evolutie.blog.com

Neurologen en robotexperts, hebben daar nu een oplossing voor gevonden. Door de electrische activiteit van bepaalde hersendelen van apen uit te lezen, en deze te koppelen aan een robotarm, kon de aap met behulp van de robotarm voedsel pakken en naar zijn mond te brengen. Het bijzondere daarvan is dat de aap dit vrij snel leerde en dat hij erin slaagde een vrij natuurlijke vloeiende beweging mee te maken. Dus niet van de houterige bewegingen kernmerkend voor de oudere generatie robots. Dit betekent dat de hersengebieden, de uitlezing van de hersenactiviteit en de vertaling naar de bewegingen van de arm zeer goed gekozen zijn door de onderzoekers. De robotarm is een natuurlijke kopie van een arm, dwz voorzien van bovenarm, benedenarm, een hand met duim en wijsvinger en alle daarbij behorende gewrichten. Deze robotarm was direct naast de schouder van de aap opgesteld, dus in natuurlijke positie, en kan dezelfde bewegingen maken als een normale arm. De aap gebruikt de robotarm door gebruik te maken van zijn wil. Door zijn arm te willen bewegen, ontstaat er hersenactiviteit in het motorisch centrum en die signalen zijn voldoende informatie om de robotarm op een natuurlijke manier te besturen. Dit is absoluut toponderzoek. Ik ben diep onder de indruk. Het onderzoek werd gisteren 19 juni in Nature gepubliceerd.

Interessant is te zien uit dat onderzoekers uit zeer verschillende disciplines hebben samengewerkt: neurobiologie, cognitieve neurologie, bioengineering, rehabilitatiegeneeskunde, robotica. Deze onderzoekers hebben bewezen dat ze snappen hoe de hersenen werken en waar in de hersenen je informatie moet aftappen. Je snapt iets pas echt als je het na kan maken. Dit onderzoek is méér waard dan 1000 filosofische publicatie’s over de filosofie van ‘de geest’ en ‘de vrije wil’. Bovendien is het een uiterst nuttig soort onderzoek voor patienten met verlamming of met amputatie van een arm. Al het zweverig gepraat over ‘non-lokaal bewustzijn’ (Pim van Lommel) is totaal nutteloos. Pim van Lommel en geen enkele filosoof kan wat deze onderzoekers gepresteerd hebben.

Bij een leven na de dood stel ik me zoiets voor als een totale verlamming. Je hebt geen mond om te praten, geen ogen om te zien, geen mond om lekker te eten en geen oren om van muziek te genieten. Een gruwelijk idee. Dat zogenaamde leven na de dood -zonder lichaam- kan mij gestolen worden. Nee, er gaat niets boven een goed functionerend lichaam.

Meel Velliste et al (2008) ‘Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding’, Nature, 453, 1098-1101, 19 Jun 2008

Gistermiddag was de Amerikaanse paleontoloog Neil Shubin in Nederland om de Tinbergenlezing 2008 te geven over de ontdekking waardoor hij beroemd is geworden: de Tiktaalik, de Inuit naam voor een dier dat kenmerken heeft van een vis en een landdier. Het aardige van de ontdekking was dat Shubin doelbewust op zoek was naar een overgangsvorm tussen vis en viervoeter. Hij wide eerst weten wat de evolutietheorie voorspelde over wanneer zo’n overgang plaats gevonden moest hebben. Dat bleek het Devoon, 375 miljoen jaar geleden. Dus moest hij zien uit te vinden waar afzettingen uit het Devoon aan de oppervlakte te vinden waren. Hij vond drie locaties in een oud geologie handboek Evolution of the Earth. Twee daarvan waren al grondig onderzocht, één nog helemaal niet. Het waren arctische eilanden ten noorden van Canada. Een beetje afgelegen gebieden. En die koos hij uit. Hij had geluk. Na een paar jaar vond hij het fossiel Tiktaalik en was op slag beroemd.

