Zondag, Juli 06, 2008

Het ontstaan van het leven

In mijn post van afgelopen maandag over de oratie van prof. Zuilhof blogde ik o.a. over het ontstaan van het leven. Volgens Zuilhof weten we vrijwel niets van het ontstaan van het leven. Vervolgens publiceert Nature van deze week een belangrijke doorbraak op dat gebied. Zo gaat het nu altijd. Je kunt maar beter niet hard roepen dat we iets niet weten.

In laboratorium experimenten bleken cellen met een membraan, die veel eenvoudiger is dan die van huidige organismen, voedingsstoffen op te kunnen nemen uit hun omgeving, maar toch voldoende stabiel te zijn. Met andere woorden: die eenvoudige celmembraan bleek permeabel te zijn zonder uiteen te vallen. Moderne cellen hebben membranen die selectief permeabel zijn en tegelijk zeer stabiel. De membraan helemaal weglaten geeft natuurlijk maximale doorlaatbaarheid maar dat is geen optie want een cel is geen cel zonder membraan. Deze eenvoudige membraan kan spontaan ontstaan uit bouwstenen die zelf zonder toedoen van levende organismen kunnen ontstaan. Dit heet spontane zelf-assemblage. Als die bouwstenen eerst geproduceerd moeten worden door levende organismen, dan schiet je er nog niets mee op.
Zo verliep een gedeelte van het experiment. Links: primitieve cel bevat een stuk
enkelstrengs DNA (CCC...), buiten de cel bevinden zich DNA bouwstenen G.
Rechts: na enige uren ontstaan er in de cel dubbelstrengs DNA ketens
(tekening: GK).

Nu moet er iets gebeuren in zo'n cel, anders is deze niet levend. De onderzoekers brachten een beginstukje DNA in zo'n primitieve cel en zorgden voor een voorraad DNA bouwstenen buiten de cel. Wat gebeurde er? De DNA streng binnen de cel groeide spontaan zonder enzymen. Dit kan alleen verklaard worden als de bouwstenen door de celmembraan gemigreerd zijn. Dat is het nieuwe van dit experiment. Men heeft bewezen dat een primitieve cel met een membraan die lang genoeg stabiel is om een DNA keten te laten groeien, tevens permeabel genoeg kan zijn om DNA bouwstenen door te laten.
Bovendien toonden de onderzoekers aan dat de cellen ook nog spontaan groeiden en deelden. En dat zijn onontbeerlijke eigenschappen voor levende cellen.

Lang niet alle problemen voor het ontstaan van het leven zijn nu opgelost. De onderzoekers claimen ook niet dat het ontstaan van het leven precies zo gegaan is als in hun experiment. Dat blijkt al direct uit de titel van hun aritkel. Ze hebben tenminste drie randvoorwaarden geschapen om hun experiment te laten slagen: complete DNA bouwstenen G toegevoegd, een geprepareerd beginstukje enkelstrengs DNA in de cel gebracht, en de bestanddelen van de membraan en hun onderlinge verhouding zorgvuldig gekozen. Deze drie onderdelen zijn dus niet spontaan ontstaan. Dat wilden ze ook niet aantonen met deze proef. Ze wilden aantonen dat, gegeven de beginconditie's, er primitieve membranen gevormd kunnen worden die toch doorlatend zijn voor DNA bouwstenen. Wel is het zo dat de bestanddelen van de membraan opzich door puur chemische reacties kunnen ontstaan. Hoe het zit met de andere begincondities zoals de DNA bouwstenen (C, G) vermeldt het artikel niet. David Deamer schrijft in zijn begeleidend artikel dat ze 3-4 miljard jaar geleden spontaan ontstaan zijn. Andere scenarios hebben dat niet nodig.

Wetenschappers discussieren al lang niet meer of het leven spontaan is ontstaan, maar stellen modellen op over hoe het leven ontstaan kan zijn. Er bestaan nu een stuk of tien verschillende modellen. Als wetenschappers geen flauw idee hadden hoe het leven ontstaan zou kunnen zijn, zoals prof. Zuilhof ons wil doen geloven, dan zouden er ook niet zoveel concurrerende theorieën zijn! En het zijn modellen die je in het laboratorium kunt testen. Dus vooruitgang is mogelijk. Het besproken onderzoek is daar een voorbeeld van.

—
Literatuur:
David W. Deamer (2008) 'Origins of life: How leaky were primitive cells?', Nature 3 Jul 2008.
Sheref S. Mansy et al (2008) 'Template-directed synthesis of a genetic polymer in a model protocell', Nature 3 Jul 2008.

