Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Tag archief: fittest

the arrival of stardust

Een gastbijdrage van Leonardo da Gioiella

De mens is gemaakt van sterrenstof, heet het, en de uitdrukking is weer eventjes in.
Echter, om iets van sterrenstof te kunnen maken, moeten er sterren zijn.
Maar … om sterren te krijgen moet er stof zijn waarvan sterren gemaakt kunnen worden.

Ik verwacht nu niet dat mij over zo’n honderd jaar dezelfde eer ten deel zal vallen als de bioloog Hugo de Vries aan wie het sofisme Natural selection may explain the survival of the fittest, but it cannot explain the arrival of the fittest wordt toegeschreven – aan welk sofisme een studieproject van meer dan 20 jaar is gewijd: hoe de fitness-factor in the fittest kon arriveren.
Ik doel hier uiteraard op het boek van Andreas Wagner The Arrival of the Fittest dat zoveel stof heeft doen opwaaien in het evolutiewereldje, en vooral in de periferie daarvan.
Ik voorspel hier: het gaat geen honderd jaar duren voordat dat andere vraagstuk, hoe komt het dat sterrenstof fit genoeg was om sterren te vormen, in een boek behandeld zal worden, een boek dat enkel zijn weerga zal vinden in Wagner’s boek.
Wij gaan de verschijning van dat boek nog meemaken … wat ik U brom.

Ik kom hierop door een artikel in de Volkskrant, vlak voor oudjaar, met de kop sterrenstelsel uit de computer ziet er steeds echter uit van Govert Schilling. Het beschrijft de presentatie van “tussenresultaten” van een grootscheeps onderzoek naar het ontstaan van sterren.
Echt een goed oudejaarsartikel: over dingen die ontelbare oudejaarsavonden geleden gebeurden, en begonnen toen er nog geen sprake was van een oudejaarsavond, en die door zullen gaan tot … ja, totdat er geen nieuwjaarsdag meer zal komen.
Of de tijd precies zal eindigen op een oudejaarsavond om 24.00 uur is mij niet bekend, zoals mij ook niet is meegedeeld of de tijd is begonnen op een nieuwjaarsdag om precies 0.00 uur. Maar wetenschappers kunnen nu eenmaal niet uit de voeten met eeuwigheid, dan kun je niet meten. Dus er is een absoluut nulpunt – the Hartle-Hawking state, of voor mijn part the Planck epoch – en een eindpunt – wie weet, the Bullock state.  *)

Ik loop al een tijdje te keutelen met dat Volkskrant-artikel, vooral met dat wat aan het artikel ten grondslag ligt: een rapportage vanuit het EAGLE-project. EAGLE staat voor Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments (een pdf document is op internet beschikbaar **)).
En over de rapportage vanuit een ander project, zonder naam voor zover ik kon nagaan, [who] have analysed ca. 2000 galaxies formed in the GIMIC suite – voor quenching, lees: het onderdrukken, of vroegtijdig te niet doen van stervorming – het survivalprobleem van sterren (ook daarvan is het pdf document via internet te lezen ***)).
Voor wie zich afvraagt waar de GIMIC suite zich ergens bevindt: dat is een computeromgeving. Ik vermoed dat de aldaar gevormde sterrenstelsels de ruimte in worden geschoten, opdat ze tot volle wasdom komen.

Dat ik het idee nu opgepakt heb is vanwege het volgende berichtje dat gisteren (1/2/2015, het moment van schrijven) op teletekst stond

teletekst

Weet U nog, bijna een jaar geleden werd door het Harvard team een “foto” gepubliceerd van signalen uit de ruimte, waargenomen met de BICEP 2, evidence of cosmic inflation in a fraction of the first second of the universe, zeg maar de eerste nieuwjaarsdag, het absolute jaar 0, nog net geen 0.00.01, through identifying the effects of gravitational waves for the first time.

acc. to Harvard: waves from the big bang

acc. to Harvard: waves from the big bang

Onder de kop Cosmology: First Light schreef Nature: BICEP2’s results triggered widespread elation in the cosmology community
Het bericht maakte toen zoveel indruk dat Kees Jaspers mij, vanwege mijn gedemonstreerde scepsis, in een comment onder Wagner (zie hierboven) bijna een jaar later corrigerend toesprak: Wat de tijd betreft. Kijk eens naar een ‘foto’ van de kosmische achtergrondstraling. Dan kijk JIJZELF meer dan 13 miljard jaar terug in de tijd.