Het gehele verhaal wordt op dvd gezet en is al in een Nederlandse vertaling te verkrijgen. De Nederlandse paperback heeft vele mooie illustraties, maar ze zijn zwart-wit. De dia’s van Shubin waren in kleur, en dat maakt de tekeningen nog duidelijker. Ik heb de Amerikaanse hardback uitgave Your Inner Fish nog niet gezien, mogelijk zitten daar wel kleurafbeeldingen in (1). Maar dit zijn kleine tekortkomingen. Ik kan het Nederlandse paperback zondermeer aanbevelen vanwege het hele verhaal dat er verteld wordt. Het boek is méér dan alleen het Tiktaalik verhaal. Doordat Shubin college anatomie moest geven aan eerstejaars geneeskunde studenten, kwam hij op het idee om dat te doen aan de hand van de evolutionaire geschiedenis van de menselijke organen. Dat heeft hij ook in het boek gedaan. Zo ontstond ook de naam van het boek: de vis in ons. Bijvoorbeeld: de botjes in onze hand zijn uiteindelijk afkomstig van de vinnen van de visachtige Tiktaalik. Op die manier gaat hij alle organen van de mens langs. Een goed idee. Zeer de moeite waard!

Literatuur: de oorspronkelijke publicatie van Shubin verscheen in Nature:
Edward B. Daeschler, Neil H. Shubin and Farish A. Jenkins, Jr (2006) “A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan”, Nature, 6 april 2006.

NB: de Tinbergenlezingen worden o.a. aangekondigd in de wetenschapsbijlage van de nrc. Men kan gratis kaarten bestellen. De laatste twee jaar werd de lezing in het Gorlaeus lab in Leiden gehouden. Er rijdt een gratis pendelbus van Leiden CS naar het Gorlaeus. De koffie is gratis, er is een boekenstand. Bovendien geeft de toegangskaart recht op gratis toegang tot Naturalis. Al met al zeer de moeite waard om volgend jaar in de gaten te houden.

Noten

1. In de Amerikaanse hardback uitgave zitten ook geen kleurafbeeldingen! (met dank aan Taede Smedes). Dames en heren uitgevers: uw boeken zijn minder dan een powerpoint presentatie! Doe er wat aan! Ik weet dat het kan!

PS: [ 27 mei 2008 ] in de Mare 22 mei vind je nog een achtergrond verhaal over de twee Tinbergenlezingen (de andere was van Bert Theunissen). Aardig is de precisering van hoe Shubin (eigenlijk de evolutietheorie) voorspeld had waar hij naar overgangsvormen vissen-viervoeters moest zoeken:

“In lagen die 365 miljoen jaar oud zijn, vonden Britse fossielenjagers de allereerste vierpotige dieren. In stenen van 380 miljoen jaar oud zitten fossiele vissen. Dus daartussenin moet een soort tussenvorm zitten, had Shubin bedacht.”

Ik ken geen enkele soortgelijke voorspelling van Intelligent Design Theory.

1. Het was een brief van 8 pagina’s. [3 mrt 08]
2. Bovendien was Wallace tamelijk bescheiden over zijn ontdekking van natuurlijke selectie. Hij gaf in Amerika in 1886 lezingen onder de titel The Darwinian Theory en zijn verzameling opstellen over natuurlijke selectie uit 1889 gaf hij als titel ‘Darwinism‘, in plaats van dat hij de theorie naar zichzelf noemde. Darwin zelf liet na om in zijn brieven aan Wallace te spreken over onze theorie! Daarom is het wel een beetje komisch dat het Wallace Memorial Fund klaagt over het feit dat Wallace overschaduwd wordt door Darwin! [3 mrt 08]
3. Wallace heeft méér geschreven dan die ene brief van 8 pagina’s. Toevallig kwam ik in het boek Evolving Brains (John Allman) pagina 103 tegen dat Wallace een evolutionaire verklaring van veroudering en dood had bedacht die nog steeds correct is. [4 mrt 08]
4. Nog steeds een hot issue. Francis Collins heeft dezelfde opvatting als Wallace. [4 mrt 08]

Bronnen
George W. Beccaloni & Vincent S. Smith (2008) ‘Celebrations for Darwin downplay Wallace’s role’, Nature 451, 1050 (28 February 2008).