Een Nederlands boek over het ontstaan van het leven ken ik niet. In het boek van Carl Zimmer komen 3 pagina's voor over het ontstaan van het leven. Het Nederlandstalige wiki artikel Abiogenese is aardig maar geeft geen overzicht van de huidige stand van zaken (de twee hoofdmodellen: autotrofe en heterotrofe model komen er niet in voor). Het Engelse wiki artikel Abiogenesis is zeer informatief; geeft goed overzicht huidige modellen; maar geeft als hoofdindeling de bekende 'genes first / metabolism-first' en dus niet de 'autotroph / heterotroph' tweedeling van Deamer. In het recentste evolutiehandboek van Barton et al (2007) Evolution komt een hoofdstuk voor over het ontstaan van het leven (hoofdstuk 4, 20 pag). Ook daar komen de begrippen autotroph/heterotroph niet aan bod, zeker niet als twee concurrerende modellen. Een lijstje van Engelse boeken vind je hier. Zie ook: De inaugurele rede van Han Zuilhof.

Posted by Gert Korthof at 12:42:10 | Permanent Link | Comments (56) |

Woensdag, Juli 02, 2008

Ventastega en de oorsprong van viervoeters

gastbijdrage Bart Klink

In het late deel van het Devoon, de geologische periode tussen circa 385 en 360 miljoen jaar geleden, vond er een bijzondere evolutionaire overgang plaats. In deze tijd zijn uit een bepaalde groep vissen, de Sarcopterygii (spier- of kwastvinnigen) de eerste gewervelde dieren ontstaan die het land zijn geen kolonialiseren. Deze groep is onder biologen bekend als de Tetrapoda, oftewel de viervoeters. Deze overgang, die volgens creationisten nooit heeft plaatsgevonden, is weer wat beter bekend geworden door fossiel skeletmateriaal van de vroege tetrapode Ventastega curonica, beschreven in het tijdschrift Nature van 26 juni (Ahlberg et al., 2008).
ventastega (Nature)
(Ventastega. geel= gevonden botten, groen reconstructie. Gewijzigd naar Nature, 2008)

Ventastega is geen nieuwe soort, maar werd voor het eerst beschreven in 1994 aan de hand van vrij fragmentarisch materiaal (Ahlberg et al., 1994). Verdere opgravingen hebben gelukkig meer onthuld van dit dier. Door de nieuwe vondsten is nu bijna de gehele schedel bekend, een groot deel van de schoudergordel en een deel van het bekken. Aan de hand hiervan hebben de onderzoekers kunnen bevestigen dat dit dier eigenschappen had die het tussen Tiktaalik en Acanthostega plaatsen in de fylogenetische boom. Tiktaalik en Acanthostega zijn ook vroege tetrapoden, maar al wat beter bekend.

Door vondsten als deze wordt de overgang van water naar land steeds beter gedocumenteerd. Nu er steeds meer fossielen van deze transitie bekend worden, wordt ook steeds duidelijker dat er niet één rechte lijn is geweest van vissen naar landdieren. Het blijkt dat tijdens het late Devoon verschillende soorten tetrapoden naast elkaar bestaan hebben, waarvan er een aantal doodlopende takken zijn. Het is dan ook onmogelijk om aan te wijzen wie precies een voorouder was van wie. Hedendaagse evolutiebiologen spreken daarom over mate van verwantschap, wie de meest recente gemeenschappelijke voorouder heeft met wie. Deze verwantschappen zijn relatief objectief met statistische technieken te bepalen en worden grafisch weergegeven met fylogenetische bomen

Ventastega (Nature, Renne)
(Ventastega. ©Nature, P. Renne, 2007)

Veel mensen denken nog steeds over evolutie als een lijn die van bacteriën naar mensen loopt, waarbij alle overgangsvormen keurig op die lijn liggen. Sommige leken denk zelfs dat wij afstammen van de huidige vissen en amfibieën, dat ook zij dus op die lijn liggen. Het werkelijke pad van evolutie laat zich echter beschrijven als een boom of struik, niet als een lijn. Deze boom kent vele vertakkingen, waarvan veruit de meeste doodlopend zijn. Wij hebben het geluk dat we, net als alle andere organismen om ons heen, nog steeds op een van de vele takken zitten die (nog) niet doodgelopen (uitgestorven) zijn.

De overgang van water naar land is ook gradueel gegaan, zoals de veranderingen in vorm van tetrapoden laten zien en ook blijkt uit de fossielen van Ventastega. Ventastega onderscheidt zich slechts in details van Tiktaalik en Acanthostega. Dit maakt de grens tussen vissen en landdieren vaag en min of meer willekeurig. De dieren die deze overgang illustreren, laten een mengeling zien van vis- en landdierkenmerken. Net als Ventastega is ook Tiktaalik hier een prachtig voorbeeld van (Daeschler et al., 2006). Dit dier had bijvoorbeeld vinnen, maar in die vinnen zitten deels dezelfde botten als in onze ledematen (Shubin et al., 2006). Door naar de details van deze botten te kijken, is duidelijk geworden dat de vinnen gespierd waren en aardig wat bewegingsmogelijkheden hadden.