Ik ga U niet lastig vallen met technische details. Govert Schelling was niet erg onder de indruk, geloof ik.
In principe is het heel eenvoudig. Je gaat uit van een boel deeltjes, berekent de zwaartekracht die ze op elkaar uitoefenen en kunt dan voorspellen waar en wanneer er een sterrenstelsel en een ster opduikt.
Helaas, na de oerknal waren er ontzettend veel deeltjes; er zijn 10^90 atomen volgens sommigen, dus als dat allemaal als los zand de ruimte in is geslingerd – let wel: de elementen moesten nog geboren worden, de verbindingen daarvan nog gevormd … poeh.
Wel, in het model wordt gewerkt met 7 miljard deeltjes. Dat is een zeven met negen nullen: dat vergde vele maanden rekentijd. Komt niet in de buurt van 18 nullen. Laat staan 45 nullen, dus hou maar op over 90 nullen.
Volgens onze verslaggever kun je met 7 miljard deeltjes niet eens het ontstaan van een ster simuleren, laat staan van planeten.

Tja, de evolutie van het leven is al moeilijk in experimenten te vangen. Maar het kan hier en daar, zie wat Marleen hierboven over de polypterus bichir kon melden. En gelukkig zijn er fossielen.
Maar hoe experimenteer je met de evolutie van sterrenstelsels.
Waar haal je sterrenstof vandaan?

Die sterrenwachters – Yoep Schaye van het EAGLE-project én Yannick M. Bahé (van het Planck instituut, dat nu vraagtekens zet bij het Harvard instituut) en Ian G. McCarthy van het quenching onderzoek – en al hun hulpjes, moeten het met een model doen. En dat is wat ik hier wil signaleren: het inzicht dat hun modellen, zachtjes gezegd, zeer armetierig zijn.
Overigens, daar zijn ze eerlijk over. De documenten staan bol van de slagen om de arm.
Vooral the shortcomings of the GIMIC suite spelen hierbij een rol. Zegt de GIMIC baas zelf.
Maar ondertussen.
Er is hoop!
Het EAGLE project.
Waarvan de EAGLE baas zegt: we should keep in mind that we have not attempted to model many of the physical processes that may be important for the formation and evolution of galaxies … en er volgt een waslijst van EAGLE shortcomings.

Het eigen leven dat die modellen gaan leiden dus, dat is mijn project.
In die modellen zitten een hoop premissen, meer dan er sterrenstof is, en veel te weinig sterrenstof. Expliciet wordt aangegeven dat een heleboel fysieke processen die een rol spelen niet zijn meegenomen.
Vervolgens wordt er doorgedenderd. En de plaatjes die uit die modellen tevoorschijn komen heten foto’s, wat zeg ik, het levert driedimensionale filmpjes op.
Schaye et al. en Bahé en McCarthy hope that EAGLE will prove to be a useful resource for the community.
Welke community?
The cosmology cummunity natuurlijk.
En liefhebbers. Want zegt Schaye We intend to make the simulation output public in due course …

Dus, binnen 20 jaar zal er een boek liggen THE ARRIVAL OF STARDUST. Ik leid dat af uit het feit dat zo’n 20 jaar voor het verschijnen van THE ARRIVAL OF THE FITTEST een document werd opgesteld, analoog aan de hier gesignaleerde documenten, over onderzoekingen middels computersimulaties die het signaal van Hugo de Vries serieus namen: als iets fit genoeg is, of genoeg fit, om te surviven, waar komt dan die fitness factor vandaan.
Of het nog spectaculairder kan dan Wagner’s boek, weet ik niet: een n-dimensionale bibliotheek is een n-dimensionale bibliotheek, en een random-walk blijft een random-walk. Met de computer getekende plaatjes blijven met de computer getekende plaatjes. Maar het zal minstens zoveel stof doen opwaaien.

Misschien wel sterrenstof.
Stof dat ook weer zal gaan liggen.
l’Histoire se répète …. wat ik U brom.

 

*) zie mijn post over de aankondiging van het einde der tijden door James Bullock soup painted by
**) zie Simulating the evolution and assembly of galaxies and their environments
***) zie Star formation quenching in simulated group and cluster galaxies

Arrival or survival

Andreas Wagner, een bekend evolutiebioloog, werkzaam in Zwitserland,  heeft zojuist zijn nieuwste boek gepubliceerd met als titel: The Arrival of The Fittest. Solving evolution’s greatest puzzle. Met een dergelijke titel trek je natuurlijk een groot publiek. Het boek is geschreven voor iedereen met een minimum aan wetenschappelijke achtergrond en interesse voor evolutiebiologie.

Andreas Wagner is erg enthousiast over zijn onderzoek en dat werkt altijd aanstekelijk.

Het volgende bericht is geen review, maar slechts een aantal opmerkingen, waar eventueel door andere lezers van het boek op ingegaan kan worden.

De titel suggereert een hoop, namelijk dat er uit de doeken gedaan zal worden waar de ‘fittest’ of ‘fitste’ (meest aangepaste) fenotypen vandaan komen. Er wordt gesuggereerd dat Darwin dit niet kon weten omdat hij niets wist van genen, laat staan van genetische netwerken, robustness en innovability.