Handboeken: In de twee recentste evolutiehandboeken (Barton et al en Freeman, Herron uit 2007) wordt Wallace kort genoemd. In Barton et al staat zelfs een portrait van Wallace. Het noemen van Wallace is ook bijna onvermijdelijk omdat de brief van Wallace aan Darwin de directe aanleiding voor Darwin was om The Origin te publiceren. In geen enkel evolutiehandboek ontbreekt Wallace. In Futuyma 1998, 2005 komt ook een portret voor. Toegegeven, je kunt blijven twisten over de hoeveelheid aandacht.

Toen ik dit plaatje zag, ging er een schok door mij heen. Voor het eerst zag ik een afbeelding van de stamboom van de verschillende volkeren en nationaliteiten van de mens. Een stamboom zoals een familiestamboom, zoals de stamboom van het leven. Ik had nog nooit een gedetailleerde stamboom gezien die de afstamming van de verschillende volkeren van de mensheid in beeld bracht en gebaseerd was op genetische gegevens. Dit plaatje gaf me dezelfde schok toen ik voor het eerst (1968) de planeet aarde zag gefotografeerd vanuit Apollo 8 cirkelend boven de maan. Al Gore heeft deze foto afgedrukt op pagina 12 van zijn Een Ongemakkelijke Waarheid: “Het beeld fungeerde als een geweldige eye-opener. De kijk op de eigen planeet kreeg ineens een andere dimensie. Binnen twee jaar ontstond de moderne milieubeweging.” Vervolgens citeert Al Gore de dichter Archibald MacLeish en die moet ik hier ook weergeven omdat het -onbedoeld- ook van toepassing is op de genetische stamboom van de mensheid:

‘De aarde te zien zoals ze werkelijk is: klein, blauw en prachtig zwevend in de eeuwige stilte, is als onszelf bekijken, als degenen die gezamenlijk op de planeet worden meegevoerd, als broeders op die heldere, lieflijke bol in de eeuwige kou. Broeders die nu weten dat ze echt broeders zijn.’

Eigenlijk zijn deze dichterlijke woorden nog méér van toepassing op bovenstaande stamboom, dan op de foto van de planeet aarde, vanwege ‘broeders’. Darwin had beide illustraties prima kunnen gebruiken om zijn The Descent of Man te illustreren!

De vaststelling van de geografische herkomst op basis van een DNA spoor van een onbekende dader is geen kleinigheid omdat vele migraties in de laaste duizenden jaren van de menselijke geschiedenis veel genetische vermenging hebben veroorzaakt. Ook het feit dat uiteindelijk, d.w.z. plm 100,000 jaar geleden alle volkeren afstammen van een groep mensen in Afrika, die zich in de loop van duizenden jaren over de continenten hebben verspreid (Out of Africa hypothese, 2) maakt het er niet makkelijker op. Hierdoor heb je immers geleidelijke geografisch-genetische overgangen. Dit betekent dat er geen scherpe genetische grenzen tussen bevolkingsgroepen bestaan. Maar als je de juiste genetische kenmerken hanteert, kun je toch onderscheid maken tussen Afrikanen, Amerikaanse Indianen, Aziaten en Europeanen op basis van het DNA-monster.