Ook wij zijn tetrapoden, ondanks dat we onze voorste voeten hebben verwisseld voor handen. Zelfs walvissen en slangen zijn viervoeters, omdat ze oorspronkelijk vier voeten hadden (wat nog te zien is aan hun embryonale ontwikkeling), maar deze secundair verloren hebben. Tegenwoordig classificeren biologen dieren op grond van afstammingsrelaties, niet op grond van uiterlijke kenmerken. Omdat mensen, walvissen en slangen afstammen van dieren met vier voeten, behoren ook deze tot de tetrapoden. Om te weten waar onze handen en voeten vandaan komen, moeten we dus kijken naar vroege tetrapoden, zoals Tiktaalik en Ventastega.

Ook in de schedel zijn de nodige veranderingen opgetreden. Dieren als Tiktaalik en Ventastega hadden geen kegelvormige kop met de ogen aan de zijkant, zoals stereotype vissen dat hebben, maar een platte kop met de ogen aan de bovenkant, vergelijkbaar met moderne amfibieën. Van Tiktaalik is ook bekend dat hij een nek had, waar door hij zijn hoofd onafhankelijk van zijn romp kon bewegen (vissen hebben geen nek en kunnen dit dus niet). Op grond van de fylogenetische positie van Ventastega is te verwachten dat ook dit dier een nek had, maar hiervan zijn nog geen fossielen beschreven. Door een platte kop, naar bovengerichte ogen, gespierde en bewegelijke vinnen waren deze dieren in staat om in ondiep water en later op moerassig land te leven. Het lopen op het land is dus ontstaan vanuit het poedelen door ondiep water en modder, zoals de vroege tetrapoden laten zien.

Wat vondsten als Tiktaalik en Ventastega ook mooi laten zien is het voorspellende karakter van evolutiebiologie. Evolutiebiologen weten in wat voor aardlagen ze moeten zoeken (uit het late Devoon en wat destijds de waterkant was) en wat voor mengeling van kenmerken ze mogen verwachten (vis-amfibie). Dit maakt evolutie ook vatbaar voor weerlegging, zoals dat hoort in de wetenschap. Vind één fossiel van een tetrapode uit een laag ouder dan het Devoon en het hele afstammingsverhaal van spiervinnige vis naar landdier kan overboord.

Tot slot is dit het zoveelste voorbeeld dat creationisten in het ongelijk stelt. Volgens hen zouden dieren als Tiktaalik en Ventastega nooit bestaan kunnen hebben, er heeft immers nooit een transitie van water naar land plaatsgevonden. Wat we echter aantreffen is een verscheidenheid aan dieren in de juiste aardlagen die zowel vis- als landdierkenmerken hebben, die deze overgang dus prachtig bewijzen. Ventastega is slechts één van de vele getuigen hiervan.

Referenties:

Ahlberg, P.E., Lukevis, E., Lebedev, O. (1994) The first tetrapod finds from the Devonian (Upper Famennian) of Latvia. Phil. Trans. R. Soc. B 343:303–328.

Ahlberg, P.E., Clack, J.A., Luksevics, E., Blom, H., Zupiņs, I. (2008) Ventastega curonica and the origin of tetrapod morphology, Nature, 453:1199-1204.

Daeschler, E.B., Shubin, N.H., Jenkins, F.A. Jr. (2006) A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan. Nature, 440:757-763.

Shubin, N. H., Daeschler, E.B., Jenkins, F.A. Jr. (2006) The pectoral fin of Tiktaalik roseae and the origin of the tetrapod limb. Nature, 440:764-771.


Zie ook: blog van 25 mei 'De vis in ons' (Neil Shubin)

Posted by Gert Korthof at 11:30:07 | Permanent Link | Comments (2) |

Donderdag, Juni 26, 2008

Dit lag bij de post vanochtend

Charly, deze brief lag vanochtend bij de post, ik wilde je niet storen, je was zo geconcentreerd aan het schrijven. Het is een brief van Alfred Russel Wallace.

Dit tafereeltje speelde zich 150 jaar geleden af bij Charles Darwin thuis. De inhoud van die brief werd op 1 juli 1858 voorgelezen op een speciaal voor de gelegenheid bijeen geroepen vergadering van de Linnean Society. In de brief zat een manuscript getiteld "On the tendency of species to form varieties; and on the perpetuation of varieties and species by natural means of selection".
In diezelfde vergadering werd een inderhaast geschreven samenvatting voorgelezen van Darwin's eigen theorie. Zowel Darwin als Wallace konden niet aanwezig zijn. Hoewel de inhoud van de voordrachten revolutionair genoemd mag worden, waren de aanwezigen niet echt enthousiast. Misschien was het anders geweest als ze allebei aanwezig geweest waren voor het beantwoorden van vragen. Dan had het misschien tot het publiek doorgedrongen dat het om een revolutionaire theorie ging.

