Biologie 11 - DNA-THE SECRET OF LIFE/JAMES D.WATSON
1-INLEIDING.
In het Cavendish Laboratory (U.K) ontdekten James Watson en F.Crick samen de structuur van DNA-De dubbele helix in 1953.Dit werd op magistrale wijze verteld door James Watson in zijn "best-seller" van 1968 :"The double Helix :A personal account of the discovery of the structure of DNA."Dit werd behandeld in hel Blog Bericht-Biologie 8.Sinds 1953 is deze uitvinding aan de basis geweest van de stormachtige ontwikkeling van de moleculaire biologie in de 20e eeuw. Ter gelegenheid van de vijftigste verjaardag van de "Dubbele Helix" in 2003 verscheen het boek van James Watson :" DNA-The secret of life."Watson is sinds 1953 permanent actief geweest in de moleculaire biologie in tal van locaties maar vooral in Cold Harbor Laboratory,Long Island (New York,USA).In "The secret of life" geeft hij een uiterst boeiend relaas van de laatste 50 jaar.Hij doet dit met enthousiasme en op een manier die de geïnteresseerde lezers,met enige kennis van biologie,zullen appreciëren.Dit boek is dus een MUST.In de "Introduction" maakt James Watson enkele opmerkingen die zeer belangrijk zijn en die de moeite waard zijn geciteerd te worden.
-"Our discovery put an end to a debate as old as the human species: does life have some magical ,mystical essence,or is it ,like any chemical reaction carried out in a science class,the product of normal physical and chemical processes ? Is there something divine at the heart of a cell that bring it to life ?The double helix answered that question with a definitive NO."
-"Life is simply a matter of chemistry."
-"<We> were quick to grasp the intellectual significance of our discovery,but there was no way we could have foreseen the explosive impact of the double helix on science and society.Contained in the molecule's graceful curves was the key to molecular biology,a new science whose progress over the subsequent fifty years has been astounding."
-"....The climax of the first fifty years of the DNA revolution came on Monday,June 26,2000,with the announcement by U.S.President Bill Clinton of the completion of the rough draft sequence of the human genome :"Today we are learning the language in which God created life.With this profound new knowledge,humankind is on the verge of gaining immense new power to heal."".
-"...It is also clear that the science of molecular biology -what DNA can do for us-still has a long way to go."
In de vier eerste hoofdstukken beschrijft en becommentarieert James Watson de beginfase van de ontdekking : de vroegere evolutiegeschiedenis, de ontdekking van de dubbele helix en van de genetische code en de eerste stappen van de "Recombinant DNA" techniek. In de volgende hoofdstukken komt de invloed van de DNA sructuur op de maatschappelijke evolutie aan bod.(Biotechnologie,genetische gemodificeerde organismen in de landbouw,het Human Genome en zijn implicaties in de studie van de evolutie en de oorsprong en verleden van de menselijke ras,DNA in de gerechtszaken,de opsporing van de genen die ziekten veroorzaken en de genetische therapie)(5-12).Tenslotte in de hoofdstukken 13 en 14 komen meer ethische problemen aan bod : "Nature vs.Nurture","Our genes and our future.".Bij ieder van deze diverse hoofdstukken heeft James Watson zijn eigen visie duidelijk weergegeven.Het hoeft geen betoog dat niet iedereen met zijn standpunten akkoord is.Dit is niet noodzakelijk zolang iedereen de eerlijkheid en de wetenschappelijke waarde van James Watson erkent. en hem beschouwt als een van de grote reuzen van de moleculaire biologie van de 20e eeuw,in opvolging vooral van Charles Darwin en Gregor Mendel om maar deze twee te noemen.Uit de 14 hoofdstukken van "The secret of life" worden nu belangrijke citaten weergegeven.Een uitgebreide beschrijving van het leven en het werk van James Watson tot 2007 kan ook gevonden worden via www.answers.com/topic/james-watson
2-BEGINNING OF GENETICS :FROM MENDEL TO HITLER. (Erfelijkheid/Genetica)
In het eerste hoofdstuk van "The secret of life" gaat de aandacht van James Watson naar de beginperiode van het zoeken van een uitleg voor de erfelijkheid bij Charles Darwin.Voor zijn werk over de evolutie zocht Darwin een verklaring voor de erfelijkheid in duistere ,wetenschappelijk niet bewezen richtingen zoals "pangenesis" en preformationism".Deze zoektocht duurde tot 1853 toen zijn meesterwerk over de evolutie :"On the origin of species." verscheen.Een andere mijlpaal werd bereikt toen de tchechische monnik Gregor Mendel zijn beroemde wetten afleidde uit zijn studie van de erwten (Pisum Sativum) in de tuin van zijn klooster in Brno (Brünn) .Zijn baanbrekend werk kende geen onmiddellijk succes en raakte maar moeilijk bekend.Slechts rond 1900,met de visualisatie van de chromosomen,via verbeterde microscopische technieken,begon men de wetten van Mendel te aanvaarden.De overerfbare entiteiten noemde men toen "genen".Deze waren blijkbaar te vinden op de chromosomen.Er volgde nog een lange zoektocht naar de structuur van het genetisch materiaal tot de beruchte datum 1953 en de ontrafeling van de dubbele helix.Hier volgen enekele citaten uit dit hoofdstuk over erfelijkheid:
-"An understanding of the actual mechanism of genetics proved a tougher nut to crack.Gregor Mendel (1822-1884) published his famous paper on the subject in 1866 (and it was ignored by the scientific community for another thirty-four years).Why did it take so long ? .....Perhaps most important was the failure by early biologists to distinguish between two fundamentally different processes ,heredity and development."
-"Broken down in terms of academic disciplines ,genetics focuses on the information and developmental biology focuses on the use of that information."
Het werk vanMendel situeerde zich in de plantenbiologie en Thomas Hunt Morgan breidde het onderwerp uit tot het dierenrijk met zijn befaamde studie van de fruitvlieg "Drosophila melanogaster";
EUGENETICA EN RACISME.
De werken van Darwin en Mendel zijn niet zonder gevolg geweest en hebben invloed gehad in de sociale betekenis van de genetica.Het werk van Mendel is vooral nauw verbonden met de hele ontwikkeling van de veredeling van planten en dieren en kon uiteraard ook niet zonder gevolg blijven voor de "veredeling" van de menselijke ras.Het was vooral in de victoriaanse periode in Engeland ,op het einde van de 19e eeuw ,dat deze gedachte ingang vond.Het was vooral FRANCIS GALTON ,een vriend en neef van Darwin,die de bezieler was van wat hij noemde in 1883 "EUGENICS".Er valt veel te zeggen over Francis Galton en zijn eugenetica.Hij had ermee geen slechte bedoelingen.Er zijn twee soorten eugenetica : de positieve en de negatieve.Beiden hebben tot doel de verbetering van het menselijk genetisch patrimonium.Nu is "EUGENETICA" een verfoeide denkrichting,vooral tengevolge van de racistische toepassing ervan door de Nazi's.Er zijn echter ook sporen van eugenetica te vinden in de Verenigde Staten (USA) (rond 1910 vooral) maar ook in Zweden.Hierover schrijft James Watson het volgende:
-"Racism is not implicit to eugenics-good genes,the one eugenics seeks to promote ,can in principle belong to people of any race.......The prominent practitioners of eugenics tended to be racists who used eugenics to provide a "scientific" justification" for their racist views."
-"Eugenics ultimately proved a tragedy for humankind.It also proved a disaster for the emerging science of genetics."
-".....In fact,despite the prominence of eugenicists ,many scientists had criticized the movement and dissociated themselves from it...Eugenics had lost its credibility in the scientific community long before the Nazis's appropriated it for their horrific purposes."
3-THE DOUBLE HELIX : THIS IS LIFE.
In het weede hoofdstuk vertelt James Watson hoe een klein boekje ,verschenen in 1944,de richting van zijn loopbaan als bioloog beïnvloed heeft.Het was het boek van de grote fysicus,vader van de golfmechanica,Erwin Schrödinger : "What is life ?" De basis ideeën van Schrödinger (S) waren:
-"S.argued that life could be thought of in terms of storing and passing on biological information.Chromosomes were thus simply information bearers.Because so much information had to be packed into every cell, it must be compressed into what S. called a "hereditary code-script" embedded in the molecular fabric of chromosomes..To understand life ,then,we would have to identify these molecules,and crack their code."
Het boek van Schrödinger heeft een enorme invloed gehad op zeer veel wetenschappers in de biologie sector.Het loont de moeite te vermelden dat Francis Crick en Maurice Wilkins,mede Nobel winnaars met James Watson, bij deze behoren.Verder gaat James Watson dieper in de evolutie van zijn loopbaan als bioloog.Hij heeft zeer veel grote wetenschappers in deze sector ontmoet.Zijn studie begon met het onderzoek van bacteriofagen bij Salvatore Luria en evolueerde daarna om uiteindelijk de geraken in het Cavendish Laboratory in Cambridge (U.K).Belangrijke actoren voor de ontwikkeling van zijn loopbaan waren o.a.zoals vermeld,Salvatore Luria maar ook Max Delbrück,Max Perutz en John Kendrew,om maar enkele van de voornaamsten te noemen.Verder geeft James Watson een overvloed aan details en anecdoten over zijn werk in Cambridge.Het is ook vooral interessant te vermelden de sprint in de race om als eerste de structuur van DNA te ontrafelen (eerder dan Linus Pauling uiteraard !!).Het is een goede aanvulling van zijn "best-seller" van 1968: "The double helix.-A personal account of the discovery of the stucture of DNA."Het is wel aangewezen dit paragraaf te beïndigen met het volgende citaat:
-"The dicovery of the double helix sounded the dead knell (de doodsklok) for vitalism.Serious scientists ,even those religiously inclined,realized that a complete understanding of life would not require the revelation of new laws of nature.Life was just a matter of physics and chemistry,albeit exquisitely organized physics and chemistry.The immediate task ahead would be to figure out how the DNA -encoded script of life went about its work.How does the molecular machinery of cells read the message of DNA molecules ?"