Er zijn commerciële bedrijven die genetic ancestry testing doen voor het publiek (6) of testen voor erfelijke ziektes (7). Uit nieuwsgierigheid had Peter de Knijff zijn eigen DNA laten testen bij DNAPrint Genomics (5). De uitslag liet een jaar op zich wachten en er zaten fouten in, constateerde de Knijff nadat hij zelf onderzoek had gedaan. Nieuw is de mogelijkheid om je genetische afkomst binnen Europa te laten testen. Recentelijk zijn er twee nieuwe firma’s gestart. DeCode scant voor $985 uw DNA en geeft o.a. het risico voor 18 erfelijke ziektes. De andere is 23andMe. De websites van die bedrijven zijn informatief (3). Ze leren je wat er tegenwoordig zoal mogelijk is en 23andMe is vandaag een blog begonnen met een interessant item over genetische aanpassing aan het klimaat. De firma’s zijn hun testen en interpretaties nog aan het ontwikkelen maar verkopen ondertussen de tests al. Ook bij de nieuwe bedrijven heeft de Knijff zijn DNA laten testen. Hij wacht nog op de uitslag. Voorlopig vind ik zo´n duizend dollar nog te duur. Maar, als men een erfelijke risico factor op kan sporen waar ook nog wat aan te doen valt (dieet, geneesmiddelen) en de prijs zakt, wie weet doe ik het ook.

Een groot deel van zijn presentatie ging over één opvallende en unieke uitzondering op de regel dat de genetische verschillen geografisch gradueel verlopen en dat is de scherpe grens 200 km ten zuiden van het Himalaya gebergte die de Knijff ontdekt heeft.

Deze kaart laat de migratie routes zien vanuit Afrika (rode cirkel) naar Azië
en verder. Amerika is weggelaten. De bruine gebieden zijn niet toegankelijk:
gebergten en hoogvlakten van meer dan 2 km hoogte.
NB: Himalaya gebergte valt daar ook onder. (Liu et al)

Deze kaart laat de kust zien zoals die 65.000 jaar geleden geweest moet zijn
(groene lijn) en, indien juist, verklaart waarom men toen geen zee hoefde
over te steken om Azië en Indonesië te bereiken.
Rode lijnen: huidige kustlijn (bron: Barton et al, p.738).

Het leuke is dat een talengrens samenvalt met die pas ontdekte genetische grens (zie hier). Dit is een goed voorbeeld van interdisciplinair onderzoek (genetisch en taalkundig onderzoek). Het is nog onduidelijk hoe die grens ontstaan is en waarom die scherpe grens nog steeds bestaat.

Genetici als de Knijff, inclusief genetici werkzaam bij bovengenoemde commericiële bedrijven, streven er naar om betrouwbare DNA-kenmerken te vinden (mitochondriaal, Y-chromosoom, autosomaal) voor alle geografische bevolkingsgroepen (4) en voor erfelijke ziektes.

Info:
DNA project to trace human steps
Prof.dr. P. de Knijff (bio)
Peter de Knijff hoogleraar populatie- en evolutiegenetica in Leiden (Persbericht Universiteit Leiden 15 februari 2005.)

Publicaties:
Handley et al (2007) Going the distance: human population genetics in a clinal world, Trends in Genetics, Volume 23, Issue 9, September 2007, Pages 432-439
Barbujani and Belle (2006) Genomic Boundaries between Human Populations, Human Heredity, Vol. 61, No. 1, 2006.
Liu et al (2006) A Geographically Explicit Genetic Model of Worldwide Human-Settlement History, The American Journal of Human Genetics, Volume 79, Issue 2, August 2006.
Underhill et al (2000) Y chromosome sequence variation and the history of human populations, Nature Genetics 26, 358 - 361.
Oscar Lao, Kate van Duijn, Paula Kersbergen, Peter de Knijff, Manfred Kayser (2006) Proportioning Whole-Genome Single-Nucleotide-Polymorphism Diversity for the Identification of Geographic Population Structure and Genetic Ancestry, AJHG 78 4 April 2006.

