Levensverwachting en kindersterfte

Mijn vorige blog draaide om het begrip levensverwachting (life expectancy). Dit is een belangrijk begrip. Even een korte toelichting.

• levensverwachting is een gemiddelde. De meeste mensen leven veel langer of korter dan het gemiddelde. Dus als er staat dat alle landen in 1800 een levensverwachting hadden van onder de 40 jaar betekent dat zeker niet dat ze niet ouder werden dan 40 jaar.
• wanneer de levensverwachting erg laag is, zoals vroeger maar nu nog steeds in Afrikaanse landen, dan komt dat vooral door hoge kindersterfte.

Het land met de laagste levensverwachting is Sierra Leone met 47 jaar (2010). In 1800 was het 25 jaar! Japan had in 1800 een levensverwachting van 36 jaar en heeft het gebracht tot het land met de hoogste levensverwachting: 83 jaar.

Door het terugdringen van kindersterfte, vooral door zorg rondom de geboorte, stijgt de levensverwachting.

Alle gegevens heb ik van de website Gapminder World. De redenen dat ik zo enthousiast ben over Gapminder zijn:

• nergens anders vind je op één plek zo'n enorme hoeveelheid data over welvaart en gezondheid van ontzettend veel landen over een groot aantal jaren
• de visualisatie van de data maakt het zeer aantrekkelijk en overzichtelijk
• het is gratis beschikbaar op het internet, je hebt alleen een browser nodig
• het is interactief: je kunt alle variabelen en landen zelf kiezen en de ontwikkeling in de loop der jaren in beeld brengen door animatie's.

Behalve het programma zelf, is de man die er achter zit, Hans Rosling, een medisch statisticus, een buitengewoon enthousiast en vaak humoristisch verteller (te zien in verschillende youtube video's) met een serieuze boodschap op de achtergrond.

Die boodschap die hij heeft is positief en optimistisch is: het gaat beter met de wereld! Ondanks alle ellende! Wie wordt daar nu niet enthousiast van? Keer op keer lees je in de krant dat het slecht gaat in de wereld. Wij hebben het voorrecht te wonen in een land met één van de hoogste levensverwachtingen: 81 jaar. En we behoren tot de de top 15 rijkste landen. Het is bijzonder nuttig om met één oogopslag te zien hoeveel landen beneden ons zitten. Dat is een beeld dat je bij blijft.
Twee weken geleden stonden er verhalen in de nrc en volkskrant over de hoge babysterfte in Nederland: één baby per dag overlijdt vlak voor of tijdens de geboorte (wetenschapskatern nrc za 26 nov), ongeveer 359 sterfgevallen per jaar. Alarmerend. Schokkend. Ja, het is waar dat Finland en Vlaanderen het beter doen dan Nederland. Maar als je dat gegeven in internationaal en historisch perspectief plaatst, dan is er zeker reden voor een veel positievere kijk op de zaak. Kijk maar eens naar de onderstaande figuur die ik maakte met Gapminder:

Daling kindersterfte (0-5 jr) in Nederland van 1840 tot 2010
afgezet tegen inkomen (Gapminder)

Letterlijk in één oogopslag zie je hoe spectaculair de kindersterfte in Nederland is gedaald. Van 1840 tot 2010 is de kindersterfte (0-5 jaar) van bijna 400 tot 4 per 1000 geboortes gedaald. Een daling met een factor 100! In een tijdsbestek van maar 170 jaar. Dat we ons nu ongerust maken omdat de kindersterfte in Nederland hoger is dan in Finland doet dan een beetje kunstmatig aan. Natuurlijk is het erg als het jouw baby is die onnodig dood ging. Maar als je bedenkt dat Angola nu een kindersterfte heeft die wij in 1910 hadden (makkelijk te vinden in Gapminder), dus honderd jaar geleden, dan vraag ik me af of we ons alleen zorgen maken om onze eigen relatief lage kindersterfte en we het te druk hebben om de grote kindersterfte in Angola op te merken? en de rest van de wereld! Als je bedenkt dat een deel van onze kindersterfte veroorzaakt wordt door een gebrek aan samenwerking tussen goed opgeleide professionals (verloskundigen en gynaecologen) dan is dat relatief gezien een luxe probleem. Luxe omdat het om ego's van professionals gaat en niet een medisch probleem. Het is zeker ongepast om de Nederlandse kindersterfte te betitelen als 'Middeleeuwse toestanden' of 'derde-wereld land'. We moeten waarderen hoe ver we gekomen zijn. En misschien eens gaan bedenken wat we voor landen als Angola kunnen betekenen.

