Diepzeefossielen in de Alpen

Er worden voortdurend nieuwe ontdekkingen gedaan op allerlei niveau van leven. Zo wordt onderzocht hoe ons genoom in elkaar steekt, wat nu precies genen zijn en hebben we nog slechts een vaag idee hoeveel leven er in de oceanen zit. Op allerlei gebied zien we het topje van een ijsberg die doet vermoeden dat er heel veel te ontdekken en te bestuderen is.

In dat opzicht staat de biologie nog steeds in haar kinderschoenen. Gek genoeg zijn er wetenschappers die denken dat er in hun vakgebied niet veel nieuws meer te ontdekken valt. Er stond een interview aan George Ellis, een beroemd fysicus, in een blog van de Scientific American, waarin hij stelt dat men op het gebied van de kosmologie eigenlijk alles nu wel gemeten en gezien heeft. Alleen de gaten zouden opgevuld kunnen worden. Hij zegt dan betreffende de aarde en de oceanen als analogie het volgende:

“…exploring the Earth: once upon a time we had only fragmentary knowledge of what is there. Then we obtained a global picture of the Earth’s surface, including detailed satellite images of the entire land mass. Once you have seen it all, you have seen it all; apart from finer and finer details, there is nothing more to find. You might respond, but we can’t see to the bottom of the oceans. However, we do indeed now have quite good maps of the ocean floor too, through various sounding techniques.”

Dit is waarschijnlijk als analogie bedoeld voor hoe het gesteld is met de astrofysica en de kosmologie. Het is zeer spijtig te horen dat men er daar al ongeveer helemaal uit is en heb ook moeite dit te geloven. Dat je een plaatje hebt van hoe de wereld, het heelal, er in grote lijnen uitziet, wil nog niet zeggen dat je ‘alles al gezien hebt’. Het is nog lang niet duidelijk hoe de levensprocessen precies werken en het is dan ook vreemd om te stellen dat zodra je het ‘gezien’ hebt je er alles al van weet.

diepzeefossiel

In de biologie is dat heel anders gesteld. Het citaat van Ellis laat ook zien dat je met een visie als die van een fysicus niet ver komt als je zo oppervlakkig kijkt. Het kan zijn dat hij tevreden is met wat hij weet na een leven lang onderzoek, maar veel onderzoekers beginnen nog maar net en stellen zich heel andere en diepere vragen.

Een mooi voorbeeld van hoe weinig we nog weten komt juist van de oceaanbodem. Daar bevindt zich een totaal onbekend ecosysteem, dat in het verleden een grote variëteit aan diersoorten heeft voortgebracht. Tot nu toe dacht men dat veel diepzeedieren zich ontwikkelden vanuit ondiepe kustwateren en vervolgens naar de diepzeebodem migreerden. Het tegendeel lijkt waar te zijn. Men vond in de Alpen zo’n 2.500 soorten fossiele diepzeedieren die duidelijk niet afhankelijk waren van licht en daar zich naar alle waarschijnlijkheid uit diepzeevoorouders ontwikkelden. Dit laat zien dat de diepzee een enorme biodiversiteit herbergt waar we slechts een idee van beginnen te krijgen. Zo blijkt maar dat de oceaanbodem ‘zien’ met satellieten niet betekent dat je er ook alles over weet. Integendeel, het onderzoek begint pas.

 

Uit:

Physicist George Ellis Knocks Physicists for Knocking Philosophy, Falsification, Free Will in Scientific American

Fossil discovery in Alps challenges theory that all deep sea animals evolved from shallow water ancestors in Physorg

Ratzinger, Dawkins, Odifreddi, Monod, en meer…

Het is geen vers nieuws meer, maar er is een dialoog op gang gekomen tussen Joseph Ratzinger en Piergiorgio Odifreddi, een Italiaans wiskundige.

Piergiorgio Odifreddi

De ex-paus heeft een brief geschreven aan Odifreddi. Het is een reactie op een essay van Odifreddi met de titel, “beste Paus, ik schrijf je” (“Caro papa, ti scrivo”) dat weer een kritiek is op de werken van Ratzinger.

De brief van Ratzinger gaat over veel onderwerpen zoals, de historiciteit van Jezus, de verbinding tussen religie en rede en vooral over de waarde van de wetenschap.

Ratzinger zegt dat er heel wat science-fiction in de evolutietheorie te vinden is. Richard Dawkins met zijn “the selfish gene” noemt hij een klassiek voorbeeld van science-fiction. Hij haalt ook een stuk van Jacques Monod (Nobel 1965) aan uit zijn beroemde boek “Toeval en onvermijdelijkheid” en zegt daarvan dat de schrijver dat stuk er ingezet heeft wetende dat het om science-fiction gaat. Het betreft een citaat waarin Monod beschijft hoe de gewervelden tetrapoden ontstonden uit vissen die langzaamaan de vloedlijn, de kust, verkozen. Waar zouden volgens de ex-paus de gewervelde tetrapoden vandaan gekomen zijn ? Had Johannes Paulus II niet al ingezien dat de evolutietheorie op zeer sterke basis staat inmiddels. Daar denkt Ratzinger blijkbaar weer heel anders over.