Naschrift 28 feb 2008: Op de site van National Geographic bevinden zich interessante kaartjes van menselijke migraties: Atlas of the Human Journey. Wat opvalt is dat migratieroutes dwars door het Himalaya gebied gaan! (wit afgebeeld). Dat zou niet kunnen. Wat is hier aan de hand?

Noten:

1. ‘Populatie en evolutiegenetica’: dit moet niet verward worden met gelijknamige vakgroepen die zich de evolutiebiologie van planten en dieren bezighouden. De Knijff et al houden zich uitsluitend bezig met de populatie- en evolutiegenetica van de mens en publiceren in Human Genetics en niet in Evolution. (19 feb 2008)
2. De Out of Afrika hypothese wordt door de meeste wetenschappers aangenomen. De hypothese dat onafhankelijk in Azië de moderene mens ontstaan zou zijn is gezien de DNA gegevens steeds onwaarschijnlijker geworden. (19 feb 2008)
3. Dit in tegenstelling tot de website van van de groep waar de Knijff werkt, die ziet er in vergelijking met de commerciële websites primitief uit. (19 feb 2008)
   
4. De Knijff vertelde er nog bij dat de DNA-kenmerken die hij gebruikte (SNP’s) niet correleren met uiterlijke kenmerken, maar mogelijk zijn DNA-kenmerken voor huidskleur wel te vinden als je er naar zoekt. Juist deze maand vonden Nederlandse onderzoekers in de Europese bevolking twee genen die oogkleur bepalen (Manfred Kayser et al, AJHG 8 Feb 2008). Dat betekent dus dat op eenvoudige en betrouwbare manier van een DNA-spoor van een onbekend persoon de oogkleur bepaald kan worden. Dit is zeker handig voor opsporingswerk. En er is een relatie van oogkleur met huidskleur. (20 feb 2008).
5. Er is stevige kritiek (het begrip ras, etc) op de werkwijze van de firma DNAPrint Genomics. In Science van 22 feb 2008 ‘The Legitimacy of Genetic Ancestry Tests’ antwoordt het bedrijf op een hele reeks beschuldigen. [22 Feb 2008].
   
6. De nieuwste is: “Navigenics, a California start-up company with solid backing, launched its flagship product this week. The Health Compass, a US$2,500 genetic test, is being offered to consumers directly, over the Internet. It will scan DNA from a customer’s saliva sample for a host of tiny variations and pronounce on the person’s risk of developing 18 common medical conditions, including heart attack, prostate cancer and type 2 diabetes”. Nature, editorial, 10 april 2008.
7. Nederlands bedrijf Geneticom te Rijswijk test op een zestal erfelijke ziektes. [12 apr 2008] 
   

Herman Philipse is universiteitshoogleraar aan de Universiteit Utrecht. Hij is jurist en begenadigd spreker. Zijn onderzoeksgebied beslaat met name de kennistheorie en de hedendaagse wijsbegeerte. Een trimester per jaar geeft hij college te Oxford.

In acht colleges van 12 feb tot 8 april zal hij verschillende aspecten van het thema ethiek en evolutie aan de orde stellen. Aan bod komen onder andere cultuurgeschiedenis, speltheorie, antropologie, evolutiebiologie en wijsbegeerte. Daarnaast bespreekt Philipse de belangrijkste denkers op dit gebied.

Zie: programma Ethiek en Evolutie (Studium Generale Utrecht).

Wim Brands heeft het weer voor elkaar: alweer een interessante auteur en boek in zijn Boeken programma (zondag 23 Dec): ‘De herschepping van de wereld‘ door wetenschapshistoricus Floris Cohen.
Aanbevolen voor iedereen die zich afvraagt waarom de moderne natuurwetenschap juist op dat moment en juist in Europa ontstond, en niet in andere hoogontwikkelde beschavingen als de Griekse, Islamitische of de Chinese beschaving.
Er is hier een interview met hem te beluisteren dat hij gaf op 8 November.