Het nut van de wetenschap (3)

Ieder land ter wereld (waarvan gegevens bekend zijn) is in de afgelopen 200 jaar rijker en vooral gezonder geworden. Dat wil zeggen: alle landen zijn van een levensverwachting van onder de 40 jaar in 1800 tot boven de 40 jaar gestegen in 2010. Zie dit samengesteld plaatje:

Boven de streep: toestand in 2010
beneden: toestand 1800
verticaal: leeftijd van 15 - 85 jaar.
horizontaal: inkomen per hoofd v.d. bevolking.
(Gapminder World)

Dat is een verbazingwekkend maar weinig bekend gegeven. Het is wel zo dat er grote verschillen blijven. Vooral de spreiding in inkomen is veel groter geworden. De ontwikkeling in levensverwachting en inkomen heb ik hieronder met het interactieve programma Gapminder World weergegeven voor drie landen: een extreem arm land (Congo), een extreem rijk land (Qatar) en Amerika.

De verschillende paden die Congo, Qatar, Amerika hebben afgelegd.
Ontwikkeling van levensverwachting en inkomen
van 1800 tot 2010. (Gapminder World)

 

Zelfs Congo is uiteindelijk na veel omzwervingen boven de 40 jaar uitgekomen ondanks het feit dat het inkomen per hoofd van de bevolking (na enige toename en afname) na 200 jaar weer op hetzelfde is uitgekomen als in 1800. Qatar is rijk geworden door olie en gas, maar het duurde wat langer voordat het gezonder werd. In Amerika is de stijging van levensverwachting sneller gegaan. In Japan worden ze het oudst (83 jaar): volg het pad dat Japan heeft afgelegd zelf interactief in Gapminder (spectaculair effect van WOII!).

Nederland en Engeland waren in 1800 koplopers!
(Gapminder World) interactief

De ontwikkeling die Nederland heeft gemaakt
in gezondheid en inkomen (Gapminder World)

In het algemeen: hoe rijker, hoe gezonder. Waarom is er een positieve relatie tussen inkomen en levensverwachting? Geld op zich maakt niet gezonder! De verklaring is: méér inkomen betekent geen honger meer, meer en beter voedsel, meer en betere ziekenhuizen, meer en betere medicijnen, vaccinaties, schoon drinkwater, riolering, betere huisvesting. (bron: Teacher Guide: 200 years that changed the world). Waar komt die kennis vandaan?

De toename in levensverwachting is te danken aan wetenschap en techniek.

Disclaimer 1: de gezondheidszorg is niet overal even efficiënt, ziekten als malaria zelf zijn ongelijk verdeeld over de wereld (klimaat!). AIDS en malaria hebben Afrika zwaar getroffen. Het helpt niet als je gelooft dat AIDS niet door HIV veroorzaakt wordt. Wetenschappelijke kennis negeren helpt niet echt.

Disclaimer 2: Het is absoluut waar dat wetenschappers zonder politici en regeringen nooit deze toename in levensverwachting hebben kunnen bewerkstelligen. Maar regeringen zouden dit zeker niet zonder wetenschap kunnen doen. Het is eerder zo dat de toepassing van wetenschappelijke inzichten vaak tegengehouden worden door de politiek. Wetenschappers wisten allang dat er verband was tussen roken en kanker, tussen CO2 en klimaatopwarming, ongezond eten en obesitas, etc. Regeringen moeten deze inzichten omzetten in wetgeving. Regeringen kunnen oorlog voeren of zorgen dat hun bevolking voedsel en medische hulp krijgt. Wetenschappers hebben de kennis, regeringsleiders de macht.

Disclaimer 3: het is absoluut waar dat vele mondiale problemen zijn toegenomen zoals milieu, klimaat, (drink-)water, biodiversiteit, visstand, energie, grondstoffen, etc. Ik heb daar ook vaak over geblogd. En we hebben welvaartsziektes: kanker, overgewicht, hart- en vaatziektes. En we zitten nu midden in een economische crisis. Het kapitalisme en het vrije markt principe zijn slecht. En de geneesmiddelen industrie streeft winst na en niet onze gezondheid. En vergeet niet de Medische Missers! En vergeet niet wetenschappelijke fraude (Marc Hauser, Diederik Stapel)! Allemaal waar!

Disclaimer 4 (ook nuttig voor mijzelf!): ik heb geblogd over mutatie accumulatie in de mens en de daarmee samenhangende medicalisering van het menselijk leven. We zijn steeds meer afhankelijk van ziekenhuizen en medicijnen geworden. Allemaal waar! Ik heb op mijn website een Hamilton pagina waarin ik een kaartje laat zien (uit andere bron) van de verschillen in levensverwachting, mij niet realiserend dat alle landen vooruit gegaan zijn! 