Tot zover is dat allemaal redelijk goed bekend en beschreven in diverse boeken over de geschiedenis van het Darwinisme. Wat ik niet wist was dat Wallace 3 jaar eerder, in 1855, al een artikel had gepubliceerd genaamd "On the law which has regulated the introduction of new species" in Annals and Magazine of Natural History. Het aardige daarvan is dat het niet een complete evolutietheorie is, maar een aanzet. Dat was de waarneming dat nauw verwante soorten altijd samen worden gevonden in tijd en plaats. Dus in hetzelfde geografische gebied en dezelfde tijd. Dit is een intrigerende observatie. Het suggereert dat nauw verwante soorten op de één of andere manier uit elkaar ontstaan zijn. Of uit een gemeenschappelijke soort. Hoe is niet duidelijk. Of er ook tegenvoorbeelden zijn is niet duidelijk. Het is bij lange na geen complete theorie over het ontstaan van soorten. Maar de suggestie is er.

Dit vind ik een prachtig voorbeeld hoe een nieuwe theorie ontstaat. Stapje voor stapje. Als een stukje van een legpuzzel. Drie jaar later voegde Wallace daar zijn theorie van de natuurlijke selectie aan toe. Enzovoort. Na de dood van Darwin en Wallace werden er steeds meer stukjes van de legpuzzel aan toegevoegd. En dat blijft maar doorgaan. Is de evolutietheorie nu eindelijk af? Wie denkt dat de evolutietheorie af is of binnen enkele decennia af is, heeft niets van de geschiedenis geleerd. Ik betwijfel of de evolutietheorie ooit af komt.

Andrew Berry & Janet Browne (2008) 'The other beetle-hunter', Nature, 26 Jun 2008. Essay.
Posted by Gert Korthof at 13:55:48 | Permanent Link | Comments (4) |

Zaterdag, Juni 21, 2008

Ingredienten voor de derde evolutionaire synthese

De evolutietheorie is nog niet af. De neo-Darwinistische evolutietheorie, zoals hij officieel heet, is niet compleet. De eerste synthese is van Charles Darwin (1859), de tweede synthese was rond 1930 voltooid (de geboorte van het neo-Darwinisme) en, zoals ik het noem, de derde synthese is in de maak. In de Science van gisteren 20 juni kwam ik een aardig voorbeeld tegen van hoe ik de ingrediënten van de derde evolutionaire synthese zie. Het artikel gaat over de relatie van darmbacterieën en dieet van de mens en 59 andere zoogdieren. En hoe dit geëvolueerd is.

Het is duidelijk dat we zonder darmbacterieën veel van ons voedsel niet zouden kunnen verteren. Dit geldt ook voor andere zoogdieren. De eerste zoogdieren verschenen in het Jurassic (160 miljoen jaar geleden). Maar de zoogdieren die we tegenwoordig kennen ontstonden pas toen graslanden in opkomst waren (1,8 milj. jaar geleden). De opkomst van grassoorten was mogelijk geworden door een nieuw en efficienter fotosynthese systeem (C4 genaamd). De trigger voor die ontwikkeling was de dalende CO2 concentratie in de atmosfeer. Hier zien we een fascinerende relatie:
zoogdieren <-> dieet <-> darmbacterieën <-> C4-planten <-> klimaat.

Denk bij dieet aan herbivoren (vegetariërs), carnivoren (vleeseters) en omnivoren (alleseters). Daarbij komen nog anatomische kenmerken zoals het soort tanden en de lengte van het darmstelsel. Dit soort verbanden vind ik een prachtig voorbeeld van hoe het neo-neo-Darwinisme er uit moet zien.

De les die we hieruit moeten leren is dat kenmerken van zoogdieren tijdgebonden zijn. Als je een alternatieve, niet-evolutionaire theorie hebt, kun je een bepaalde diersoort niet laten ontstaan in een willekeurig tijdperk. De geschiedenis van de aarde en haar atmosfeer leggen beperkingen op. Alle planten en dieren in korte tijd laten ontstaan (schepping, independent origin) is in strijd met wat we weten van de geschiedenis van de aarde. Maar ook als je een beperkte opvatting hebt van het neo-Darwinisme zoals "evolutie is een verandering van genfrequenties", dan zul je niet veel zinnigs kunnen zeggen over de opkomst van zoogdieren en hun eigenschappen.