4-READING THE CODE : BRINGING DNA TO LIFE .
Na de ontrafeling van de structuur van DNA,toen bleek dat de sleutel van de genetica vervat was in de volgorde van de nucleotide basen onder de vorm van een code,werd het volgend dringend probleem het mechanisme van deze code te achterhalen .De weg naar de link tussen deze informatie uit de code van DNA en de erfelijkheid heeft lange jaren onderzoek gevraagd en is nauw verbonden met het werk van Gregor Mendel waarvoor bij zijn bekendmaking nog geen verklaring bestond.Belangrijke namen van biologie onderzoekers zijn met deze zoektocht verbonden.
-"Knowing that the biochemical synthesis is governed by proteIn enzymes that promotet he individual incremental chemical reactions along the metabolic pathways ,Beadle and Tatum suggested that each mutation they discovered had knocked out a particular enzyme.And since mutations occur in genes ,genes must produce enzymes.-<one gene,one enzyme !>"
-"The first suggestion that genes might provide the information for ALL proteïns came from Linus Pauling."
-"Pauling was able to refine Garrod's notion of < inborn errors of metabolism> by recognizing some to be what he called <molecular diseases> (ex.sikle-cell anemia)."
Om tot een duidelijk schema te komen moet de rol van RNA in de proteïne synthese uitgeklaard worden want proteïnen worden gevormd buiten de celkern waar DNA zit verborgen.Sidney Brenner speelde een grote rol in dit verband.Het is nu algemeen aanvaard dat RNA gecopieerd wordt (transcriptie) via DNA in de kern.Zo ontstaat messenger RNA dat migreert naar het cytoplasma en daar leidt tot de vorming van proteïnen met behulp van transfer RNA's die voor ieder aminozuur als tussenstap fungeren.Dit alles treedt op in de ribosomen die uit RNA en proteïnen bestaan.Dit is slechts een verkorte versie van het verhaal.Er komt nog veel meer bij kijken en andere belangrijke actoren hebben een bijdrage geleverd.(*).De ganse geschiedenis is weergegeven in hoofdstuk 3 van :"DNA-The secret of Life.".Het volstaat hier de laatste paragraaf van dit hoofdstuk te citeren.
-"Molecular biology had come a long way in its first twenty years after the discovery of the double helix.We understood the basic machinery of life and we even had a grasp on how genes are regulated.But all we had been doing so far was observing;we were molecular naturalists for whom the rain forest was the cell-all we could do was describe what was there.The time had come to become proactive .Enough observation : we were beckoned (to beckon=lonken naar) by the prospect of intervention,of manipulating living things.The advent of recombinant DNA technologies,and with them the ability to tailor DNA molecules would make all this possible."
Dit is de beste overgang naar het volgend hoofdstuk gewijd aan de baanbrekende techniek genaamd: "Recombinant DNA technology.".
-Oswald Avery : Hypothese dat DNA was "the transformic factor" in genetica (1944). -Archibald Garrod : -Alkaptonurie is een <inborn error of metabolism>; -Herontdeking van de wetten van Mendel. -G.Beadle en E.Tatum :Studie van de geïnduceerde mutaties. -Paul Zamecnik : Identificaties van de ribosomen als plaatsen waar de synthese van de proteïnen gebeurt. -Marshall Nirenberg en G.Khorana :Ontdekking van de drie letter code van de codons. -J.Monod,F.Jacob : lac Operon als voorbeeld van gen "switching".
5-PLAYING GOD.-CUSTOMIZED DNA MOLECULES.
Het hoofdthema van dit gedeelte is "Recombinant DNA".Na de structuur van de dubbele helix ontrafeld te hebben en de genetische code verklaard te hebben,wat gingen de biologen met die kennis doen en met welke techniek ?De grootte van de DNA molecules stelt de biologen voor een groot probleem.Men moest over een middel beschikken om een gen - een specifieke deel van DNA - te isoleren en te vermenigvuldigen om ermee te kunnen werken.
-"In essence we needed a molecular editing system : a pair of molecular scissors that could cut the DNA text into manageable sections;a kind of molecular glue pot that would allow us to manipulate those pieces,and finally a molecular duplicating machine to amplify the pieces that we have cut out and isolated."
Hier geeft James Watson in een notedop waarover het gaat.Alles kwam in een stroomversnelling toen de "Recombinant DNA" technologie bij toeval (serendipity) ontdekt werd in 1973.Alles begon toen Arthur Kornberg in 1950 de DNA polymerase ontdekte.Hiermee was hij in staat een complementaire keten van een ontvouwde helix te maken.Met nog een belangrijk element (ligase) kon Kornberg een "kunstmatig" viraal DNA bekomen.Dit inspireerde President Lyndon Johnson de ontdekking te kenmerken als een "Awesome achievement".Een belangrijk element was ook de ontdekking van de "restriction enzymes" die specifieke sekwenties kunnen doorknippen op wel gekende plaatsen.Het hele plaatje is echter ingewikkelder dan dat en voor de volledige beschrijving is het aangewezen te refereren naar gespecialiseerde basis boeken. Om toch volledig te zijn moet ook de ontdekking van de "plasmiden" door Stanley Cohen in 1971 vermeld worden waarmee een weg naar resistentie genen tegen antibiotica gevonden werd.
-"By the early seventies ,all the ingredients to make "recombinant DNA" were in place.First we could cut DNA molecules using restriction enzymes and isolate sequences (genes) we were interested in ; then ,using the ligase,we could glue that sequence into a plasmid;.....Finally ,we could copy our piece of DNA by inserting that same plasmid into a bacterial cell.Ordinary bacterial cell division would take care of replicating the plasmid with our piece of DNA just as it would the cell's own inherited genetic materials.Thus starting with a single plasmid transplanted into a single bacterial cell,bacterial reproduction could produce enormous quantities of our selected DNA sequence.As we let that cell reproduce and reproduce,ultimately to grow into a vast bacterial colony consisting of billions of bacteria,we would be simultaneously creating billions of copies of our piece of DNA .The colony was thus our DNA factory !".
Een groot moment was de ontmoeting van Stanley Cohen en Herb Boyer in 1972.Zo ontstond de 'Recombinant DNA technology".
-"But while Cohen and Boyer may indeed have opened our eyes to extraordinary scientific vistas,they had also opened a Pandora's box ?Where there undiscovered perils in molecular cloning ?....Could we in good conscience simply turn a deaf ear to the cry of the alarmists,that we were creating bacterial Frankensteins ?"
Deze problematiek werd wel ernstig genomen en leidde tot initiatieven ,gestart door toedoen van Paul Berg (Stanford University-Medical School) (1973). Hieruit ontstond de beruchte "Moratorium Letter".
-"....Scientists throughout the world to suspend voluntarily all recombinant studies until the potential hazards of such recombinant DNA molecules have been evaluated or until adequate methods are developed for preventing their spread."
Dit leidde in 1975 tot de "Asilomar Conference" in Pacific Grove (California) waar bitter gediscussieerd werd oa. tussen "prolong the moratorium or the moratorium be damned,let's get on with science !" Volgens James Watson :
-"I now felt that it was more irresponsible to defer research on the basis of unknown and unquantified dangers.There were desperately sick people out there,people with cancer or cystic fibrosis-what gave us the right to deny them perhaps their only hope ? (Gene therapy)"
Daarna werden methoden gevonden om aan deze problematiek te verhelpen (bv.de studie van "safe bacteria").Een essentiele doorbraak was de uitvinding van methoden om de DNA sekwenties te lezen.Twee technieken werden simultaan ontwikkeld,deze van Wally Gilbert van Harvard (USA) en deze van Fred Sanger van Cambridge (UK).
-"Sequencing would confirm one of the most remarkable finding of the 70's."
-"From 1981 on the expansion of molecular biology such as in Cold Spring Harbor Laboratory reflected the birth of a brand new industry :"Biotechnology".After 1975,DNA was no longer solely the concern of biologists trying to understand the molecular underpinning of life.The molecule moved beyond the academic cloister inhabited by white-coated scientists into a very different world populated largely by men in silk ties and sharp suits."
6-DNA,DOLLARS AND DRUGS-BIOTECHNOLOGY.
In 1976 was alles klaar om de volgende doorbraak mee te maken:het resultaat was een heel nieuwe industrie die gekend werd als Biotechnologie.Het enthousiasme van de initiatiefnemers werd wat getemperd door Stanley Cohen die de opmerking maakte dat de commerciële toepassingen nog verschillende jaren op hen zouden laten wachten maar zonder succes want de start was al gegeven.Dit wordt als volgt door James Watson beschreven:
-"The basic proposition was extraordinarly simple : Find a way to use the Cohen-Boyer technology to produce proteins that ara marketable.A gene for a "useful" protein -say one with therapeutic value,such as human insulin- could be inserted in to a bacterium,which in turn would start manufacturing the protein.Then it would just be a matter of scaling up production,from petri dishes in the laboratory to vast industrial-size vats,and harvesting the protein as it was produced."
