De voederconversie van Bas Haring

In zijn column in de Volkskrant zaterdag 4 juni schrijft Bas Haring over de voederconversie van zijn pas aangeschafte varkentje:

"Varkens hebben een voederconversie van ongeveer drie. Dat betekent dat een varken drie kilo voer moet eten om één kilo aan te komen. ... Dat klinkt inderdaad inefficient ... Daarom moeten we minder vlees eten, aldus veel vegetariërs en andere milieubewusten. Als al die monden gevoed moeten worden dan is het onverantwoord om veel vlees te eten."

Feiten en normen
"Daarom moeten we minder vlees eten..." is strikt genomen niet correct. Wat we moeten doen kun je niet afleiden uit feiten. Wel uit normen. En die norm kan bijvoorbeeld  zijn: het is beter als er minder ongelijkheid in de verdeling van voedsel in de wereld is. Dat zegt Haring in feite ook in de volgende zin: "Als al die monden gevoed moeten worden...". Het is conditioneel. En het heeft niet zo zeer met vegetarisme of milieubewustzijn te maken, maar wel met eerlijke verdeling van het beschikbare voedsel in de wereld. Dit jaar bereiken we de mijlpaal van zeven miljard mensen en we zijn op weg naar 8 miljard! Niet te vergeten de miljoenen of miljarden (?) huisdieren die niet gegeten worden maar die wel  moeten eten! Het gaat dus om deze feiten. Hoe komt het toch dat ik het idee krijg dat Bas Haring het niet zo op heeft met 'vegetariers en andere milieubewusten'?

Voedselpyramide
Bas Haring denkt dat energieverlies, warmteverlies niet de reden is van de lage efficiëntie, maar het feit dat zijn varkentje het voedsel inefficient verteerd en er héél veel onverteerd uitkomt als stront. Dat klopt niet. Bas Haring trekt vergaande conclusies over voedselketens op basis van waarnemingen van anderhalve week aan een gedomesticeerd hobbyvarken die gevoerd wordt met een kant-en-klare varkensmuesli. Als je een goed beeld wilt hebben van voederconversie moet je het bekijken in de context van food chains en  voedselpiramides (ecological pyramid). Belangrijk is:

"About 80 to 90% of the energy is expended for the organism’s life processes or is lost as heat or waste"

Dus 3 zaken: 1. levensprocessen, 2. warmteverlies 3. stront bepalen samen de mate van voedselconversie. Het netto resultaat wordt uitgebeeld in de voedselpyramide:

primary producers = planten, primary consumers = herbivoren, secondary consumers = carnivoren tertiary consumers = topcarnivoren

Noodzakelijkerwijs zijn er minder organismen hoger in de voedselpyramide. Dat is ook de reden dat het een pyramide is. Als je de onderste laag op 100% stelt, is er ruwweg 10% van de energie beschikbaar voor de 2e laag, 1% voor de 3e laag en maar 0,1% voor de 4e laag. De bovenste lagen hebben zo weinig energie ter beschikking dat er maar heel weinig (top)predatoren kunnen bestaan in een ecosysteem. Zie ook het toegankelijke boekje van Johan van Rijn (2010) Hoe rekbaar is onze planeet? voor uitleg voedselpyramide en de draagkracht van de natuur.

Landoppervlakte
Bas Haring kijkt wel naar de waarde van het onverteerde voedsel (stront) van zijn varkentje -en dat is mooi- maar vraagt zich niet af, waar zijn varkensmuesli vandaan komt. Plantaardige kost dat landoppervlakte claimt vor de productie. Op een planeet met 7 miljard menselijke bewoners en evenveel huisdieren wordt de vraag dringend: hoe kun je het landoppervlak dat je hebt het meest efficiënt gebruiken? of: hoeveel hectare heb ik nodig om 100 kg eiwit te produceren?

eiwitbron	landoppervlakte
rundvlees	0,60 ha
varkensvlees	0,36 ha
bonen	0,25 ha

(bron: N. Koffeman (2010) Meat The Truth. Essays on Livestock Production, Sustainability and Climate Change, p. 183).
Dus: varkens zijn als eiwit producent bijna 2x zo efficiënt als koeien. Maar bonen geven de hoogste eiwit opbrengst per hectare. Als je toch vlees wilt eten en een kleine ecologische voetafdruk dan kun je beter varkensvlees (of kippevlees) eten dan rundvlees. Als je bovendien rekening wilt houden met dierenwelzijn: bonen (Engels: 'pulses').

Evolutie
Over het algemeen zal het resultaat van evolutie zijn dat soorten en individuen hun voedsel efficient benutten. Uitzonderingen: reuzenpanda met zijn bamboe dieet en hobbyvarkens, die niet gefokt zijn voor maximale vleesproductie maar voor de aaibaarheid. Dat het varken van Bas Haring een gedomesticeerd hobbyvarken is, is ook te zien aan de witte vacht. Dat is vaak een neveneffect van domesticatie. Vergelijk het domesticeren van vossen (NG): die kregen ook als neveneffect van domesticatie een andere kleur vacht (wit, grijs, zwart gevlekt). Het varkentje van Bas is geen natuurlijk dier in een natuurlijke omgeving. Op grond daarvan kun je geen vergaande conclusies trekken over ecosystemen.

Kabinet: belast benzine-slurpers. Brengt nog geld op ook!

De belastingvoordelen voor energiezuinige auto's is een zeer succesvolle maatregel gebleken om meer zuinige auto's op de weg te krijgen en zo de CO2 uitstoot te reduceren. Ik kan het weten, want ik heb zelf ook een A-label auto gekocht. Maar het kost de schatkist miljoenen. Begrijpelijk dat de regeling wordt stopgezet. Maar waarom niet de benzineslurpers belasten? Dat verlaagt eveneens de CO2 uitstoot maar brengt nog geld op ook! Suggestie: belast de 3 onzuinigste energielabels E, F en G. Label G het meest belasten, dan F, dan E. Hoe simpel kan het zijn?

Energielabel	Zuinigheid tov gemiddelde auto uit dezelfde grootteklasse
A	Minstens 20 procent zuiniger
B	20 tot 10 procent zuiniger
C	maximaal 10 procent zuiniger
D	maximaal 10 procent onzuiniger
E	10 tot 20 procent onzuiniger
F	20 tot 30 procent onzuiniger
G	meer dan 30 procent onzuiniger

NOS:
Kabinet wil voordelen schone auto's beperken (5 juni)
Subsidie zuinige auto's verdwijnt

(Met dank aan Susan voor de geniale tip!)

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.