De eerste zoogdieren waren carnivoren. Merkwaardig genoeg was de mogelijkheid om planten als voedsel te benutten een grote stimulans voor de soortendiversiteit van zoogdieren. Dit kon alleen door bacterieën in de darm op te nemen en een verlenging van het darmstelsel. Nu is de meerderheid van zoogdieren planteneter (schapen, runderen, olifant, giraffe, paard, gorilla).

red pandagiant panda

De auteurs van het Science artikel deden nog een interessante ontdekking: de rode en reuzen panda hebben een darmstelsel en darmflora dat lijkt op dat van vleeseters! Dat geeft dus een aardige verklaring waarom het zo slecht gaat met de panda. Het zijn vleeseters van oorsprong, ze zijn overgestapt op een exclusief dieet van bamboebladeren, maar kunnen het niet efficiënt verteren. Andere factoren spelen ook een rol zoals de vernietiging van bamboebossen in China en hun bijzonder trage voortplanting. De panda is beroemd geworden door een vreemd anatomisch kenmerk, zijn 'duim', The Panda's Thumb (Stephen Jay Gould). Een wijs schepper zou zoiets niet geschapen hebben volgens Gould. Daar kunnen we nu aan toevoegen dat het ook niet handig van de schepper was om een bamboe-blad-eter een carnivore darmflora te geven.

Overigens bevestigde het onderzoek dat de mens wat betreft zijn darmflora een omnivoor is. Aangezien er maar één vegetariër in het onderzoek was betrokken, heeft men geen systematisch onderzoek kunnen doen naar verschillen in darmflora van vegetariers en vleeseters. Het lijkt me niet gunstig als je plotseling overschakelt van 7 dagen per week vleeseten naar 100% vegetariër. Je zou dan ook moeten zorgen dat je het bijbehorend pakket bacterieën binnen krijgt. Ik weet niet of dat te koop is bij de bio-winkel om de hoek...


Ruth E. Ley et al (2008) 'Evolution of Mammals and Their Gut Microbes', Science, 20 juni 2008.
NewScientist heeft er een News feature over gemaakt (gratis).
Over C4-planten en klimaat schreef ik in een recensie van .David Beerling (2007) 'The Emerald Planet. How Plants changed Earth's history' (ook gratis).
Posted by Gert Korthof at 14:24:21 | Permanent Link | Comments (1) |

Zaterdag, May 31, 2008

Toch leuk: evolutie.blog is weer blog van de maand!

Kijk, pagina 64

Toch leuk: evolutie.blog.com is blog van de maand in het juni nummer
van het populair-wetenschappelijke tijdschrift KIJK. U vindt het op pagina 64.
Het bestaat uit de weergave van een email-interview en wat screenshots.
Handig zo'n email-interview. Je kunt er dan eventjes over nadenken en
korte, kernachtige antwoorden bedenken. Dat is wel nodig ook, want de
antwoorden moeten kort zijn. Extra leuk is dat je een mobiele telefoon-digitale
camera kado krijgt voor de moeite! Meteen het bewijs dat bloggen niet
alleen heel veel tijd kost, maar soms ook wel eens wat oplevert...!
(behalve de ontelbare dankbare lezers natuurlijk).
KIJK hartelijk dank voor de aandacht en de prijs!

PS: oktober 2007 was evolutie.blog.com blog van de maand van het tijdschrift EOS.
Posted by Gert Korthof at 12:42:40 | Permanent Link | Comments (14) |

Zaterdag, Maart 01, 2008

Darwin fanclub contra Wallace fanclub

Het is nog niet eens 2009 en het regent nu al klachten dat Wallace wordt vergeten in het Darwinjaar 2009. Een ingezonden brief in Nature onder de kop "Celebrations for Darwin downplay Wallace role" beklaagt zich er over dat vergeten wordt dat het dit jaar 150 jaar geleden is dat het concept natuurlijke selectie gelijktijdig door Darwin en Wallace werd uitgevonden. Wallace schreef zijn theorie in een brief (1) aan Darwin toen Wallace met hoge koorts in Indonesië in bed lag. Extra zielig dus. Wallace Memorial fundWees gerust: alles is toendertijd goed afgehandeld. De brief van Wallace en een abstract van Darwin's manuscript werden voorgelezen op de vergadering van de 'Linnean Society of London' in 1858. Wat dat betreft viel Darwin niets te verwijten, en niemand. Wallace heeft tijdens zijn leven ook de nodige erkenning gekregen, dus ook dat is niet fout gegaan (2), (3).
Er is nu zelfs een echte Wallace fanclub: The Alfred Russel Wallace Memorial Fund. Voor de geinteresseerden: Wallace is later in zijn leven de spirituele en spiritistische kant uitgegaan. Je vindt op die website een lijst van maar liefst 16 Wallace biografieën, waardoor titels als 'The Forgotten Naturalist' toch iets paradoxaals krijgen. Het doet me denken aan de paradoxale uitspraak: er zijn 7.000 zeldzame erfelijke ziektes. Grappig detail: één van de Wallace biografieën is gepubliceerd door de Society for Promoting Christian Knowledge. Misschien kan wat meer aandacht voor Wallace geen kwaad in een tijd waarin evolutie automatisch met atheisme wordt geassocieerd. Wallace was van mening dat de menselijke moraliteit niet door natuurlijke selectie ontstaan kon zijn (4). Wallace had zelfs enige Intelligent Design trekjes. Een actueel thema en geheel in tegenstelling tot Darwin. De TARWMF site is leuk voor Darwinhaters. Bijvoorbeeld het artikel 'highlighting the current distorted darwinocentric view of the history of evolutionary biology'! Leuk nieuw woord voor Darwinhaters: Darwinocentrisch!
Noten
  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.

Posted by Gert Korthof at 10:50:25 | Permanent Link | Comments (7) |

Dinsdag, Februari 26, 2008

De afstamming van de mens



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!

Jun Z. Li et al (2008) 'Worldwide Human Relationships Inferred from Genome-Wide Patterns of Variation', Science, 22 February 2008.
De stamboom is gebaseerd op genetische variatie (SNP) van 938 niet verwante personen van 51 populatie's uit: 'sub-Saharan Africa, North Africa, Europe, the Middle East, South/Central Asia, East Asia, Oceania, the Americas'. De aanwezigheid van 642,690 autosomale SNPs werd dubbelblind (anoniem) bepaald in het DNA van alle 938 personen. SNP kenmerken hebben slechts indirect fenotypisch effect (huidskleur). Dit soort grootschalige analyses is pas sinds kort mogelijk door de vooruitgang in de techniek. Het * linksbeneden betekent oorsprong van de stamboom (root of the tree) en is tegelijk het punt waar de chimpansee zich bevindt (outgroup). Deze stamboom steunt de 'Out of Afrika' hypothese. De namen van de continenten heb ik aan de stamboom toegevoegd op basis van de kleurcodering van de auteurs.

Hier is de beroemde afbeelding van de aarde: 'Rising Earth'.

Posted by Gert Korthof at 10:27:55 | Permanent Link | Comments (8) |

Dinsdag, Februari 12, 2008

Met een tijdmachine 3,5 miljard jaar terug in de tijd



Blog ter gelegenheid van de 199e geboortedag van
Charles Darwin (12 Feb 1809 - 19 Apr 1882)


In de Nature 7 feb geeft Kevin Padian een overzicht van de 10 belangrijkste elementen van de bijdrage van Charles Darwin aan de hedendaagse wetenschap. Heel nuttig, maar ik vind het véél interessanter om te laten zien hoe met moderne methodes en technieken nieuwe antwoorden gegeven worden op oude vragen. Vragen die ook al in Darwin's tijd bestonden, maar die volledig buiten bereik van de toenmalige technieken lagen. Vragen zoals bijvoorbeeld hoe organismen er miljoenen of zelfs miljarden jaren geleden uitzagen. In moderen termen: hoe zag het DNA en eiwitten van de eerste levensvormen eruit?
In een tot de verbeelding sprekende publicatie in Nature 7 feb (1) komen de auteurs tot de reconstructie van een -voor het leven essentieel- eiwit zoals het geweest moet zijn tijdens de eerste miljoenen jaren na het ontstaan van het leven. Dus: met een tijdmachine 3,5 miljard jaar terug in de tijd! Die reconstructie is niet alleen theoretisch, maar ook letterlijk. Die hypothetische enzymen zijn in het laboratorium gesynthetiseerd. Een soort Jurassic Park maar dan voor eitwitten. Daardoor konden de onderzoekers ook de fysisch-chemische eigenschappen zoals de optimale temperatuur van het eiwit vaststellen. En tot hun grote verrassing bleek dat hoe langer geleden de bacteriën leefden, hoe hoger de temperatuur was waarbij ze optimaal functioneerden. Zo bleek de optimale temperatuur van de oudste bacteriën (3,5 miljard jaar geleden) maar liefst 76°C te zijn! De meer recentere bacteriën (0,5 miljard jaar geleden) hadden optimale temperaturen van 39°C of 46°C. Ze baseren dit op een gereconstrueerde DNA en eiwit stamboom van bacteriën. Zoals je bij een stamboom van mensachtigen ziet dat tijdens de laatste 7 miljoen jaar het hersenvolume toeneemt, zo zie je bij de stamboom van bacteriën dat ze zich aanpasten aan dalende temperaturen. Dat zegt iets over de kracht en het nut van stambomen. Je kunt uit een stamboom de temperatuur afleiden waarbij die organismen geleefd moeten hebben. Alleen: hoe weet je of het echt waar is? Je kunt immers niet echt terug in de tijd? (2).

Eric A. Gaucher, Sridhar Govindarajan, Omjoy K. Ganesh
© Nature. Stamboom van de drie hoofdgroepen van het leven met voorkeurstemperaturen.
Mesophiles: 20–45 °C; thermophiles: 45–80 °C; hyperthermophiles: >80°C.
Eurkaryotes: planten en dieren. Archaea: ('Third Domain'): soort bacterieën.

Behalve (1) het maken van een stamboom en (2) het tot leven wekken van een 'uitgestorven' eiwit in het lab, deden de onderzoekers nog iets: (3) ze zochten op wat geologen hadden gevonden over de temperatuur van de zeeën van miljoenen jaren geleden. Wat bleek? "This temperature trend is strikingly similar to the temperature trend of the ancient ocean inferred from the deposition of oxygen and silicon isotopes". Dus hun conclusies bleken overeen te komen wat geologen onafhankelijk hadden gevonden op basis van geologische en fysische studies van zuurstof en silicium in aardlagen. Dit geeft een prachtige bevestiging van de DNA en eiwit stambomen. Het is waar maar toch moeilijk voor te stellen: de eerste levensvormen leefden in de oceanen met temperaturen van 65°C ! Dat zijn temperaturen van de tegenwoordige hete bronnen ('hot springs'). Langzamerhand koelden de oceanen tot de huidige temperaturen die ze 0,5 miljard jaar geleden bereikten. Een aparte groep bacteriën, de Archaea, heeft nog steeds een voorkeur voor extreme temperaturen (3).

Synthesis

 Wat Darwin in 1859 in zijn The Origin of Species deed, was de eerste synthese van al zijn ideeën en feiten over evolutie. In de jaren 30 en 40 van de 20ste eeuw zagen we de toevoeging van de Mendelse genetica aan Darwin's evolutietheorie. Dat werd de 'Evolutionary Synthesis' (4) genoemd, maar was eigenlijk de tweede synthese. De derde synthese is in aantocht: Towards The Third Evolutionary Synthesis (5). Want na de tweede synthese kwam de moleculaire genetica (1953: Watson en Crick ontdekken de structuur van DNA), evo-devo en nog veel meer wat allemaal geintegreerd moet worden in de evolutietheorie. Inmiddels staat al veel in de evolutiehandboeken, maar veel moet nog geintegreerd worden. In bovengenoemd onderzoek zien we nog een hele belangrijke component die geintegreerd moet worden en waartoe de auteurs een belangrijke stap gezet hebben: de geologische evolutie van de aarde. De auteurs drukken het zo mooi uit: "The results also show how ancestral sequence reconstruction can connect the physical and natural sciences." Al eerder had Nick Lane dat op magnifieke wijze gedaan (6). Een nieuwe discipline is astrobiologie die het leven in de cosmologische context zet. Toenemende integratie van verschillende takken van wetenschap is ook het kenmerk van volwassen wetenschap. Onvolwassen wetenschappen of alternatieven voor evolutie (ID,etc) missen deze integratie met natuurkunde, scheikunde, geologie, klimatologie, astronomie. Juist die succesvolle integratie en consolidatie is een passend eerbetoon aan de geoloog en bioloog Charles Darwin.

Noten
  1. Eric Gaucher et al (2008) 'Palaeotemperature trend for Precambrian life inferred from resurrected proteins', Nature 7 feb 2008. Tevens verscheen een begeleidend News and Views artikel: Manolo Gouy & Marc Chaussidon (2008) 'Evolutionary biology: Ancient bacteria liked it hot'. Het artikel van Kevin Padian is: 'Darwin's enduring legacy'.
  2. "The inability (other than by time travel) to know the true relationships of bacterial lineages and their divergence times should not preclude attempts to understand Precambrian life."
  3. Zie mijn review van The Third Domain met Carl Woese als ondtdekker van de Archaea.
  4. Zie mijn review van 'Unifying Biology. The Evolutionary Synthesis and Evolutionary Biology'.
  5. En dat is tevens de nieuwe naam van mijn site 'Was Darwin Wrong'. Sinds 13 april 1997 had ik me gericht op de critici van Darwin. Nu heb ik een net iets andere nadruk, nl datgene wat de moeite waard is om opgenomen te worden in de derde synthese.
  6. Nick Lane (2002) Oxygen. The molecule that made the World. Als geen ander heeft Nick Lane de relatie van de fysische condities en de evolutie van het leven op aarde gelegd.

Posted by Gert Korthof at 09:00:35 | Permanent Link | Comments (8) |

Vrijdag, Februari 01, 2008

De reactie van Amnesty


Geachte heer Korthof,

 Dank voor uw reactie. Ik wil u er graag op wijzen dat Amnesty de toekenning van de Nobelprijs aan Al Gore zeker niet veroordeelt. Het commentaar in het decembernummer van Wordt Vervolgd is de persoonlijke mening van Rupert Parker Brady die het afgelopen half jaar hiervan vervangend hoofdredacteur was. Het blad wordt uitgegeven door Amnesty, maar werkt op basis van een onafhankelijk redactiestatuut, zoals aangegeven in het colofon op pagina 2. Daar staat ook: 'ingenomen standpunten vertegenwoordigen niet noodzakelijkerwijs die van Amnesty'. Aangezien het niet om de mening van de organisatie gaat, wil ik u vriendelijk verzoeken uw artikel aan te passen.