Het eerste biotechnologie bedrijf kreeg de naam "Genentech" of "genetic engineering technology".Insuline beloofde een biotechnologische goudmijn te zijn.Kort daarna ontstond een tweede biotech bedrijf : Biogen (1978).Er moest nog een groot hinderpaal overwonnen worden,namelijk hoe rekening te houden met de "introns" in menselijke genen die moesten verwijderd worden om een bruikbare insuline te vormen.Diverse technieken om hieraan te voldoen werden ontwikkeld.Een ervan was de truc gebruik te maken van "reverse transcriptase" die RNA terug DNA kan vormen.Een belangrijke vraag werd snel gesteld:
-"Certain questions were soon bound to be asked: Should professors be permitted to enrich themselves on the basis of work done in their university's facilities ?Would the commercialization of academic science create irreconciliable conflicts of interest ?"
De patentkwestie was een andere "hot topic" ,zoals goed geïllustreerd wordt door James Watson:
-"Genentech's insulin triumph put biotechnology on the map.A quarter of a century later,genetic engineering with recombinant DNA technology is routine part of drug-discovery industry.These procedures permit the production of large quantities of human proteins ,which are otherwise difficult to acquire.in many cases,the genetically engineered proteins are safer for therapeutic and diagnostic uses than their predecessors."
De biotechnologie wordt verder door talrijke voorbeelden geïllustreerd,de ene met de onvermijdelijke nadelen en de andere met onverhoopt succes zoals Herceptin ,een monoclonaal antibody (MAb) tegen borstkanker.De lectuur van dit hoofdstuk is meer dan de moeite waard.
-"Developing a drug that inhibits a desired target without disabling other vital proteins is a formidable challenge even for the best of medicinal chemists." (Important for attacking cancer)... -"Succes stories are hard to come by,but will become more common (ex.Novartis Gleevec against a blood cancer called chronic myeloid leukemia-CML) by specifically blocking the growth-stimulating activity of membrane receptor proteins that are overproduced by cancerous cells of this type."
-"Another exciting new frontier in biotechnology involves improving on natural proteins.Why be content with nature's design,arrived at by sometimes arbitrary and now irrelevant evolutionary pressures,when a little manipulation might yield something more useful ?Starting with an existing protein,we now have the ability to make slight alterations in its amino acid sequence......Here we can return to nature's example for a solution : a procedure known as "directed molecular evolution mimics natural selection in the test tube."
7-TEMPEST IN A MEALBOX.-GENETICALLY MODIFIED AGRICULTURE.
De biotechnologie,ontstaan na de ontwikkeling van de "Recombinant DNA" techniek,wordt in de volgende hoofdstukken geïllustreerd door specifieke voorbeelden.Het eerste die aan bod komt is de toepassing in de landbouw.Die is ontstaan voornamelijk als oplossing voor de plaag die de katoenkwekers in de USA trof.James Watson beschrijft dit als volgt:
-"Genetic engineering has produced crops plants with onboard pest resistance.The environment is the big winner because pesticide use is decreased,and yet paradoxically organisations dedicated to protecting the environment have been the most vociferous in opposing the introduction of the so-called genetically modified (GM) plants."
Het eerste voorbeeld dat uitvoerig beschreven wordt is dat van de bacterie "Agrobacterium Tumefaciens" waarmee Marc Van Montagu en Jef Schell (Univ.Gent) roem verworven hebben.Watson geeft heel duidelijk voldoende aandacht aan de realisatie van deze belgische biologen.(Zie ook Blog/Biotechnologie).De mogelijkheden geboden door Agrobacterium tumefaciens worden hier duidelijk beschreven.
-"Its bizarre parasitic lifestyle might hold the key to getting genes into plants."
Andere methoden worden ook beschreven (bv."Gene Gun").Toepassingen voor koren,maïs en onkruid worden uitvoerig besproken.Enkele citaten zijn het vermelden waard:
-"As the GM food debate swirls around us,it is important to appreciate that our custom of eating food that has been genetically modified is actually thousands of years old.In fact,both our domesticated animals,the source of our meat ,and the crop plants that furnish our grains,fruit and vegetables,are very far removed genetically from their wild forbears." (Het loont de moeite dieper over dit citaat na te denken !)
-"One ingenious organic method relies on a toxin derived from a bacterium-or often,the bacterium itself- to protect plants from insects attacks.(Bacillus Thurigiensis) (Bt)......Today we have a whole range of Bt designer crops ,including "Bt corn","Bt potato","Bt cotton" and "Bt soybean" and the net effect has been a massive reduction in the use of pesticides."
-"A meaningful evaluation of GM food should be based on scientific considerations,not on political or economic ones."
In dit hoofdstuk is nog veel meer te vinden maar het standpunt van James Watson is wel heel duidelijk;men kan dit dus hierbij laten. In de andere hoofdstukken wordt de "Recombinant DNA" techniek beschreven in de zoektocht naar de genetica van de menselijke ziekten en in de behandeling ervan.
-"Gene Hunting : The genetic of human diseases". -"Defying disease : Treating and preventing genetic disorders (Gene Therapy)."
De rest van het boek hoort beter thuis bij een paragraaf over Bioethiek.
Toen,in 1953,de structuur van DNA ontrafeld werd door J.D.Watson en F.Crick (zie Bericht,Blog/De dubbele helix) en kort daarna de code van deze belangrijke molecule bekend werd,begon de stormachtige ontwikkeling van de moleculaire biologie.Zeer snel werd het centraal dogma ervan voorgesteld en aanvaard,vooral onder impuls van Francis Crick.Volgens dit dogma ging het als volgt : DNA/RNA/PROTEÏNE.Het duurde echter niet lang om in te zien dat dit dogma nogal simplistisch was.De weg van DNA naar proteïne was wel ingewikkelder dan eerst gedacht.Er komen tal van aspecten bij kijken tussen DNA en de uiteindelijke proteïnen.
2-DEFINITIE.
De laatste jaren is het aantal informaties over epigenetica gestaag toegenomen en men kan er zich aan verwachten dat dit in de 21e eeuw nog aan belang zal winnen.Het is ook niet moeilijk een definitie te vinden voor deze actuele tak van de moleculaire biologie.Volgens Microsoft Encarta-Winkler Prins 2007 is in de genetica een epigenetische verandering een fenotypische verandering ten gevolge van variabele genexpressies zonder dat daarbij sprake is van een verandering van het genotype.Uit de weelde aan teksten over "epigenetica" is "Epigenetic:The science of change." zeker aangewezen om klaarheid in de begrippen te scheppen. www.ehponline.org
-"The word "epigenetic" literally means...in addition to changes in genetic sequences...The term has involved to include any process that alters gene activity without changing the DNA sequence and leads to modifications that can be transmitted to daughter cells-although experiments show that some epigenetic changes can be reversed-."
-"Epigenetic processes are natural and essential to many organism functions but,if they occur improperly,there can be major adverse health and behavioral effects."
3-MECHANISMEN.
Er bestaan talrijke epigenetische mechanismen om de expressie van de genen in DNA te beïnvloeden.Deze mechanismen berusten zowel op processen op het niveau van DNA zelf als op invloeden van het externe milieu.Vooraleer in te gaan op een beschrijving van diverse belangrijke mechanismen is het verhelderend het "lac operon" voor ogen te hebben (J.Monod,F.Jacob,A.Lwoff).
-"lac OPERON".
In het genome van talrijke organismen is er een gen verantwoordelijk voor de vorming van een messenger RNA (door transcriptie) die in het cytosol leidt tot de productie van een enzyme (proteïne),bv.galactosidase,vereist voor het metabolisme van lactose.Om RNA te vormen moet de expressie van het gen geactiveerd worden.Normalerwijze is er in het DNA een "repressor" aanwezig die de transcriptie blokkeert (de repressor is doorgaans een speciale proteïne).Om tot de vorming van galactosidase te komen moet deze repressor gedesactiveerd worden.Dit gebeurt in de aanwezigheid van lactose (dus een externe invloed op de expressie).Pas daarna kan lactose gemetaboliseerd worden.Als er geen lactose is treedt de repressor terug in actie.Dergelijke mechanisme bestaan ook voor andere facetten van de DNA expressie.Men heeft hier dus een duidelijk voorbeeld van een epigenetische verandering geïnduceerd door het externe milieu.
-EXTERNE MECHANISMEN.
DNA methylering en chromatine omvorming. Er zijn nog veel andere verschillende manieren om de regulering van de uitdrukking van de gene te komen (gen expressie).Een ervan is de omvorming van chromatine (het complex van DNA en histone proteïnen die zorgen voor de compacte vorm van DNA om in de celkern te kunnen geïntroduceerd worden).Deze omvorming kan optreden tijdens de modificatie van de aminozuren waaruit de histonen bestaan (posttranslatie modificatie) of door additie van methyl groepen aan het DNA op CpG siten (cytosine-fosfor-guanine) waardoor 5-methylcytosine ontstaat.De rol van methylering in de expressie van de genen kan niet voldoende als heel belangrijk bestempeld worden;Er zijn verschillende omvormingen van histonen bekend waaronder o.a. acetylering zeer belangrijk is.
-"Many types of epigenetic processes have been identified,they include methylation,acetylation,phosphorylation etc...Perhaps the best known epigenetic process is methylation,in part it is easiest to study with existing technology in DNA.This is the addition or removal of a methyl group (CH3),predominantly where cytosine bases occur consecutively.Another significant epigenetic process is chromatin modification.Chromatin is the complex of proteïns (histones) and DNA that is thightly bundled to fit into the nucleus.This modification alters the chromatin structure to influence gene expression.In general,tightly folded chromatin tends to be shut down or not expressed,while more open chromatin is functional or expressed."
-INTERNE DNA MECHANISMEN.