Disclaimer 5: de 'uitvinding' van landbouw en veeteelt en het koken van voedsel dateren lang voor de ontwikkeling van de wetenschap. Waar. Maar, de claim van Rosling gaat over de laatste 200 jaar.

MAAR het aardige van de interactieve grafieken van Hans Rosling is nu juist dat hij overtuigend laat zien dat ondanks alles de levensverwachting omhoog is gegaan voor ieder land. We leven langer. We worden ouder.

Dit is de meest overtuigende en spectaculaire video: Hans Rosling's 200 Countries, 200 Years, 4 Minutes (in 4 minuten weet je alles!). Heb je die gezien, dan weet je de essentie. Rosling zelf is een uniek voorbeeld van een wetenschapper die het nut van data combineert met het nut van een begrijpelijke presentatie van diezelfde data.

Vorige blogs over dit onderwerp

• Een argument voor het nut van de wetenschap 12 april 2011
• Ionica Smeets geniale verdediging van de zuivere wiskunde 29 maart 2011

Evolutionaire transities en het ontstaan van leven

gastbijdrage HENNY VAN DER MEER

In een eerder op deze blog verschenen Engelstalig betoog heeft de auteur gepleit voor een uitbreiding van de evolutionaire transities op aarde met de kosmische faseovergangen (emergent transitions in cosmic evolution). Hieronder wordt in het Nederlands nogmaals ingegaan op die transities alsmede op verschillende benaderingen waarmee dergelijke transities zouden kunnen worden begrepen. Een uitgebreidere Engelstalige versie met volop referenties is binnenkort te vinden op www.vision-in-cichlids.com.


Dank zij wiskundige modellen, astrofysische waarnemingen en subatomaire experimenten met deeltjesversnellers hebben we misschien wel een paar goede ideeën over de samenstelling en oorsprong van het heelal. Niettemin is onze kennis over de kosmos beperkt. We geloven dat alles uit dezelfde materie bestaat en dat de natuurkundige wetten overal en altijd gelden. Daarom zijn we er ook van overtuigd dat alles hier op aarde net zo goed op een andere planeet kan voorkomen, mits de omstandigheden (temperatuur, zwaartekracht, aanwezige stoffen) gelijk zijn. Zelfs onder geheel andere omstandigheden zouden dezelfde universele wetten moeten gelden. Die wetten hebben ook betrekking op de evolutionaire transities.

1995

2011

Het zal menige bioloog al eerder zijn opgevallen dat er tijdens de evolutie opmerkelijke sprongen in de ontwikkeling van het leven hebben plaatsgevonden, maar het was pas in de jaren negentig van de vorige eeuw dat dit beperkte aantal ontwikkelingssprongen de nodige wetenschappelijke aandacht kreeg door een aantal publicaties over major transitions1 (helaas alleen in het Engels). Deze biologische transities lijken opvallend veel op de faseovergangen kort na de oerknal. Daardoor lijkt het of alles in het heelal op hiërarchische wijze is geordend, van elementaire deeltjes tot en met intelligente netwerken.

De biologische transities worden gekenmerkt door de volgende drie punten:

1. wezens die zich onafhankelijk konden vermeerderen deden dat na de transitie alleen nog in groepsverband (bv. endosymbiose)
2. met de verdeling van taken wordt het prestatievermogen verhoogd (bv. cel-differentiatie)
3. elke transitie gaat gepaard met een plotselinge toename van informatie overdracht (bv. het ontstaan van de genetische code)

Deze evolutionaire transities hangen samen met de hiërarchische ontwikkeling van het leven op aarde, vanaf de eerste moleculaire replicatie tot en met de ontwikkeling van de menselijke taal en kunstmatige neuronale netwerken in de toekomst.

De fundamentele faseovergangen na de oerknal weerspiegelen de hiërarchische opbouw van de materie, van quarks via protonen en neutronen tot atomen van lichte elementen als waterstof en helium. Na de levensloop van vele miljarden sterren ontstond er steeds meer galactisch stof van zwaardere elementen en de verschillende atomen vormden moleculen die samenklonterden tot planeten.

De moleculaire wereld op aarde werd al spoedig na haar ontstaan gedomineerd door vloeibaar water (desnoods in de vorm van zwevende druppeltjes). Een medium waarbinnen zeer uiteenlopende fysische en chemische processen konden plaatsvinden die de overgang naar wezens met levenskenmerken konden bewerkstelligen (abiogenese). Het gaat daarbij om de combinatie van een aantal auto-katalytische systemen: energie opwekken door stofwisseling, een mal om een replica te kunnen vormen en een omhulsel om homeostase mogelijk te maken. Over hoe een dergelijke combinatie precies heeft plaats gevonden, zijn de onderzoekers het nog niet eens.