Daarmee wordt geïmpliceerd dat ‘the fittest’, de best aangepaste zich al kan manifesteren voordat natuurlijke selectie enige invloed uitgeoefend heeft op welk fenotype het meest aangepast is. Dit is een vreemde gedachtegang want ‘the fittest’ of ‘meest aangepaste’ is per definitie het fenotype dat het best in zijn omgeving past. Het kan ook de beste replicator zijn die zich sneller repliceert dan de andere replicatoren in het milieu. Het is daarmee de best aangepaste replicator. Vanaf het moment dat het fenotype zich manifesteert, komt het in contact met de omgeving en is het onderhevig aan selectie. De term ‘fittest’ kan dus niet losgezien worden van de omgeving en van selectie. Arrival of the fittest is dan eigenlijk een verkeerd concept. Het suggereert dat er een ‘fittest’ kan ontstaan zonder dat deze geselecteerd wordt, puur en alleen door mutatie. Kortom, van de titel deugt niets.

Het belangrijkste punt in het boek van Wagner is evenwel het idee of concept van de libraries of bibliotheken. Hij stelt dat genen kunnen muteren, waarbij in veel tot bijna alle gevallen de mutatie geen effect heeft op het fenotype. Zo is het mogelijk verschillende ‘teksten’ te hebben voor eenzelfde ‘boek’. Deze libraries zouden uit meer dan drie dimensies bestaan. Daardoor zou het makkelijker zijn voor de ‘readers’, deze ‘libraries’ te ‘browsen’. Het is evenwel niet duidelijk wat of wie de ‘readers’ zijn en hoe dat ‘browsen’ in de praktijk plaatsheeft. Wagner beweert dat dit ‘browsen’ het eenvoudiger maakt voor de genen om nieuwe mutaties te ontdekken die een zelfde fenotype produceren. Nadat men zich het hele boek afvraagt hoe zich dit in de praktijk manifesteert, geeft Wagner op de laatste bladzijde toe dat het uitsluitend een concept is. Het zou verklaren waarom evolutie zo snel heeft kunnen plaatsvinden. Dit komt weer aardig in de buurt van het creationistische gedachtengoed.

George Peabody Library

George Peabody Library

Hij schrijft letterlijk dat het door deze ‘libraries’ mogelijk is geworden dat het leven zo snel geëvolueerd is en beweert dat we anders nog steeds met een wereld van bacteriën te maken zouden hebben. Nu moet er wel op gewezen worden dat bepaalde etappen in de evolutie niets te maken hebben met genetica. Bijvoorbeeld het ontstaan van eukaryoten en dan met name de endosymbiose hebben niets met genetica of mutaties te maken gehad. Daar stapt hij zomaar over heen.

Ik had begrepen dat dit boek onder andere over evolvability zou gaan. Nu bleek dat het voornamelijk ging over innovability ofwel de mogelijkheid van het genoom te innoveren. Innovability heeft te maken met genetische netwerken waardoor er robuustheid bestaat. Mutaties hebben daarbij vaak geen effect op het fenotype en kunnen dan als neutraal gezien worden. Dit ziet men met name in organismen waarbij een gen zodanig kunstmatig gemuteerd is dat het zijn functie verliest. Men spreekt dan van knock-out organismen. Het gebeurt vaak dat deze organismen geen verandering van het fenotype laten zien. Men spreekt dan van robustness. Robustness is een gevolg van de enorme netwerken die genen kunnen vormen. Valt er een gen uit, dan wordt die functie eenvoudigweg omzeild of vervangen door een ander pathway.

Het lezen van deze bibliotheken door de netwerken van genen is een mooi idee, maar is puur een concept, een idee in het hoofd van deze schrijver. Het veronderstelt ook dat er libraries klaarliggen, waar het leven uit kan kiezen. En dat lijkt mij te ver van de werkelijkheid afstaan.

Dan besluit hij ook met twee eigenaardige zinnen. Heel mysterieus en mooi, maar helaas zonder enige betekenis, al ken ik enkelen die er misschien wat in ontdekken.

 When we begin to study nature’s libraries we aren’t just investigating life’s innovability or that of technology. We are shedding new light on one of the most durable and fascinating subjects in all of philosophy. And we learn that life’s creativity draws from a source that is older than life, and perhaps older than time.

Uit:        The Arrival of the Fittest. Solving evolution’s greatest puzzle. Andreas Wagner 2014

Zie ook: Roeren in de oersoep voor een context rond dit boek.

Footnotes to Plato

because all (Western) philosophy consists of a series of footnotes to Plato

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più - blog personale di Paolo Minucci

Scientia Salon

An archived blog about science & philosophy, by Massimo Pigliucci

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

A Public House for Science

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers liken dit: