Arsenicum bacterie: Felisa Wolfe-Simon antwoordt haar critici

Felisa Wolfe-Simon met blote voeten
in het arsenicum-houdende Mono Lake

Op 2 december 2010 blogde ik: Bacterie ontdekt die arsenicum in plaats van fosfor gebruikt, op 3 dec: Hoe alien is de Arsenicum bacterie? en op 5 dec blogde ik over Arsenicum bacterie: is het bewezen?
Er kwam uit de wetenschappelijke wereld veel kritiek: het bewijs rammelde aan alle kanten. 

Vorige week stond er in Science een hele serie kritieken, en vandaag antwoordt Felisa Wolfe-Simon haar critici (1). Ze blijft bij haar claim dat ze bewijsmateriaal heeft dat de bacteriestam uit het Mono Lake fosfor in aantoonbare hoeveelheden heeft vervangen door arsenicum in eiwitten en DNA.

Felisa Wolfe-Simon en 11 medeauteurs, waaronder de bekende fysicus-kosmoloog Paul Davies (2), benadrukken dat ze alle mogelijke voorzorgen hebben genomen dat de bacteriekweken voldoende arsenicum kregen en vooral een hoeveelheid fosfor die verwaarloosbaar klein is. De kritiek was nl. dat er sporen van fosfor als verontreiniging in het kweekmedium waren die voldoende waren voor de cellen om te groeien. In dat geval zou het hele experiment mislukt zijn. Maar FWS had een controle zonder fosfor en zonder arsenicum die veel slechter groeide dan de arsenicum bacterie. Het enige verschil tussen beide experimenten was de toegevoegde hoeveelheid arsenicum, en die moet dus de verbeterde groeisnelheid verklaren. En dat betekent dat de bacterie het arsenicum gebruikt moet hebben, d.w.z. ingebouwd moet hebben in eiwitten en DNA in plaats van fosfor. Andere bezwaren, zoals dat er fosfor vrijgekomen zou kunnen zijn uit dode cellen en vervolgens gebruikt werd door levende cellen zijn niet in staat om het verschil tussen experiment en controle te verklaren, aldus FWS.

DNA
Interessant is de claim van FWS dat recente kwantum-mechanische berekeningen suggereren dat de vervanging van fosfor (P) door arsenicum (As) de ruimtelijke structuur van de DNA dubbel-helix in tact laat (3). Dit is heel belangrijk. Als dat klopt is een zwaarwegend theoretisch bezwaar tegen arsenicum-DNA uit de weg geruimd. De driedimensionale Watson-Crick structuur van DNA luistert heel nauw. Wijkt het te veel af dan verlopen ontzettend veel processen in de cel niet optimaal of zo slecht dat er groeistilstand of de dood optreedt. FWS geeft aan dat het fosfor gehalte van de bacterie erg laag is maar komt niet met een percentage van vervangen fosfor in DNA. Hopelijk komt dat in vervolg onderzoek. Ze schrijft wel dat ze nooit beweerd heeft dat al het fosfor vervangen zou zijn door arsenicum.

Giftig
Bovenal is de bacterie extreem tolerant voor het doorgaans zeer giftige arsenicum. Dit moet het gevolg zijn van sterke selectie voor Arsenicum tolerantie in een omgeving met hoge arsenicum concentraties in het Mono Lake. Dit is een voorwaarde voor groei, maar zeker niet voldoende. Het zou nl. kunnen zijn dat de bacterie in staat is om efficiënt arsenicum onschadelijk te maken of uit te scheiden. Tolerantie voor giftige stoffen is een bekend verschijnsel (bv.: zinkviooltje). Maar deze bacterie tovert een giftige stof om tot een bouwsteen: het is in staat arsenicum als substituut van fosfor te gebruiken. In ieder geval in laboratorium experimenten. Arsenicum wordt dus niet uitgescheiden, maar juist opgenomen.

Reproduceerbaarheid
FWS stelt de bacterie beschikbaar voor andere wetenschappers zodat zij de experimenten kunnen herhalen. En zo hoort het ook in de wetenschap. Zij stelt zich hiermee ook kwetsbaar op, omdat anderen haar claims kunnen falsificeren.

Buitenaards leven
FWS en medeauteurs speculeren niet over buitenaards leven. Maar de implicatie is duidelijk: als er planeten zijn waar geen fosfor maar wel arsenicum aanwezig is zou leven op die planeet toch mogelijk zijn.

Fine Tuning
De eisen voor fine-tuning van fysische en chemische eigenschappen van het heelal zijn hiermee ook wat minder streng geworden! Fosfor is geen vereiste meer!

Bronnen

1. Felisa Wolfe-Simon et all (2011) Response to Comments on “A Bacterium That Can Grow Using Arsenic Instead of Phosphorus” , Science 3 June 2011
2. Paul Davies: 'The Goldilock Enigma. Why is the universe just right for life?' Zie mijn blog. In een lezing aan boord van de clipper Stad Amsterdam in 2010 speculeerde Davies al over alternatief leven (zie mijn blog hierover). Het leuke van Davies: "Paul Davies likes to ask big questions". Recentelijk heeft hij zich laten verleiden om kankeronderzoekers te helpen: hier. Hij is niet bang om onorthodoxe vragen te stellen. Dat mag ik wel.
3. "recent quantum mechanical calculations indicate that As replacement of P in DNA would not alter the geometry and backbone structure of the DNA double helix".

Verdere bronnen: een erg kritisch verhaal in Nature, 1 juni: Will you take the 'arsenic-life' test? De meeste wetenschappers zouden het zonde van hun tijd vinden om de experimenten te herhalen.

 

Update 25 jul 2025: na 15 jaar heeft Science het originele artikel teruggetrokken. 

Life and death with arsenic
Arsenic life: An analysis of the recent report “A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus”  08 March 2011

Dit is een kritische, welwillende, objectieve analyse van het artikel wat een eind meegaat in de gedachtengang van het artikel maar uiteindelijk concludeert dat hoewel arseen fosfaat kan vervangen in allerlei onderdelen van de cel, het toch te instabiele verbindgen vormt wanneer het in DNA zou voorkomen.

Vis Noch Vlees actie ontlokt felle protesten onder linkse omroepmedewerkers

Dat vond ik nog het meest geslaagde onderdeel van de vpro documentaire Vis Noch Vlees gisteravond: hoe mensen reageren wanneer je ze hun vleeskroketten afpakt in de VPRO-VARA-NTR-personeelskantine!

Lennart van der Meulen, directeur VPRO: Wat vleeskroketten verbieden!? Nee! Het is hier geen Noord-Korea! Ik denk dan: hoe zit het met rookverbod? Riep hij toen ook: het is hier geen Noord-Korea? Hoe durft hij het ontbreken van vlees tijdens de lunch te vergelijken met Noord-Korea! Moet hij honger lijden? Is dat directeur van de linkse omroep VPRO?
Jan Tromp, die aardige grijze VARA tv-presentator, doet de verplichte vleesloze lunch denken aan het voorstel van de Christen Unie om in de grondwet vast te leggen dat Nederland een Christelijke natie is! "De vrije wil van de vrije mens wordt uitgeschakeld"! Er komt helemaal geen grondwetwijziging! Het is alleen de lunch gedurende 5 werkdagen! Is Jan Tromp links? Zo leer je linkse tv-presentatoren  kennen. De verwende, onnadenkende Westerse vleesconsument. Wat als al die miljoenen die nu nog te arm zijn, straks hun vrijheid gaan opeisen om evenveel vlees willen eten als Jan Tromp? Kan de aarde dat opbrengen? Notabene: het gaat alleen om de lunch! Niet wat je thuis eet! Is dat al zo heftig dat je over 'de vrije wil' begint?
Erik Hogeboom, eindredacteur NTR: "De dictatuur van het verantwoord eten"! Hoe durft zo iemand het woord dictatuur in de mond te nemen gezien de recente doden die er vallen in landen (Iran, Libië, Jemen, etc) die zich aan een dictatuur proberen te ontworstelen? Je leert linkse tvmakers pas goed kennen als je ze hun vleeskroketten afpakt. Dat was nog het meest leerzame van de documentaire.

Verder was het aardig de gezichten te zien van een aantal bekende namen:

Charlotte Metsaers (schrijfster, anti-bioindustrie), Dick Veerman (foodlog.nl, kritisch), Carel Drijver (WNF), Louise Fresco (hoogleraar duurzaamheid, had goede dingen te zeggen), Dirk-Jan Verdonk (historicus, auteur van Het dierloze gerecht Een vegetarische geschiedenis van Nederland, had goede dingen te zeggen), Roos Vonk (hoogleraar psychologie, iniatiefneemster pleidooi tegen intensieve veehouderij, begrip 'meervoudige onwetendheid', etc).

Uitspraken van proefpersonen:
- dat ze een rotleven hebben, dat wist ik wel; (gewetenloos?)
- sommige dingen kun je maar beter niet weten; (gewetenloos?)
- als ik bij al dat soort dingen moet stilstaan dan heb ik geen leven meer, dan kun je niets meer eten (letterlijk: geen leven? letterlijk: niets meer eten?)
Woedende VPRO kantine klant: ik ga ontslag nemen! (zonder vlees is het leven zinloos)
"Links lullen, rechts eten" werd er gezegd. Zeer treffend gezegd!
Jammer dat Britta Hosman na de vleesloze week haar excuses aanbood aan de kantine bezoekers! jammer! Het was juist een zeer geslaagde en onthullende  bewustwordingsactie!
Ikzelf: stop met alle vleeswaren op de boterham, om een daad te stellen.

Overpeinzing:
als iedereen het recht heeft (meer dan 2) kinderen op de wereld te zetten, idem alle volgende generaties, en die hebben allemaal recht op (onbeperkt) vis, vlees, een huis (met tuin), (onbeperkt) electriciteit, water, een auto, en  een vliegvakantie: hoe lang kan dat goed gaan?


Links

WakkerDier actie tegen kantinevlees
Dialoog Megastallen van het Min. Economische Zaken

Prion ontkenners en prion sceptics

Laura Manuelidis

Prion deniers en prion sceptics: ik ben gefascineerd door authentieke, liefst goed geïnformeerde sceptics. Gisteren stond er een fascinerend artikel in de Science over Laura Manuelidis, 'The Prion Heretic', die al 30 jaar lang de standaard opvatting dat de prionziekte door een verkeerd gevouwen eiwit wordt veroorzaakt, ontkent en met een alternatieve theorie komt. Haar levensmotto (ze is nu 68) is: "Doubt is the essence of science" (afkomstig van Bertrand Russell). (Volgens mij moet je twijfel wel intelligent toepassen, maar dit ter zijde). 

De bekendste prionziektes zijn de 'Mad cow disease', en 'Creutzfeldt-Jakob disease' bij de mens (zeldzame ziekte). Het zijn hersenziektes. Stanley Prusiner kreeg in 1997 de Nobelprijs voor de ontdekking dat misgevouwen eiwitten een besmettelijke ziekte konden veroorzaken. Toen is de prion theorie dogma geworden. Er was geen discussie meer over. Het was een feit geworden. Het was niet goed voor je carriere om er aan te twijfelen. Maar toen Prusiner zijn theorie voor het eerst openbaar maakte werd hij uitgelachen. Besmettelijke ziektes werden door virussen of bacteriën overgedragen. Iets anders was er niet. Eiwitten komen niet in aanmerking omdat die zich niet kunnen vermenigvuldigen. Maar Manuelidis is ervan overtuigt dat prion eiwitten niet de oorzaak zijn maar een gevolg. De oorzaak zou een nog niet ontdekt virus zijn.
De besmettelijkheid kon niet ontkend worden: in 1995 stierf de eerste persoon door het eten van vlees van een zieke koe (aardig argument tegen eten van vlees, maar dit terzijde). Het bewijs voor de prion theorie is in de loop van de jaren steeds sterker geworden o.a. door experimenten met muizen. Maar zelfs voorstanders geven toe dat er nog wat gaten in het bewijs zitten. Kijk, dan wordt het interessant. Soms wordt het misgevouwen prion eiwit in niet-infectieus weefsel gevonden en soms wordt het niet gevonden in weefsel dat wel infectieus is. Infectie verloopt ook niet altijd even voorspelbaar: soms duurt het lang, soms gaat het snel. (Doet me denken aan de HIV/AIDS controverse, zie artikel in de laatste Skepter van Dirk Koppenaal).

Een vergelijking met de evolutietheorie ligt ook voor de hand. Creationisten, evolution-deniers, zien alleen maar gaten. Dat vormt het objectieve aanknopingspunt voor twijfel. Voor de prion hypothesis bestaat er ook brandstof dat het deniers-vuurtje brandend houdt: het kroon bewijsstuk, eiwit injecteren in muizen en daarna ontstaat de ziekte, is niet reproduceerbaar door anderen. En Prusiner himself is niet voor commentaar bereikbaar. Verdacht! Waar is hij bang voor? Open discussie?

Het beste tegenbewijs van Laura Manuelidis is de vondst van een virusdeeltje in ziek hersenweefsel dat ontbreekt in gezond weefsel. Volgens critici is dat hoogstens een correlatie en geen oorzakelijk verband.

De vele analogieën met de evolution-creation controverse liggen voor het oprapen: Laura Manuelidis heeft weinig vrienden binnen de wetenschap, de meeste onderzoekers in de subdiscipline prion biologie negeren haar of maken haar belachelijk; artikelen publiceren die tegen mainstream prion theorie ingaan is moeilijk. Intrigerende opmerking: "The field has been very forgiving of failures of the prion hypothesis to predict things that are found in the laboratory.". Ook dat levert brandstof. Opvallend: prion experimenten worden bijna nooit herhaald door anderen (misschien is reproduceren niet zo interessant?). Ook dat levert weer brandstof. Laura Manuelidis blijft doorgaan. Ze is niet overtuigd dat de prionziekte veroorzaakt wordt door een eiwit. Ikzelf vind dat ze met meer bewijs moet komen, en dat de prion eiwit theorie redelijk is bewezen.

Vandaag weer een interview met de heen en weer zwalkende klimaat-scepticus Salomon Kroonenberg in de Volkskrant, waar ik maar geen vat op krijg. Ik kan geen consistent standpunt ontdekken. Als je hem stevig aan de tand voelt, komt er wat anders uit dan wat hij spontaan ventileert. Hij is meer een twijfel-zaaier, die zelf niet goed weet waar zijn twijfel over het klimaat ophoudt.

De prion kwestie is een redelijk overzichtelijk geheel; eiwit of virus is de oorzaak van een hersenziekte, en er zijn proefdiermodellen en er zijn experimenten mogelijk die direct oorzaak en gevolg demonstreren. Evolutie daarentegen is veel en veel onoverzichtelijker: de evolutietheorie doet een uitspraak over ieder organisme en er zijn miljoenen soorten met eindeloos veel wonderbaarlijke eigenschappen. Iedere natuurwetenschappelijke discipline is er bij betrokken. Er is geen cruciaal, definitief experiment dat aan alle twijfel een einde maakt. Tegenstanders kunnen eindeloos doorgaan met gaten opvoeren. De grootste motor is natuurlijk het geloof in god en schepping. Afgezien daarvan: de kunst van het oordelen is te zien welk type bewijs er nodig is bij het soort probleem dat opgelost moet worden en de onvermijdelijke gaten die bij dat probleemgebied horen. De kunst van het oordelen is de kunst van het twijfelen. Weten wanneer je moet twijfelen en wanneer je moet ophouden met twijfelen. En: een goede 'twijfelaar' is op de hoogte van alle feiten.

Jennifer Couzin-Frankel (2011) The Prion Heretic, Science 27 mei 2011

Postscript

Laura Manuelidis zou een waardige toevoeging zijn aan het lijstje in het boek Rebels, Mavericks, and Heretics in Biology.