tags: boeken, galerie, actualiteiten, tv,

Het pinda-in-plastic-buis probleem -dat ik gister als raadsel opgaf- is een voorbeeld van plannen voor het hier en nu. Het is een plannen voor probleemsituaties die nu zichtbaar zijn en waar hulpmiddelen nu beschikbaar zijn. De experimenten die aantonen dat orang-oetangs inderdaad het pinda probleem kunnen oplossen werd juli dit jaar in de New Scientist gepubliceerd en de video staat op YouTube. Het verscheen october 2007 in Biology Letters. Volgens Call kunnen chimps het ook. Maar niet alleen apen kunnen dit soort problemen oplossen. Opvallend is dat kraaien (New caledonian crows) ook hulpmiddelen gebruiken om soortgelijke problemen oplossen (Science: Shaping of Hooks in New Caledonian Crows) en hier is het filmpje. Dit gaat op voor meerdere soorten van de kraaienfamilie (zwarte kraai, kauw, raaf, ekster) die getest zijn.

Het wordt pas echte planning als het om plannen voor de toekomst gaat. Een recent experiment met bonobos en orang-oetangs liet de individuen kiezen uit verschillende tools om een tros druiven te pakken te krijgen. Behalve het juiste gereedschap (een stok) lagen er ook controle gereedschappen (bord, kop) die wel iets met voedsel maar niet met de huidige proefopzet te maken hadden. Nadat ze het probleem opgelost hadden, werden ze in vervolgexperimenten in de kooi binnengelaten terwijl het druiven-apparaat zichtbaar maar niet toegankelijk was. De bedoeling was het juiste gereedschap te kiezen zonder dat ze het direct konden gebruiken. Pas na 1 uur tot 14 uur (nachtverblijf) werden ze weer toegelaten tot de testruimte met toegankelijk druivenappararaat, maar zonder gereedschap. De apen slaagden daarin (niet met 100% succes percentage). Soms raakten ze de stok kwijt in het nachtverblijf. In een verbeterd experiment waren de gereedschappen en proefopstelling niet gelijkertijd zichtbaar. Ook dat lukte. Ook werd de proef herhaald met ongetrainde apen die de proefopstelling nog nooit eerder hadden gezien. Twee van de vier kozen de juiste tool en namen die de volgende dag mee. Om uit te sluiten dat ze honger of dorst hadden, werd het experiment herhaald met als beloning vruchtensap, terwijl ze in hun dagverblijf continue de beschikking hadden over drinkwater zodat ze geen dorst hadden. Dat lukte ook. Een andere verbetering is dat ze het druiven apparaat konden zien zonder gereedschap. Op deze manier wordt steeds beter getest of apen echt kunnen plannen voor de toekomst. Call heeft hierover gepubliceerd (“Apes Save Tools for Future Use”) in Science 19 May 2006. Call concludeert dat de aanzet voor plannen voor de toekomst al 14 miljoen jaar geleden is ontstaan bij de voorouders van de huidige mensapen. De mens is niet de enige die kan plannen voor de toekomst.

Na afloop van het symposium was er nog een rondleiding door de tentoonstelling Zo apen Zo mensen in Naturalis. Deze tentoonstelling is met hulp van Nederlandse gedragsbiologen samengesteld en biedt een speels en interactief overzicht over intelligentie bij apen voor een breed publiek (inclusief kinderen). Ik heb het maar kort kunnen bekijken, maar het is zeker de moeite waard om nog eens voor terug te komen.

Chimpasees werden geconfronteerd met de volgende situatie: een pinda op de bodem van een doorzichtige buis gemonteerd aan de muur die zo diep is dat ze niet met hun vingers de pinda er uit kunnen pakken. Er liggen geen hulpmiddelen in de kooi. De plastic koker zit vast aan de muur. Het enige wat er verder nog in de kooi aanwezig is een drinkbak met water die vast zit aan de muur.
Wat doet hij? Krijgt hij de pinda te pakken?