Ik hoop uiteraard dat u Amnesty wilt blijven steunen.

 Met vriendelijke groet,

 Arend Hulshof
 Redactie Wordt Vervolgd
Ik vind deze reactie teleurstellend. Het is erg formeel en er wordt niet inhoudelijk ingegaan op mijn betoog. En moeten we echt eerst de kleine lettertjes onderaan de pagina lezen voordat we mogen aannemen dat een stuk gepubliceerd op een prominente plaats in het blad van Amnesty, en geschreven door de hoofdredacteur van het tijdschrift Wordt Vervolgd, inderdaad het standpunt van Amnesty vertegenwoordigd? Weliswaar wordt nu door de redactie ontkend dat Amnesty de toekenning van de Nobelprijs aan Gore veroordeelt, maar ondertussen hebben duizenden mensen het redactioneel verhaal gelezen en zijn er door beïnvloed. Ook staat het verhaal nog steeds op de website van Amnesty (al twee maanden lang).
Wordt VervolgdIn de online versie van het artikel (hiernaast) wordt de veroordeling van Al Gore er nog eens een uitgelicht en in grote letter afgebeeld. Wordt het niet eens tijd voor een rectificatie?
Als men zo makkelijk een hoofdredacteur laat vallen, dan ga je je afvragen of Arend Hulshof zélf eigenlijk wel namens Amnesty spreekt? Moet ik dat opzoeken in de kleine lettertjes?Hij zit tenslotte slechts in de redactie en is geen voorzitter. Het lijkt dat Amnesty er verstandig aan doet een officiële rectificatie te plaatsen en haar excuses aanbiedt aan Al Gore, IPCC en het Nobelcomité.

Posted by Gert Korthof at 12:00:55 | Permanent Link | Comments (0) |

Donderdag, December 27, 2007

ABG: De Academische Boeken Gids

ABG66
In het januari nummer (#66) van De Academische Boeken Gids een uitgebreide bespreking van Omhoog kijken in platland door de hersenonderzoeker-neurobioloog Dick Swaab. Het is een systematische bespreking: alles komt aan bod. Het is een kritische bespreking: Swaab is atheist. Het artikel 'De onbetrouwbare Bijbel' is al online beschikbaar. Stof ter discussie. Ter herinnering: Gerdien de Jong heeft een grondig onderzoek gedaan naar de manier waarop de filosoof Woudenberg onderdelen van de evolutietheorie bekritiseerd in Platland.

Tevens in #66 'Darwin is niet dood' van Wiel Hoekstra (emeritus hoogleraar algemene microbiologie) dat een bespreking is van David Sloan Wilson Evolution for Everyone , Chris Buskes Evolutionair denken (op dit blog reeds eerder besproken) en Lewis Wolpert Six Impossible Things before Breakfest. De volledige tekst is nog niet online beschikbaar.

Robert Dijkgraaf geeft een bespreking van boeken over de Poincaré Conjecture. Dat heeft niets met biologie te maken, maar ik ben jaloers op wiskundigen omdat ze trots kunnen zijn op grote niet opgeloste problemen in hun vakgebied. Ik ken daar in de biologie geen voorbeelden van. Wie wel?
Moleculair bioloog Albert Heck stelt in een interview "Die vlinders kunnen iets wat daarop lijkt en wat wij bij lange na niet kunnen. (...) ‘Wij beschouwen onszelf als hoogontwikkeld, maar ons reukvermogen is zwak vergeleken met dat van vlinders, onze oren zijn slecht vergeleken met die van honden, en duiven kunnen veel beter de weg vinden dan wij." Opmerkingen die ons er aan herinneren dat het aan het criterium voor hoogontwikkeld afhangt of de mens of andere dieren hoogontwikkeld zijn (de mens als kroon der schepping!).

De geschiedenis van de typemachine (QWERTY) vind ik altijd een prachtig voorbeeld van constraints in evolutionaire processen.

 Men kan zich gratis abonneren op ABG. Wat mij niet duidelijk is waarom de ABG van/voor 4 Nederlandse universiteiten is. Het blad zoekt schrijvers. Misschien zitten die bij die andere universiteiten in Nederland?

Naschrift: Taede Smedes meldt dat ABG niet gratis is.
Naschrift 20 feb 2008: inmiddels staat het artikel van Wiel Hoekstra online.

Webstats4U

Posted by Gert Korthof at 13:27:21 | Permanent Link | Comments (4) |
1 2