Mechansimen om de gen expressie te beïnvloeden doen ook beroep op elementen die via DNA gevormd werden.In het genome van alle organismen liggen,verspreid in de DNA moleculen,een groot aantal fragmenten die op eerste zicht niet coderen en die men lang als "junk" DNA beschouwde.Het feit dat ze sinds lang bestaan doet echter vermoeden dat ze wel een rol zouden kunnen spelen.De laatste jaren is het meer en meer duidelijk dat dit wel het geval is.Een aantal kleine RNA stukken kunnen ontstaan door transcriptie van delen van het "junk" DNA .Het gaat dan over verschillende micro RNA's waarvan bewezen werd dat ze belangrijk zijn voor de gen expressie.Een voorbeeld werd vermeld in het bericht over "Biotechnologie" waarin de werking van RNAi bij de bestrijding van een insecten plaag bij planten beschreven werd.Ook vanuit introns,stukken niet coderende DNA ingebed tussen de coderende exons van messenger RNA,kunnen dergelijke micro RNA's gevormd worden.De laatste jaren was interessante informatie te vinden in Scientific American.Representatieve uittreksels hiervan verduidelijken deze interne expressie mechanismen.
A/The unseen genome : gems among the junk.,W.Wayt Gibbs. Scientific American Nov.2003,p.47.
-"Just when scientists thought they had DNA almost figured out,they are discovering in chromosomes two vast,but largely hidden layers of information that affect inheritance,development and disease."
-"It will take years,perhaps decades,to construct a detailed theory that explains how DNA,RNA and the epigenetic machinery all fit into an interlocking,self-regulating system."
B/The unseen genome : beyond DNA.,W.Wayt Gibbs. Scientific American dec.2003,p.107.
-"DNA was once considered the sole repository of heritable information.But biologists are starting to decipher a separate,much more malleable layer of information encoded within the chromosomes.Genetics makes way for epigenetics."
-"The third part of the genomic machine ,as facinating as active RNA genes and probably even more important, is the "epigenetic" layer of information stored in the proteïns and chemicals that surround and stick to DNA.Epigenetic marks are so named because they can dramatically affect the health and characteristics of an organism- some are even passed from parent to child- yet they do not alter the underlying DNA sequence."
-"Special purpose enzymes take methyl molecules (groups !) derived from basic nutrients,such as folic acid and vitamin B12,and stick them onto certain C bases throughout the genome.In general,the more methylated a stretch of DNA,the less likely it is to be transcribed to RNA and to carry out its function.The silent allele of an imprinted gene is almost always highly methylated, for example.But imprinting may be a side job for DNA methylation;it mainly seems to defend the genome against parasite genetic elements called transposons."
C/Censors of the genome. N.C.Lau and D.P.Bartel.,Scientific American August 2003,p.34.
-"Biologists have been surprised to discover that most animal and plant cells contain a built-in system to silence individual genes by shredding the RNA they produce.Biotech companies are already working to exploit it."(shrredding=versnipperen).
-"Just within the past several years,scientists have discovered a more precise and more powerful security apparatus built into all plant and animal cells.Called RNA interference ,or RNAi,this system acts as a censor.When a threatening gene is expressed,the RNAi machinery silences it by intercepting and destroying only the offender's messenger RNA,without disturbing the messages of other genes."
-"When the RNAi machinery is not defending against attack,it apparently pitches in (aanbieden om te helpen) to help silence normal cellular genes during development transitions needed to form disparate cell types,such as neurons and muscle cells,or different organs,such as the brain and the heart." PS; Voor RNAi: zie ook www.answers.com/topic/rna-interference
D/Regulating evolution. S.B.Carroll,B.Prud'homme and N.Gompel. Scientific American, may 2008, p.60.
-"Switches within DNA that govern when and where genes are turned on enable genomes to generate the great diversity of animal forms from very similar sets of genes."
4-EVOLUTIE .(EPIGENETICA vs. LAMARCKISM/INPRINTING-IMPRINTING).
REFERENTIES.
www.hopkinsmedicine.org/press/2002/November/epigenetics.htm Backgrounder : Epigenetics and imprinted genes (a).
www.notes.utk.edu/bio www.the-scientist.com
Epigenetics :Genome,meet your environment. As the evidence accumulates for epigenetics,researchers reacquire a taste for Lamarckism. Leslie A.Pray,The Scientist,vol 18,Issue 13-14,july 5,2004.(b)
www.pi.csro.au Inheritance...more than just genes. (c)
UITTREKSELS.
-"There are different kinds of epigenetic " marks",chemical additions to the genetic sequence.The addition of methyl groups to the DNA backbone is used on some genes to distinguish the gene copy inherited from the father and that inherited from the mother.In this situation,known as "imprinting", the marks both distinguish the gene copies and tell the cell which copy to use to make proteïns."(a)
-"Imprinted genes don't rely on traditional laws of Mendelian genetics,which describe the inheritance of traits as either dominant or recessive.In Mendelian genetics,both parental copies are equally likely to contribute to the outcome.The impact of an imprinted gene copy,however,depends only on which parent it was inherited from.For some imprinted genes,the cell only uses the copy from the mother to make proteïns ,and others only that from the father." (a)
-"Researchers are still trying to understand the process by which cells maintain or change their gene's imprinting marks.In sperm and eggs for instance,imprinted gene copies have to be reimprinted."(a)
"Some findings suggest that pregnant mother's diet can affect her health in such a way that not only her children but her grandchildren (and possibly her great-grandchildren etc...)inherit the same health problems...Wouldn't that imply what every good biologist knows is practically scientific heresy : the Lamarckian inheritance of acquired characteristics?."(b) "In some instances the answer could be YES. (Agouti mice where environment interfaces with genomics)Epigenetic inheritance provides a rapid mechanism by which (an organism) can respond to the environment without having to change its hardware...It does give reason to consider long-refuted notions about the inheritance of acquired characteristics.Lamarck proposed that environmental cues could cause phenotype changes transmittable to offspring."(b)
N.B.Dit mag echter niet veralgemeend worden .Deze soort erfelijkheid is zeker gelimiteerd in de tijd en niet onderworpen aan Darwiniaanse selectie.Deze epigenetische erfelijkheid speelt zich meestal af op het niveau van de methylatie van DNA.De grote onopgeloste vraag blijft uit te leggen hoe deze omgevingseffecten zich vertalen in de gameten.(zie Blog/Evolutie-2-Jean Baptiste de Lamarck).
-"Although the study demonstrates that ,at least in mice, folic acid supplementation in pregnant mothers reduces the risk of their babies having certain health problems; the results cannot so far be extrapolated to humans."(b)
-"Epigenetics has always been Lamarckian.....Not that Mendelian genetics is wrong,far from it.The increased understanding of epigenetic change and the recent evidence indicating its role in inheritance and development doen't give epigenetics greater importance than DNA.Genetics and epigenetics go HAND IN HAND."(b)
-"A new wave oif research is unravelling the secret beyond genes to identify what other biological information parents pass to their offspring ,and cells pass on to each other when they divide.It seems that it is not just genes that are inherited from one generation to the next but other factors that particularly affect development and disease."(c)
5-ADDENDUM.
HUMAN EPIGENOME PROJECT (HEP).
"The Human Genome Project (HGP) provided the blueprint for life but the epigenome project (HEP) will tell us how this whole thing gets executed."
-"Epigenome is one is one of the many "omics" that is being talked about in the wake of the "Human Genome Project". The "Human Epigenome Project (HEP) was recently announced.The HGP provided the blueprint for life,but the epigenome will tell us how this whole thing gets executed,what determines when and where genes are switched on and off to produce a person."
-"For genetically identical twins differences can't be explained on the basis of pure genetics because the DNA is identical .Something else must be at play.That "something else" is chemical modification of genes that are heritable from one cell generation to the next and that affect gene expression but do not alter the DNA sequence....An epigenome is the description of these modifications across the whole genome;but unlike the genome DNA sequence ,each organism has multiple epigenomes - for example,in different cell types - that may change during its lifetime in response to environmental cues."
-"Epigenetics then,both at the level of unravelling mechanisms and mapping epigenomes and at the applied level,is an exciting area of research...It is one of the mainstream exciting areas of post-genomic biology." **************************************************************
ADDENDUM.
De epigenetica speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van levende organismen.Aan de oorsprong liggen processen die zowel op het niveau van DNA als onder invloed van de omgeving liggen.Deze trend wordt nu zeer algemeen erkend en het is daarom niet verwonderlijk dat de bekende ontwikkelings- en embryologie bioloog Scott F. Gilbert er een recent boek hierover uitgegeven heeft. "Ecological developmental biology".De inhoud van dit werk wordt als volgt samengevat:
-"Ecological development biology concerns the interactions between developing organisms and their environment contexts.It studies development in "the real world" of predators,competitors,symbionts, toxic compounds ,temperature changes and nutricial differences.The study of epigenetics -gene expression changes that are not caused by alterations of a gene's DNA sequence- has recently provided startling insights into the ways that these environmental factors can alter the phenotype of an organism.Epigenetic research has shown that such environmental influence are not only active but are also necessary for the normal development of most animal species.Ecological developmental biology also studies the pathological activities of environmental teratogens ,endocrine disruptors and certain diets.These findings offer new and unexpected insights for the understanding and treatment of diseases such as cancer,obesity and diabetes.In certain instances,such environmentally induced epigenetic states can be transmitted between generations ; this book final section attempts to describe what evolutionary theory might look like when it includes developmental plasticity,the epigenetic origin of novel phenotypes,the transmission of certain epigenetic traits between generations and the selection of relationships between hosts and a consortium of symbionts."