Het lijkt erop dat Ratzinger opnieuw dezelfde fout maakt als indertijd de kerk tegen Galileo. De kerk was toen, zoals Feyerabend al beweerde, zo strikt wetenschappelijk en aan de wetenschappelijke methode gebonden dat ze de wetenschappelijke ideeën van Galileo niet konden accepteren omdat daar de bewijzen niet sterk genoeg voor waren.

Er is plotseling dus veel kritiek op “The selfish gene” van Richard Dawkins niet alleen van de ex-paus. Onder andere van Laurence (Larry) Moran en van een blogger van the Guardian, Andrew Brown die op zijn buurt weer door Jerry Coyne bekritiseerd wordt. Kortom, een heen en weer van argumenten. Een mooie ode aan Monod daarentegen is het boek van Sean Carroll die vandaag bij Larry Moran op bezoek was.

Het is interessant te zien dat een relatief oud boek als dat van Dawkins nog steeds zoveel stof doet opwaaien. Dawkins lacht in zijn vuistje nu zijn bestseller opnieuw zoveel aandacht krijgt net voor de uitgave van zijn nieuwe autobiografie.

Gedachten over de mars tegen Monsanto

Gisteren was het 25 mei, de dag waarop er over de hele wereld gemanifesteerd werd tegen Monsanto. Als voorbereiding op deze dag probeerde ik te peilen hoe er in Nederland en in Italië tegen Monsanto en genetisch gemodificeerde organismen (GGO) wordt aangekeken. Dat was niet eenvoudig want er was nauwelijks tot geen nieuws over in de kranten. Daarom volgde ik de tweets met de hashtags #monsanto en #GGO. Daar waren elke seconde wel meerdere tweets te lezen van over de hele wereld.

#Monsanto Rule 1: Safetytwitter.com/poeetweet/stat…#MarchAgainstMonsanto #OpMonsanto

— Cyrano Nymous (@CyranoNymous) 25 maggio 2013

#MarchAgainstMonsanto in #Amsterdam. #Monsanto twitter.com/Valeriatwittin…

— In Gold We Trust (@KoosJansen) 25 maggio 2013

In Italië is, in tegenstelling tot Nederland, de verbouwing van GGO’s verboden. Veel Italiaanse wetenschappers betreuren dit. Ten eerste omdat ze van mening zijn dat er ook in Italië onderzoek gedaan zou kunnen worden naar de ontwikkeling van nieuwe GGO’s. Ten tweede omdat zij er van overtuigd zijn dat GGO’s geen enkel risico inhouden voor de volksgezondheid. Ze zijn van mening dat het dom is om bang te zijn voor GGO’s. Deze houding is uitermate irritant omdat er bijzonder veel mensen demonstreerden. Die zouden dus allemaal dom en/of bang zijn. Het is volgens mij helemaal niet onverstandig om ongerust te zijn over het intensieve gebruik van GGO’s.

In een artikel uit de NRC van twee jaar geleden (zover moet je blijkbaar teruggaan om in deze krant iets over GGO’s te lezen) staat dat handel in transgene zaden een kwestie is van onderlinge diplomatieke relaties tussen landen die GGO’s produceren. Het zijn enorme economische en diplomatieke belangen die hier spelen. Men gaat daarin helemaal voorbij aan de mogelijke negatieve gevolgen van de verbouwing van GGO’s voor de volksgezondheid, de biodiversiteit en het ecologisch evenwicht in het algemeen. Het beste is om dit artikel zelf te lezen. Tegenwoordig is de EU bang om terrein te verliezen op de internationale markten.

Er bestaan voordelen in de verbouwing van transgene gewassen. Die hebben allemaal te maken met een hoger rendement. Het gaat in deze gevallen om planten die resistent zijn voor herbiciden. Een onkruidverdelger kan daarbij al het onkruid doden en het transgene gewas blijft als enige over. Een bekende onkruidverdelger is Roundup. Deze stof heeft een erg lage toxiciteit (zie commentaar onderaan bericht), ook al heb ik vaak het tegenovergestelde gehoord.

Er zijn ook gewassen die resistent zijn tegen bepaalde plagen, zoals larven van insecten die de vruchten eten. In deze gevallen wordt gewezen op het feit dat er bij deze resistente gewassen minder pesticiden nodig zijn om de oogst te beschermen tegen plagen. Dit is het geval bijvoorbeeld in de aubergine Bt die in India zorgde voor veel onduidelijkheid met een uiteindelijke ban in 2012 van dit transgene product. Wat de problemen precies waren is niet duidelijk.

Er zijn ook veel nadelen. Er bestaat in theorie onder andere de mogelijkheid dat mensen met allergieën onverwacht in aanraking komen met stoffen die normaal niet in dat voedsel aanwezig zijn. Het getransplanteerde gen kan een eiwit aanmaken waarvoor de consument gevoelig is.

Begin Mei stond er in Nature een uitgebreide special over GGO’s. Wat daar over het algemeen uit naar voren komt is dat de techniek zo’n 30 jaar geleden als veelbelovend werd beschouwd. Maar in plaats van een wetenschappelijk gestuurde ontwikkeling van de gewassen viel de techniek meteen al ten prooi aan de bedrijven. De meest belangrijke transgene gewassen zijn momenteel die resistent zijn tegen herbiciden en die resistent zijn tegen larven. Voor veel wetenschappers die voorstanders zijn van de techniek is het moeilijk om pro-GGO’s te zijn precies omdat het lastig is om ook voor de grote op inkomsten beluste multinationals te zijn. Omdat deze bedrijven zo agressief zijn ten aanzien van boeren die per ongeluk gecontamineerde gewassen kweken zetten ze kwaad bloed bij de bevolking. Zowel de wetenschappers als de slecht voorgelichte consument komen met onwaarheden over de transgene gewassen. Het is daarom moeilijk zich er een duidelijke mening over te vormen. Opvallend is dat veel wetenschappers voor de transgene gewassen zijn. Vaak wordt aangevoerd dat deze de honger in de wereld zouden kunnen verlichten. Maar daar lijken de multinationals helemaal niet in geïnteresseerd te zijn. Vaak verplichten zij de arme boeren tot het ieder jaar opnieuw aanschaffen van zaden. Kortom dat argument lijkt absoluut niet op te gaan.

Een goed argument om geen GGO’s te kweken is dat van de president van de Italiaanse confederatie van landbouwers (de CIA). Hij zegt dat Italië best zonder GGO’s kan en dat het in hun land niet gaat om kwantiteit maar om kwaliteit.

Genduplicatie

Een recent onderzoek toont aan dat het antivriesgen in een Antarctische vis (de puitaal) voortkomt uit de duplicatie van een gen voor een enzyme dat siaalzuur produceert (SAS), een stof die eiwitten beschermt tegen proteasen. Ook in planten is genduplicatie aangetoond.

Genduplicatie is een belangrijk evolutionair mechanisme dat aan de basis staat van het ontstaan van nieuwe genetische functies. Susumo Ohno schreef er een boek over met de

Genduplicatie uit Wikipedia

titel Evolution by gene duplication (1970). Genduplicatie kan een gevolg zijn van een fout in homologe recombinatie, een fenomeen dat gedurende de meiose en tijdens de reparatie van DNA kan plaatsvinden. Gedurende meiose worden gedeelten van homologe chromosomen uitgewisseld. Is deze uitwisseling niet geheel wederzijds dan kunnen deze chromosomen een heel nieuw gen of gencluster erbij krijgen. Hetzelfde kan zich ook voordoen tijdens reparatie van DNA, waarbij de intacte kopie van het homologe chromosoom als sjabloon dient voor de reparatie van het defecte chromosoom. Ook hier geldt dat wanneer er daarbij iets fout gaat er genduplicaties kunnen ontstaan. Dit mechanisme van genduplicatie is het gevolg van een fout, maar aangezien het verantwoordelijk is voor een zeer belangrijk aspect van de ontwikkeling van het genoom moet het als een volwaardig mechanisme van evolutie beschouwd worden. De nieuwe kopie is nu vrij te muteren zonder dat de oude functie van de originele kopie verloren gaat.

Puitaal

De studie van genduplicatie bij de puitaal laat zien dat het antivriesgen (AFPIII) evolueerde uit een SAS-gen dat als gevolg van genduplicatie in twee kopieën aanwezig was. Dit bevrijdde de kopie uit het adaptieve conflict. Dit conflict doet zich voor wanneer een gen door mutatie een nieuwe functie erbij krijgt en de oude, misschien wel essentiële functie dreigt te verliezen. Wordt het muterende gen daarentegen gedupliceerd dan kan één van de twee kopieën de nieuwe functie ontwikkelen. Het SAS-gen heeft zowel een enzymatische als antivriesfunctie, maar wordt niet door de cel uitgescheiden. Een extra peptide in het eiwit dat door het AFPIII-gen geproduceerd wordt, zorgt ervoor dat dit antivries-eiwit ook in het bloed en in de extracellulaire vloeistof terecht komt.

Ook in planten werd een analoog geval van genduplicatie ontdekt. De onderzoekers baseren zich daarbij op syntenie: eventuele genduplicaties bevinden zich in hetzelfde

grote leeuwenbek

gebied van een chromosoom. Twee genen respectievelijk het AGAMOUS (AG) gen van de zandraket Arabidopsis thaliana en het PLENA (PLE) gen van de grote leeuwenbek, Antirrhinum majus hebben een analoge functie. Muteren deze genen dan worden meeldraden en stampers vervangen door bloembladen en kelkbladen en vormen zich dubbele bloemen. Analyse van de syntenie toont aan dat deze twee genen voortkomen uit een genduplicatie die zich 125 miljoen jaar geleden voordeed.

Uit: PNAS, Wikipedia, Physorg.com (antivries), Physorg.com (planten)