe sneller toenemen. (2) wordt je reproductieve succes niet nadelig beïnvloed door schadelijke mutaties in die 7000 genen. Geen last hebben van mutaties in 7000 genen lijkt mij een groot evolutionair voordeel.
Als je die 7000 genen kunt missen.

Wat doen die genen? Het bleek dat de meeste genen actief zijn in mannetjes. Ze coderen kleine eiwitten die op spermacellen zitten. Ze hebben te maken met sperm competition. Een hermafrodiet doet kennelijk niet aan sperma competitie met zichzelf! Vandaar dat je ze kunt missen. Het leven wordt eenvoudiger als je niet hoeft te concurreren met andere mannetjes. Bovendien heeft sperm competition niets met overleven te maken, voedsel zoeken, spijsvertering of predatie vermijden. Dus in dat opzicht heeft dat verlies geen nadeel.

Een te verwachten nadeel zou kunnen zijn dat hermafroditisme toch op lange termijn nadelig is. Het vermogen je aan te passen aan veranderende omstandigheden zou wel eens ingeperkt kunnen worden. Maar het wormpje heeft het al een miljoen jaar volgehouden. Dat is een behoorlijk lange tijd voor zo'n beestje. Tot nu toe heeft het er nog geen nadeel van ondervonden.

Voor- en nadelen van sex. ©Zimmer, Emlen (2013) p.333.

Als ik kijk naar het lijstje dat ik in een vorige blog over de Voor- en nadelen van seks gaf, dan kunnen we zeggen:

• hermafrodiete individuen hoeven niet naar een partner te zoeken
• omdat alle individuen zich kunnen voortplanten kunnen de populaties sneller groeien
• de nakomelingen zijn 100% verwant aan de ouders in tegenstelling tot soorten met mannetjes en vrouwtjes
• geen risico op seksueel overdraagbare ziektes

Mijn speculatie: mogelijk profiteren de hermafrodiete individuen toch in enige mate van de evolutionaire voordelen van normale seks omdat ze eicellen en spermacellen produceren en dus meiose en dus recombinatie.

Technische details & bronnen

Rapid genome shrinkage in a self-fertile nematode reveals sperm competition proteins Science 5 januari 2018. (summary is gratis)

Een populaire samenvatting van het onderzoek is dit artikel: Worm Species Lost 7,000 Genes After Evolving to Fertilize Itself.

Caenorhabditis nigoni: dit is de outcrossing soort die als controle diende
Caenorhabditis briggsae: dit is selfing soort met het kleinere genoom

C. briggsae has experienced a substantial decrease in genome size since the two species' recent divergence.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nematode

https://en.wikipedia.org/wiki/Hermaphrodite

Vorig blog over dit onderwerp

• Voor- en nadelen van sex (1) 21 Feb 2013