Eén van de problemen met abiogenese is dat levende wezens worden opgevat als (open) systemen die een hogere mate van orde ten opzichte van hun omgeving in stand houden. Volgens de 2e Hoofdwet (thermodynamica) kan dat alleen als elders de entropie (mate van wanorde) toeneemt. Door open systemen stroomt voortdurend energie en materie waarbij de gevormde entropie uit het systeem wordt verdreven (dissipatie) om de interne organisatie te verbeteren. Dit kan onder meer doordat de instromende energie (zonlicht) een lagere entropie heeft dan de afgegeven warmte. Uit recent onderzoek blijkt dat ook bij de wisselwerking van moleculen in een waterige oplossing zowel entropie als orde in die oplossing kan toenemen2. Of dit zal bijdragen tot een beter begrip van de abiogenese moet nog blijken, maar dergelijke concentratie afhankelijke interacties tussen organische moleculen zouden wel eens een belangrijke rol gespeeld kunnen hebben bij het ontstaan van leven.

De meeste hedendaagse astrofysici huldigen het holografisch principe waarmee het heelal wordt opgevat als een stapel tweedimensionale lagen met elk een maximaal toelaatbare hoeveelheid entropie. Telkens als de bovengrens wordt bereikt vindt transitie plaats naar de volgende laag. Volgens dit model zou dus ook de overgang van een levenloos molecuul naar een levend organisme samenhangen met het bereiken van het organisatieniveau dat kenmerkend is voor leven. En dat zou tevens overeenstemmen met de maximaal toelaatbare entropie van de betreffende laag. Dergelijke abstracte, overwegend op wiskundige modellen gebaseerde verbindingen tussen leven en niet-leven worden ook beschreven door theorieën over fluctuerende kwantum golven in een vacuüm-zee. Zij behandelen nauwelijks toegankelijke materie voor niet-ingewijden, waartoe ik ook mijzelf reken [3].

Veel moderne onderzoekers menen dat de hiërarchische structuur van de kosmos en de evolutionaire ontwikkelingen op aarde het best zijn te beschrijven met behulp van de complexiteitstheorie. Zij gaan ervan uit dat elk ontwikkelingsniveau kan worden opgevat als een interactie tussen de componenten die zowel vanuit henzelf (van binnen uit; reductionistisch) als vanuit de emergente eigenschappen die ze opwekken (vanuit het grote geheel; holistisch) wordt aangestuurd. De zelforganisatie die er het gevolg van is, werd aanvankelijk vooral gebruikt om evolutionaire processen te begrijpen en voorspellingen te doen over kunstmatig leven. Thans kennen complexe systemen ook een algemenere toepassing en gaat de aandacht in het bijzonder uit naar de eenwording en afsluiting van zo’n systeem4.

Met de reductionistische analyse van het heelal heeft men de hiërarchische opbouw van de materie en de daarmee samenhangende krachten in kaart gebracht. Sommige onderzoekers in de kwantum chromodynamica menen nu dat alles is terug te voeren op de sterke kernkracht want als de onderlinge afstand tussen quarks groter wordt neemt hun aantrekkingskracht ook toe. Dit resulteert in de residukracht die de positief geladen protonen bijeen houdt en mogelijk, in geringe mate, in nog meer. In elk geval bestaat er nog geen algemeen aanvaarde theorie voor de samenhang tussen de sterke kernkracht en de veel zwakkere zwaartekracht5.

Reductionistische benaderingen, in welke vorm dan ook, maken altijd deel uit van complexe systemen, maar holistische opvattingen winnen steeds meer terrein. Emergente eigenschappen die enerzijds zijn terug te voeren tot de wisselwerking tussen kleinere bouwstenen, worden, mogelijk onder invloed van toenemende spiritualiteit, steeds vaker toegeschreven aan het grotere geheel. Een dergelijke holistische benadering kan zelfs wortelen in de relativiteitstheorie. De beroemde formule E=mc² is eigenlijk afgeleid van een vierkantswortel, ongeveer als E=(m²c⁴)^1/2 en elke middelbare scholier weet dat die vergelijking een positieve én een negatieve oplossing heeft. De negatieve uitkomst werd echter verworpen als zijnde absurd omdat die suggereert dat de tijd ook in tegengestelde richting kan lopen: een oorzaak zou in de toekomst kunnen liggen. Sommige onderzoekers in de kwantum elektrodynamica waren wel gecharmeerd van deze tijd-symmetrie en promootten wat thans bekend staat als retrocausaliteit. Het effect van retrocausaliteit of syntropie is op te vatten als het effect van een toekomstige attractor die geleidelijk alles naar een hoger plan van organisatie trekt6. Een dergelijke holistische benadering kan ook deel uitmaken van complexe systemen. Het valt niet uit te sluiten dat in de nabije toekomst verschillende combinaties van genoemde benaderingen zullen worden gepresenteerd als het ultimate antwoord op de vraag over Life, the Universe and Everything [7].

Noten

1. Recente publicaties over dit onderwerp zijn onder meer: The Major Transitions in Evolution Revisited van Brett Calcott & Kim Sterelny (2011); Darwinian Dynamics: Evolutionary Transitions in Fitness and Individuality van Richard Michod (2011); ‘Rapid transition towards the division of labor via evolution of developmental plasticity’ door Sergey Gavrilets in PLoS Comput Biol 6 (2010): http://www.ploscompbiol.org/article/info:doi/10.1371/journal.pcbi.1000805 en ‘Local interaction, multilevel selection, and evolutionary transitions’ door Peter Godfrey-Smith in Biological Theory 1: 372-380 (2006): http://petergodfreysmith.com/PGS-LocalInteraction-BioTy06.pdf.
2. Onder invloed van kleine kunststof bolletjes worden grotere bolletjes gedwongen tot een meer georganiseerde rangschikking. Deze toename van orde onder invloed van toenemende entropie (de kleine bolletjes verdelen zich homogeen over de ruimte) werd voor het eerst beschreven in ‘The gentle force of entropy’ door W.A. Adamson in Science 5364: 655. Dit verschijnsel wordt thans veelvuldig onderzocht met betrekking tot de wisselwerking tussen polymeren met verschillende vorm. Zie bv. ‘Shapes and coiling of mixed phospholipid vesicles’ door Parades-Quijada, G., H. Aranda-Espinoza & A. Maldonado (2009) in Lipids 44: 283-289; ‘Concentration distributions during flow of confined flowing polymer’ door Hernandez-Ortiz, J.P., H. Ma, J.J. de Pablo & M.D. Graham (2008) in Kor.-Aust. Rheo. J. 20: 143-152;  Block Copolymers in Solution: Fundamentals and Applications van I. Hamley (2005); ‘Entropic recoil separation of long DNA molecules’ door Cabodi, M., S.W.P. Turner & H.G. Craighead (2002) in Anal. Chem. 74: 5169-5174.
3. Een zeer toegankelijk stukje over het holografisch beginsel, is op internet te vinden: http://www.kowalczyk.nl/user/image/holografie.pdf. Eveneens heel toegankelijk is 'De Ontrafeling van de Kosmos' van Brian Green die in hoofdstuk 16 uitleg geeft over het onderwerp. Voor de liefhebbers is er een hoofdstuk over Ether Vibraties op internet: http://www.soulsofdistortion.nl/dutch/SODA_chapter6.html.
4. Roger Lewin schreef in 1993 een boeiend boek over de opkomst van de complexiteitstheorie: Complexiteit: Het Grensgebied van de Chaos. Een Nederlandstalige on-line cursus (2008-2009) van Francis Heylighen over complexiteit en evolutie is te vinden op http://pespmc1.vub.ac.be/CLEA/CompEvCursus.pdf. Een interessant boekje over complexiteit en evolutie is Eieren, Straalmotoren en Paddestoelen van Stuart Kauffman (1996).
5. Een aardig boekje over elementaire deeltjes en de kwantumwereld is De Bouwstenen van de Schepping. Een Zoektocht naar het Allerkleinste van Gerard ’t Hooft (2002) dat ook op internet is te vinden: http://www.dbnl.org/tekst/hoof031bouw01_01/downloads.php. Met behulp van de snaartheorie wordt naarstig gezocht naar de mogelijkheid om de zwaartekracht met de kernkrachten te verbinden. Een Nederlandstalig boek over supersnaren is Snaren en de Snaartheorie van Marcel Vonk (2010). Helaas alleen nog in het Engels: The Cosmic Landscape. String Theory and the Illusion of Intelligent Design van Leonard Susskind (2006).
6. Over syntropie is vooral veel Engelstalige literatuur afkomstig uit Italië, bv. Syntropy and Entropy in Self-Organized Systems van Mario Ludovico (2006): http://www.mario-ludovico.com/pdf/syntropy.pdf.
7. Derde deel van het hilarische Transgalactisch Liftershandboek van Douglas Adams (1982).