1-Inleiding. H.Allen Orr (The NewYorker,10.24.2005) "Turned on : A revolution in the field of evolution." www.newyorker.com/archive/2005
Het zijn nu zeer boeiende tijden in de biologie.Volledige genomen worden gedecodeerd aan een verbazingwekkende snelheid en nieuwe hoog-technologische benaderingen van oude problemen verschijnen bijna wekelijks.Onder de nieuwe benaderingen neemt de "evolutie-ontwikkeling biologie" of "EVO-DEVO" reeds een bijna revolutionaire plaats in die belooft een radicale nieuwe visie te bieden voor de evolutie van het leven.Het centrale standpunt is eenvoudig.Organismen ondergaan twee soorten veranderingen gedurende hun levensduur :de ene is de verandering tijdens de ontwikkeling van een bevrucht ei (embryologie) en de andere verandering vindt plaats doorheen de evolutie van een bepaalde soort.Volgens evo-devo zijn de twee type veranderingen even belangrijk.Het begrip dat er een connectie is tussen tussen evolutie en ontwikkeling -de groei van een organisme vanaf een enkele cel,via een embryo,tot een vowassen vorm- is zowel natuurlijk als oud.Dit was vooral populair tijdens de 19e eeuw .Darwin zelf geloofde dat embryologie een krachtig bewijs leverde voor de stelling dat het leven afkomstig is van een gemeenschappelijk "voorouder" (The origin of species).
-"We can see why characters derived from the embryo should be of equal importance with those derived from the adult,for a natural classification of course includes all ages.(C.Darwin)"
Door de opkomst van de genetica in de 20e eeuw werd de weg van de embryologie als een van de sleutels van de evolutie verlaten.Het accent werd meer en meer gelegd op de genen zelf.Bij de start van de 21e eeuw lijkt het of evo-devo de volgende grote revolutie zal betekenen in het evolutionair denken (volgens S.J.Gould).Volgens S.B.Carroll is het niet verwonderlijk ,alles hangt af hoe DNA de organismen vormt.
"Endless forms :The evolution of gene regulation and morphological diversity." Cell 101,517-580,2000. "Endless forms most beautiful : The new science of evo-devo and the making of animal kingdom." (Norton,2005)
DNA is de molecule die overgaat van ouders op kinderen en een van haar hoofdrollen is de cellen instructies geven hoe proteïnen moeten gemaakt worden,de molecules waaruit wij hoofdzakelijk bestaan.
2.De evolutie van de evo-devo biologie. C.S.Goodman,B.C.Coughlin www.pnas.org/content
Eens verschillend maar toch complementair gingen ontwikkelingsbiologie en evolutie onlangs samen in een boeiende en vruchtbare samenwerking.De reünie werd officieel herkend als "evo-devo" in 19999 in een eigen divisie van de Integrative and comparative biology (SICB).
-"Evolutionary biologists seek to understand how organisms evolve and change their shape and form.The roots are found in the developmental mechanisms that control body shape and form."
-"Developmental biologists try to understand how alterations in gene expressions and function leads to changes in body shape and pattern."
-"So although SICB only recently validated evo-devo as an independent research area,evo-devo really started over a decade ago when biologists began using an individual organism's developmental gene expression patterns to explain how group of organisms evolved." (Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97,4426-4550,2000)
-"Evolutionary developmental biology is a field of biology that compares the developmental processes of different animals and plants in an attempt to determine the ancestral relationship between organisms and how developmental processes evolved.It addresses the origin and evolution of embryonic development ;how modifications of development and developmental processes lead to the production of novel features;the role of developmental plasticity in evolution ecology impacts in development and evolutionary changes....... Some evo-devo researchers extend and enhance the modern synthesis by incorporating into it findings of molecular genetics and developmental biology. This leads to an explicit challenge to neo-darwinism."
-"A major question then,for evo-devo studies,is : if the morphological novelty we observe at the level of different clades is not always reflected in the genome,where does it come from ? Apart from neo-Darwinian mechanisms such as mutation,translocation and duplication of genes,novelty may also arise by mutation-driven changes in gene regulation.The finding that much biodiversity is not due to differences in genes,but rather to alterations in gene regulation,has introduced an important new element into evolutionary theory.Diverse organisms may have highly conserved developmental genes,but highly divergent regulatory mechanisms for these genes.Changes in gene regulation are "second-order" effects of genes,resulting from the interactions and timing of activity of gene networks,as distinct from the functioning of the individual genes in the network."
-"Epigenetic alterations of gene regulation or phenotype generation that are subsequently consolidated by changes at the gene level constitute another class of mechanisms for evolutionary innovation.Epigenetic changes include modification of the genetic material due to methylation and other reversible chemical alteration,as well as nonprogrammed remolding of the organism by physical and other environmental effects due to the inherent plasticity of developmental mechanisms."
Er is blijkbaar een evidente link tussen epigenetische mechanismen in modificatie van genetisch materiaal dat overgedragen wordt maar soms onderworpen wordt aan reversibiliteit.Dit moet zich afspelen op het niveau van het embryo (en dus ook van de stamcellen ?).Meer inzicht hierover is te vinden in het bericht over "Epigenetica".Het opent de mogelijkheid van een soort Lamarckiaanse overerving !!. www.answers.com/topic/modern-evolutionary syntheses
PS.Relatie met neo-Darwinisme. -"The term was first used after 1896 to describe the theories of August Weismann,who asserted that his germ-plasm theory made impossible the inheritance of acquired characteristics and supported natural selection as the only major process that could account for biological evolution."
ADDENDUM. (Dit kan ook dienen als addendum aan het bericht:Biologie-10-Epigenetica.)
Het recente boek van Scott F.Gilbert en David Epel: "Ecological developmental Biology-Integrating epigenetics,medicine and evolution." behandelt op zeer grondige en pedagogische wijze de hele problematiek van de invloed van de omgeving op de ontwikkeling van de levende organismen.Dit kan best dienen als aanvulling van de Berichten van EX LIBRIS over Epigenetica en Evolutionary developmental biology.De nadruk wordt gelegd op de vorming van allerlei fenotypen zoals hieronder bescheven.
Citaat : Scott F.Gilbert.
-" Phenotype is not just the expression of one's inherited genome.Rather,there are interactions between an organism's genotype and its environment that elicit a particular phenotype from a repertoire of possible phenotypes....Environment is therefore considered to play a role in the generation of phenotypes,in addition to its well-established role in the natural selection of which phenotypes will survive and reproduce.Thus in addition to helping decide the survival of the fittest,the environment is also important in formulating the arrival of the fittest."
Creationists en aanhangers van de pseudo-wetenschappelijke versie ervan "Intelligent design" zijn altijd ,blijkbaar nu nog zeer intens op de loer om mogelijkheden om de theorie van de evolutie en de natuurlijke selectie (The origin of species) van Charles Darwin in discrediet te brengen en aan te vallen.Met deze richtingen "epigenetica" en "eco-devo" denken zij, ten onrechte,een punt te hebben maar zij zijn mis (waarschijnlijk doelbewust laten zij doorschemeren dat Scott F.Gilbert misschien een creationist zou kunnen zijn (!).Niets is minder waar.Dit is misleidende en oneerlijke tactiek.)
Darwin zelf heeft al in zijn tijd hierop een duidelijk standpunt genomen: (Charles Darwin,1876).
-"In my opinion ,the greatest error which I have committed,has not been allowing sufficient weight to the direct action of the environment,i.e.food,climate etc... independently of natural selection."
Dit is alleszins het beste antwoord die aan de creationisten kan gegeven worden.Epigenetica en eco-devo mechanismen creëren GEEN soorten zoals de natuurlijke selectie maar kunnen voor een tijd sommige fenotype laten bestaan.In feite kan dit bestempeld worden als een zachte vorm van Lamarckisme.
Het loont de moeite hier het einde van het boek te citeren:
ETHICS FOR THE ANTHROPOCENE.
-"We and the other organisms with whom we share this planet are no longer in the HOLOCENE epoch.The interglacial age is over,and we are now living in the ANTHROPOCENE,an epoch characterized by a human-dominated environment.For better or worse,humans have become,as Julian Huxley predicted in 1963 we would ,'business managers for the cosmic process of evolution'.The first two things a manager must learn are the rules of the process and what the goalsof the process should be.......The rules of evolutionary process include the crucial notion of "becoming with".Co-development is normative ,and evolution is not merely the battle of each against all......The ethical starting point of ecological theory is "a commitment to the flourishing or well-being,of individuals,species,and communities".
Zoals te verwachten was kwam Scientific Ammerican in zijn nummer van Januari 2009 uitgebreid voor met een reeks bijdragen over evolutie, in het kader van het "Darwinjaar 2009".Het loont wel de moeite markante uitreksels van deze bijdragen in het kader van deze blog te vermelden Het is echter wenselijk dit te beginnen met een uittreksel van de inleiding "Dynamic Darwinism" geschreven, door John Rennie (Editor in chief van Scientific American).
-"A billion and half years ago,life on earth was staggeringly dull (ontstellend saai)......Then something happened : some unidentified combination of environmental circumstances and genetic novelty triggered crazy diversification in the variety and complexity of animal life over tens of millions years,climaxing in the so-called "Cambrian explosion"...... When Charles Darwin published "On the origin of species" in 1859,he touched off a cambrian explosion in evolutionary thought.Naturalists had theorized about evolution for centuries before him,but their ideas were generally unfruitful,untestable or wrong.Darwin's breakthrough insight was not that a simple mechanism-natural selection-made evolution possible.Rather it was that in organisms whose environment changed nonrandomly and whose reproductive success in that environment depended on inherited traits,evolution became inevitable.In the decades that followed,Darwin's ideas connected up with the nascent field of genetics and then,at an ever quickening pace,with molecular biology,ecology and embryology.The explanatory power of its concepts proved irresistible.Today,200 years after its birth and 150 years after Origin of species,Darwin's legacy is a larger,richer,more diverse set of theories that he could have imagined........ Just as most of the weird Cambrian monsters eventually went extinct,many current hypotheses in evolution will also wither over time.Those that survive ,however,will be inestimably powerful for explaining the natural world.We humans can also continue to use those ideas to make technologies more adaptable and robust.Why shouldn't we learn from billions of years of nature's experiments?"
Uit de reeks bijdragen werden er drie geselecteerd die een bijzonder blik werpen op de evolutie theorie.Diverse citaten werden dan bijeen gebracht.
1-TESTING NATURAL SELECTION. ,H.Allen Orr. p.44
-"The idea of 'Natural selection'' is simplicity itself.Some kinds of organisms survive better in certain conditions than others do;such organisms leave more progeny and so become more common with time.The environment thus 'selects' those organisms best adapted to present conditions. If environmental conditions change,organisms that happen to possess the most adaptive characteristics for those new conditions will come to predominate.Darwinism was revolutionary not because it made arcane (mysterious) claims about biology but because it suggested that nature's underlying logic might be surprisingly simple."
-"The status of natural selection is now secure ,reflecting decades of detailed empirical work.But the study of natural selection is by no means complete.Rather-partly because new experimental techniques have been developed and partly because the genetic mechanisms underlying natural selection are now the subject of meticulous empirical analysis- the study of natural selection is a more active area of biology than it was even two decades ago.Much of the recent experimental work on natural selection has focused on three goals : determining how common it is,identifying the precise genetic changes that give rise to the adaptations produced by natural selection,and assessing just how big a role natural role plays in a key problem of evolutionary biology-the origin of 'new species'."
-"Fitness,as used in evolutionary biology, is a technical term for this idea : it is the probability of surviving or reproducing in a given environment.The outcome of this selection process,repeated numberless times in different contexts,is what we all see in nature."
-"Most important ,we know something about the effects of mutations on fitness.The overwhelming majority of random mutations are harmful-that is,they reduce fitness;only a tiny minority are beneficial,increasing fitness."
-"Adaptive evolution is a two-step process,with a strict division of labor between mutation and selection.In each generation mutation brings new genetic variation into populations.Natural selection then screens them : the rigors of the environment reduce the frequency of "bad" (relatively unfit)variants and increase the frequency of "good" (relatively fit) ones;"
-"There are serious doubts about the extent of the role natural selection in guiding change at the molecular level."
ON THE ORIGIN OF SPECIES.
-"One of Darwin's boldest (strongest) claims was that it explains how new species arise.But does it ? What role does natural selection play in speciation,the splitting of a single lineage into two ? To this day,these questions represent an important topic of research in evolutionary biology."
-"Most biologists now agree that natural selection is the key evolutionary force that drives not only evolutionary change WITHIN SPECIES but also the ORIGIN OF NEW SPECIES."
PS.What evolutionists mean by "species" (biological species concept).
-"The key idea is that species are reproductively isolated from one another-that is,they have genetically based traits preventing them from exchanging genes."
-"Different species have separate gene pools."
-"It is thought that the populations must be geographically isolated before reproductive isolation can evolve."
-"The genetic drift hypothesis for speciation (about the origin of species) is probably wrong.Rather natural selection plays a major role in speciation."
2-FROM ATOMS TO TRAITS. D.M.KINGSLEY p.52.
Oorspronkelijk Darwinism - 1859 -(Spontaneous variation and natural selection.)
-"Darwin's theory was at once sweeping and simple.He proposed that all living things on earth descended from one or a few original forms.He did not presume to know how life itself arose.Once life began,though,Darwin argued,organisms would slowly begin to change and diversify through completely natural process : all living things vary;the differences are inherited.Those individuals with trait variants that are favorable in the environment they habit will thrive and produce more offspring than individuals with unfavorable variants.Advantageous traits will therefore accumulate over time by an inevitable process of 'natural selection'."
De opinie van John Herschel.
-"Herschel zeroed (focused) in on the fact that 'favorable variations' must occur if anything is to be "effected".Darwin actually knew nothing about the origin of the variant traits (mutations !) themselves,and Herschel felt that if Darwin could not explain the source of variation,he did not really have a theory sufficient to explain the origin of species."
N.B. Among the "random variations" there are possibly "favorable variations" so that "natural selection" could occur.
Erfelijkheid van variaties.
-"Darwin believed in blending inheritance, the idea that offspring take on characteristics intermediate between the parents.But even Darwin recognized that the theory was problematic."
-"Mendel's experiments changed the general perception of heritable variants from ephemeral and blendable to discrete entities passed from parents to offspring,present even though they are not always visible."
-"J.Watson and F.Crick had proposed a structure for the DNA molecule in 1953,with stunning implications for our physical understanding of heredity and variation."
Moleculaire basis van variatie.
-"Today scientists know that spontaneous changes in DNA are the simple "WHY" of variation,but to answer to "HOW" those mutations translate into traits differences is more complex and makes for an active field of research with implications far beyond evolution studies."
-"A subspeciality that has come to be known as EVO-DEVO concentrates on studying the effects of changes in important developmental genes and the role they play in evolution."
-"Herschel's most persistent objection to Darwin's theory was his feeling that useful new traits could never appear from simple random variation (??)... He argued that such characteristics would always require "mind,plan,design,to the plain and obvious exclusion of the haphazard (disorganized) view of the subject and the casual (accidental) concourse of atoms.Herschel was correct to point out that the origin of variation was still a mistery in 1859.After 150 years of additional research,however,we can now catalogue a variety of spontaneous DNA sequence variants that occur everytime a complex genome is passed from parents to offspring.Only a tiny fraction of these changes are likely to improve,rather than degrade the original heredity information and the traits that are derived from it....Thus the casual concourse of atoms clearly can generate interesting new traits and the intrinsic variability of living organisms continue to provide the raw material by which,in Darwin's famous words at the end of the "Origin of species",endless forms most beautiful and most wonderful,have been and are being evolved."
'Zo wordt Darwin toch in ere hersteld !!!)
3-EVOLUTION IN THE EVERYDAY WORLD. D.P.Mindell p.82
Implicaties van de evolutietheorie in het dagelijks leven.
-"Our progress in comprehending the history and mechanisms of evolution has led to powerful applications that shape a wide variety of fields today."
Gezondheidsgebied.
-" In health care,phylogenic analysis ( studies of DNA sequences to infer the evolutionary relatedness or genealogy)of a pathogen such as bird flu op West Nile virus can lead to vaccines and to guidelines for minimizing the disease's transmission to and among people.A laboratory process called " directed evolution" that rapidly evolves proteins can imrove vaccines and other useful proteins."
Bacteriële diversiteit (metagenomics).
-"A recently developed approach known as 'metagenomics' has revolutionized scientist's ability to survey the kinds of microbes living in a region,bringing about the most dramatic change in our understanding of microbial diversity since the advance of microscopes."
Vogelgriep H5N1
-"In 1997 scientists barely contained a potentially catastrophic outbreak in Hong-Kong of H5N1,when they convinced authorities to slaughter all domestic fowl (domesticated birds),the local virus source. Although future pandemics are a question of "WHEN",not "IF",our knowledge about evolutionary sources,hybridization among genomes and the host-shifting capability of the viruses helps us to minimize risks."
Evolutie en geneeskunde.
-"Applying an evolutionary perspective in understanding our susceptibilities and promoting health is known as evolutionary or Darwinian medicine.A vital step in this new endeavor is integration of basic evolutionary science into the curricula for medical and public health students.The matching of human genotypes with particular diseases has given rise to the possibility of personalized medicine, in which physicians can specify medications and dosages for individuals based on particular gene traits."
In vivo and in silico.
-"Researchers are now borrowing from evolution's drawing board,using directed evolution to enhance useful functions of proteins.These molecular biologists intentionally mutate genes,produce the proteins the genes encode,measure the proteins functional performance,and the select sets of top performers for subsequent bouts (intensive activity) of mutation and testing.Repeating this cycle millions of times often yield impressive results."
(PS-De biotechnologie is, in die zin,de logische hedendaagse opvolger van de evolutie !)
Kritische ecosystemen en bevolkingsaangroei.
-"As humankind's numbers continue to grow and cause environmental changes at a rapid pace,concerns mount about conserving biological diversity and sustaining human populations over time.We rely on healthy ecosystems,made of organisms and their environments, to provide us with usable water,arable land and clean air.These critical ecosystem services are essential for human well-being, yet we have little understanding of their regulation and the consequences of changes in ecosystems.....These are different questions that evolutionary method and knowledge help to answer."
Metagenomics.
-"Collect the DNA from an entire community of microbes of various species in some location and you have a metagenome.....The known microbes and their genes play important roles in development of our immune systems.... Metagenomics analyses suggest that changes in the occurrence,abundance and interactions of both known and unknown microbes play a role in human diseases."
-"Turning to external ecosystems and sustainability,metagenomic analyses of water samples from seas and oceans indicate that a vast amount of oceanic biological diversity,including many viruses,remains to be discovered and understood."
-"We have yet to see applications arising from microbial metagenomics and evolutionary ecology,but possibilities abound."
-"Evolution is the unifying principle for comprehending all life on earth,and applying its lessons about the history and mechanisms of change can promote human well-being.What was once a curiosity is now a powerful tool."
PS-Deze paragrafen zullen verder uitgewerkt worden met berichten over:"Evolutionary developmental biology"-"Epigenetics" and "Biotechnology".Dit zal nodig zijn om een beter begrip van hedendaags Darwinisme.!
In 2009 treedt het "DARWINJAAR " in gedurende dewelke talrijke bijdragen over de evolutieleer van Darwin onder de loupe zullen genomen worden. Vanaf 2009 zal de site www.darwinproject.ac.uk goed in het oog moeten gehouden worden.Heel waarschijnlijk zullen interessante informaties te vinden zijn.Bijdragen over Darwinisme zullen in de wetenschappelijke literatuur niet ontbreken.In dit opzicht heeft NWT (Natuur- Wetenschap en Techniek:zie www.nwtonline.nl )in het nummer 12 van november 2008 de reeks geopend. Onder de titel "Darwins demonen" worden enkele aspecten van het Darwinisme onder de loupe genomen;van de meest ineteressanten worden hier uittreksels vermeld.In de openingscolumn van Maarten Keulemans wordt de problematiek kort geschetst.
-"Waarom rommelt het zo achter de schermen ? En waarom fluisteren zoveel biologen dat de evolutieleer toe is aan vernieuwing ?" -"De grootste tragiek van Charles Darwin is misschien dat zijn naam zo verkleefd is geraakt met de theorie die hij opstelde....De klassieke mechanica heet niet "Newtonisme" maar de evolutieleer draagt wel degelijk de publieksnaam "Darwinisme".Dat werkt een ongelukkige indruk : dat de theorie een afgerond geheel is,een hermetisch verzegeld bouwwerk waaraan zonder de goedkeuring van Darwin zelf geen letter meer mag worden veranderd. (Darwin had het zeker niet zo gewild !!)Het klassieke Darwinisme werd vrijwel direct overstelpt onder de last van de opeengestapelde nieuwe inzichten.Al begin 20e eeuw besloten biologen het Darwinisme om te dopen tot Neodarwinisme.En met de inzichten van de moderne genetica is er opnieuw sprake van onvrede.Steeds duidelijker wordt dat Charles Darwin geen in graniet gehouwen leer heeft opgesteld (Hij heeft het zelf nooit zo gesteld maar liet de deur open voor andere mogelijke verklaringen !) maar de hoofdlijnen heeft geschetst van een levendig vakgebied dat volop in ontwikkeling is (Dit is typisch voor een echt wetenschappelijk werk !).....Aan de ene kant kan en mag Darwin niet worden verloochend -de creationisten liggen immers op de loer !-maar aan de andere kant is het duidelijk dat het Darwinisme toe is aan groot onderhoud. Dat is,aan het begin van de 21e eeuw het grote geheim van de evolutiebiologie....Bij Darwin en het Darwinisme heeft iedereen wel een beeld.Het is een voorstelling waarin alles draait om wezens waarvan alleen de "fitsten" overleven.Het wordt wel duidelijk waarom dat beeld bijstelling behoeft.De nieuwe contouren worden zichtbaar van een heel andere evolutieleer."
1 - SURVIVAL VAN DE DARWINISTEN."Morrelen aan Darwin", (Joeri Witteveen). (Filosofie van de biologie-University Cambridge,UK) In de zomer van 2008 boog een groep biologen en enkele filosofen zich over de vraag : is de canon van de evolutietheorie ,de zogeheten "Moderne Synthese",nog wel van deze tijd ?Of is het tijd voor een revolutie in de evolutietheorie ?Wat,nu dat het blijkt dat sommige delen van diverse organismen blijkbaar tot niets dienen en bijeffecten van de embryologische ontwikkeling zijn die volgens de oorspronkelijke evolutieleer waarschijnlijk geëlimineerd hadden moeten zijn ? In 1909 was de status van Darwins theorie allerminst zeker.Veel problemen ontstonden rond de vraag hoe geleidelijk evolutie eigenlijk gaat.Darwin had overtuigend beargumenteerd dat natuurlijke selectie alleen maar zou kunnen werken met geringe,opeenvolgende variaties.Mendel toonde aan dat erfelijke deeltjes (de genen) bij overerving niet samensmelten maar intact blijven.De variatie zou zich immers uiten in groten sprongen.Mendel en Darwin zijn echter niet strijdig met elkaar.Eind jaren vijftig mondde de kennis uit in de 'Moderne Synthese' ,ook wel neodarwinisme genoemd dat diende als canon van de evolutietheorie.Het rijmde met het idee dat verschillen in soorten ontstaan door de natuurlijke selectie van geringe genetische verschillen. "Niets in de biologie is van betekenis,tenzij in het licht van de evolutie." (Theodosius Dobzhansky) Later trokken S.J.Gould en R.Lewontin ten strijde tegen het "dogma" dat alles in de natuur het product is van de natuurlijke selectie (1979).De controverse leidde tot het inzicht dat niet alle eigenschappen van organismen adaptaties,producten zijn van natuurlijke selectie.Zij hadden een kwetsbaar punt geraakt,immers de embryonale ontwikkeling speelt ook een belangrijk rol vooral in de vraag "HOE" een organisme ontstaat (ontwikkelingsbiologie).De evolutiebiologen houden zich bezig met de vraag "WAAROM" individuen eruit komen te zien zoals ze eruit zien.S.J Gould en R Lewontin haalden argumenten van hun theorie van "punctuated equilibrium" in de paleontologie.Het werd duidelijk dat ontwikkelingsbiologie en evolutiebiologie helemaal geen gescheiden domeinen zijn (EVO-DEVO).Van groot belang bleken de stukken "regulerende DNA " te zijn. In de regulatie kunnen ook kleine veranderingen optreden.De invloed van de omgevingsfactoren,in zeer algemene termen,is niet te verwaarlozen.Maar zijn de effecten wel "erfelijk" ?Blijkbaar wel !Dan komt men heel dicht bij de zienswijze van Lamarck (Men moet echter hier geen beroep doen op de algemeen gekende Lamarckiaanse theorie die de lange nekken van de giraffen als erfelijkheid van verworven kenmerken bestempelt).Dit zal in een andere deel verder besproken worden waarin EPIGENETICA uitgebreider aan bod zal komen.In een eventuele nieuwe synthese zal de natuurlijke selectie aan verklarende kracht inleveren en zullen andere mechanismen aan terrein winnen - wat niet wil zeggen dat natuurlijke selectie geen rol meer zou spelen.Dat laatste had Darwin vast graag gezien want hij beschouwde resultaten uit de vergelijkende embryologie als een belangrijke steun voor zijn theorie dat het leven afstamt van een gemeenschappelijke voorouder.Misschien kunnen we beter spreken van een evolutie van de evolutiewetenschap !.
Nabeschouwing.
Hetgeen hier beschreven wordt is de normale gang van zaken in de wetenschap waarin nooit een DOGMA mag worden gehanteerd.Darwin stelde zijn visie over de evolutie ook niet als dogma.Hij was toen ook niet op de hoogte van latere ontdekkingen zoals de erfelijkheidsleer van Mendel,de karakterisatie van de genen,de structuur van DNA en alles wat later de moleculaire biologie nog bijbracht.Des te meer komt naar voor dat Darwin een geniale wetenschapper was met een zeer grote intuitie.Men mag wel in zijn leer tot in de 20e eeuw een "paradigma" herkennen.Zoals steeds in de wetenschap moet men rekening houden met de mogelijkheid van een "paradigma shift" en het is juist nu wat er gebeurt.De toekomst zal zeker niet vrij zijn van verassingen.
2-SURVIVAL VAN DE SLIMSTE.-De evolutie dobbelt niet. Kevin J.Verstrepen. (Biotechnologie,KUL/MIT/HARVARD-USA).
Dieren en planten die iets leren tijdens hun leven,en dat aangeleerde trekje doorgeven aan hun nakomelingen is volgens het klassieke darwinisme volstrekt onmogelijk.Er werden in 1999 nochtans enkele voorbeelden van zulke gedraging gevonden.(Lamarckiaanse evolutie) In het begin van de 19e eeuw erkende Lamarck de mogelijkheid dat levende wezens veranderen en evolueren "onder de invloed van de omstandigheden".Het zijn die " verworven eigenschappen " die aan het nageslacht worden doorgegeven.Al bewonderde Darwin wel het werk van Lamarck toch haalde hij zijn theorie gedeeltelijk onderuit.Darwin wees erop dat alle levende wezens door aangeboren verschillen lichtjes van elkaar en van hun ouders verschillen.Natuurlijke variatie noemde hij dat.Het was Darwins grote verdienste dat hij variatie en selectie uit elkaar haalde.Het neodarwinisme ontkrachtte het Lamarckisme aan het eind van de 19e eeuw op basis van de moleculaire genetica en het optreden van mutaties.Dit gaf de "Moderne Synthese" of Neodarwinisme,een vrijwel algemeen aanvaarde overkoepelende theorie die stelt dat evolutie het gevolg is van geheel toevallige veranderingen in het DNA,die soms een voordeel kunnen opleveren..Mutaties zijn puur toevallig en worden niet beïnvloed door de omgeving (!).Deze theorie bleek echter niet steeds geldig te zijn.Cairns stelde vast dat een aantal bacterieën een tweede mutatie kunnen krijgen tijdens een uithongeringsperiode.De verhongerende bacterieën lijken op een of andere manier te "weten" dat ze een mutatie nodig hebben in het gen dat zorgt bv.voor lactose metabolisme als het nodig is.Er zouden nog veel meer aanwijzingen opduiken dat levende wezens bepaalde mechanismen hebben om hun genetische verandering te sturen.Maar welke mechanismen ? Wat gebeurt er werkelijk ? Om te beginnen blijken sommige eencellige wezens in staat om in tijden van stress hun mutatiesnelheid op te voeren.(stressrespons)Er worden dan onder meer andere eiwitten ingeschakeld voor het kopiëren van DNA die veel meer mutaties genereren.Zo zullen de nakomelingen in tijden van stress meer variatie vertonen dan wanneer het organisme geen stress ervaart.Er zijn nog andere mechanismen.Cellen kunnen dus hun mutatiesnelheid ook sturen waar in het DNA mutaties optreden. Recent is duidelijk geworden dat het DNA nog een veel sensationelere truc kent: zo kan de activiteit van een gen -"aan" of "uit"- worden overgeërfd,zonder dat daarbij de DNA-code zelf verandert.Dit is "epigenetische informatie". Deze kan sneller evolueren dan "normale informatie" in de DNA gecodeerde eigenschappen en kan bovendien worden beïnvloed door de omgeving waarin het organisme zich bevindt.Dit is een mechanisme dat inderdaad zeer sterk lijkt op Lamarcks idee van de evolutie....... Levende wezens kunnen dus klaarblijkeloijk beïnvloed worden waar en wanneer ze mutaties in hun DNA genereren.Ze kunnen zelfs veranderingen in hun genetische activiteit doorgeven aan volgende generaties.
(De epigenetica is wel zo belangrijk dat dit onderwerp een speciale beschrijving verdient in het bericht Biologie 10-EPIGENETICA van deze blog.)
In de rij Berichten over Biologie/EX LIBRIS wordt aandacht geschonken aan biotechnologie.Voor deze keuze zijn er verschillende redenen.De eerste is dat het een vervolg is op het bericht Biologie-8 over :"DNA-De Dubbele Helix/James D.Watson".Dit leek een evident argument te zijn. Biotechnologie is immers ontstaan als vervolgverhaal van de moleculaire biologie,geïnitieerd door de DNA Helix structuur van Watson en Crick. De tweede reden is dat biotechnologie steeds meer en meer een essentieel element van de hedendaagse maatschappelijke discussie is en dit zal blijven in de 21e eeuw.Hiervoor zijn er pro's en contra's en het is interessant hiervan een balans te maken.Tenslotte is dit bericht tot stand gekomen na de promotie van professor Marc Van Montagu tot de tweede plaats in de rangschikking van de grootste wetenschappers van Belgïe in een referendum georganiseerd door het tijdschrift EOS en waarvan het resultaat in het oktober nummer (2008) gepubliceerd werd.Marc Van Montagu is een vooraanstaande bioloog die zijn sporen verdiend heeft in de biotechnologie en die op luttele punten strandde van de winnaar Dr.Paul Janssen ,de wereldberoemde uitvinder van spraakmakende geneesmiddelen en stichter van het farma bedrijf:"Janssen Pharmaceutica".Paul Janssen en Marc Van Montagu eindigen duidelijk afgescheiden van de volgende laureaten: Georges Lemaître (3) en C.de Duve (4).
1/ M A R C V A N M O N T A G U.
Marc Van Montagu werd geboren in Gent op 10 november 1933 en is baron sinds 1990.De belgische biochemicus studeerde scheikunde te Gent en promoveerde tot doctor in de wetenschappen in 1965.Hij kreeg internationale bekendheid als medewerker van de genetica-expert Jozef Schell ,met wie hij wordt beschouwd als een pionier van de genetische manipulatie van planten (o.a. door in het DNA afwerende eigenschappen tegen bacterieën ,insecten en bestrijdingmiddelen in te bouwen) en van bacterieën die de plantengroei bevorderen.In 1982 richtte Van Montagu in Gent de N.V.Plant Genetic Systems op (PGS),een genetisch laboratorium met commerciële doeleinden waarvan hij directeur werd.In 1987 werd hij hoogleraar in de genetica aan de Rijksuniversiteit te Gent en directeur van het laboratorium voor genetica. Hij is nu Professor Emeritus en voorzitter van de "European Federation of Biotechnology" (EFB).Naast PGS is Crop Design ook een spin-off van zijn academische activiteiten.Crop Design werd gekocht door Bayer Plant Sciences. Hij is medestichter en directeur van het "Institute of Plant Biotechnology for Developing Countries."(IPBO).Sinds 1992 heeft hij meerdere malen zijn opinie over Biotechnologie bekend gemaakt en is de uitgelezen wetenschapper om dit bericht over biotechnologie te introduceren.Een markante uitspraak van Marc Van Montagu verscheen in "De DNA makers : architecten van het leven." (Natuur en Techniek,Wetenschappelijke Bibliotheek,Vol 30,1992).
-"Dank zij de ontwikkeling van nieuwe soorten gewassen ,meststoffen,chemische middelen en betere bevloeingstechnieken is de produktie van consumptiegranen de afgelopen decennia sneller gegroeid dan de wereldbevolking.De natuurwetenschap heeft dan wel een "groene revolutie" mogelijk gemaakt,maar toch zijn er nu op onze planeet meer mensen dan ooit tevoren die honger lijden.Klassieke veredeling is arbeidsintensief en kost veel tijd.Genetische modificatie van planten kan helpen de opbrengsten te verhogen en de aanslag op het milieu door intensieve landbouw te verminderen.Een systematische uitwerking en uitbreiding van de DNA-technieken teneinde de genen te identificeren die aan de basis liggen van groeiprocessen van de plant zal ons in staat stellen de processen zodanig te beïnvloeden dat planten ontstaan die onder ecologische aanvaardbare omstandigheden kunnen gekweekt worden...."
Na zijn promotie tot tweede beste wetenschapper van België in een referendum georganiseerd door het tijdschrift EOS in 2008,verscheen een interview van Van Montagu in het n°11,november 2008 van hetzelfde tijdschrift.In dit interview deed Marc Van Montagu enkele bijzonder interessante uitspraken.
a)Ivm de veldproeven voor genetisch gewijzigde populieren die onlangs door de overheid geweigerd werd.
-"Er is een totaal politiek onbegrip voor de noden van een hoog renderende en economisch verantwoorde land- en bosbouw.Het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) heeft populieren gemaakt voor en minder vervuilende papierindustrie.Door een wijziging in houtvorming kan cellulose gemakkelijker gescheiden worden van lignine.Daardoor moet er minder soda en chloor worden gebruikt.De adviezen van de Bioveiligheidsraad zijn positief maar toch durft de federale regering geen toelating geven.(!)"
b)Over de introductie van ggo's (genetisch gewijzigde organismen) in de USA vs E.U.
-"De sensatiepers besteedt veel aandacht aan de valse berichten die af en toe worden verspreid, zonder aan de academische wereld uitleg te vragen.Bij ons komen de meeste mensen op die manier in contact met ggo's terwijl het thema in de USA veel minder leeft."
c)De toekomst in een ggo-vrij bastion in de EU.
-"<Een ggo-vrij bastion in de EU> is uitgesloten.Europa kan onmogelijk achterblijven.Landbouwprodukten worden de grondstof van de toekomst."
-"In het algemeen is genetische modificatie een zegen voor de biodiversiteit. Je kan aan intensieve landbouw doen zonder de ernstige verstoring die dat normaal met zich meebrengt .Het zal onmogelijk zijn om de wereldbevolking te stabiliseren op minder dan 8 of 9 miljard.Binnen 20 jaar zal er een ernstige hongersnood zijn als we niet bij alle belangrijkste gewassen voor genetische modificatie kiezen."
d)Over de milieurisico's van ggo's op lange termijn.
-"De goedgekeurde ggo's hebben geen enkel schadelijk effect op de gezondheid van mens en dier.(zie rapporten van WHO=World Health Organization,EFSA,JRC's=EU Joint Research Centers) Echt bewijzen dat iets onschadelijk is kan niet maar ggo's zijn al 13 jaar op de markt en er is nog geen enkel probleem opgetreden."
e)Over genetische verontreiniging
-"Wat men genetische verontreiniging noemt is een voorbeeld van desinformatie.Natuurlijke vliegen pollen rond.Dat is de basis van de evolutie... Er bestaan geen "zuivere lijnen" ."Genetische verontreiniging" is een archaïsme uit de tijd dat men nog niet wist hoe genomen samengesteld zijn."
f)De toekomst van de ecologische landbouw.
-" De ggo-landbouw wordt net de meest ecologische.Het laatste jaar is het aantal mensen op de wereld dat ondervoed is ,gestegen tot 1 miljard.Biolandbouw is geen oplossing want we moeten nu al het rendement van de landbouw verdriedubbelen .Als we nog wat natuur willen behouden,hebben we intensieve landbouw nodig.Dit zal alleen kunnen door optimaal gebruik te maken van de biotechnologie,niet door te dromen over een wereld van toen.(!)
Stof tot discussie genoeg om over deze onderwerpen en anderen in de volgende onderdelen in te gaan.
2/BIOTECHNOLOGIE. 2.1/VOORBESCHOUWINGEN.
Onder biotechnologie verstaat men het gebruik van levende organismen (ééncellige micro-organismen zoals bacterieën,gisten of schimmels maar ook cellen van planten en dieren)of delen ervan voor industriële processen. Biotechnologie wordt gekenmerkt door de samenwerking tussen verschillende vakgebieden en een sterke toepassingsgerichtheid.Er is een nauwe relatie tussen de moderne biotechnologie recombinant-DNA en gentechnologie,beide laatsten zijn spin-offs van de ontdekking van de dubbele helix structuur van DNA door J.Watson en F.Crick in 1953.De biotechnologie is echter niet van recente datum;al ten tijde van de oude Egyptenaren werden voeding- en genotmiddelen als brood,kaas,yoghurt,bier en wijn geproduceerd op biotechnologische empirische wijze.Men constateert wel dat de biotechnologie in een grote stroomversnelling gekomen is. De basis van wat men nu KLASSIEKE biotechnologie noemt werd gelegd in de 2e helft van de 19e eeuw toen de experimenten van Louis pasteur (1822-1895) duidelijk maakten dat fermentatie processen (= gistingsprocessen) worden veroorzaakt door micro-organismen.In het begin van de jaren zeventig leken de grenzen van de klassieke biotechnologie bereikt.De ontwikkeling van celfusie en de recombinant-DNA technologie enerzijds en van de geautomatiseerde procestechnologie (bioreactoren) anderzijds waren de aanzet tot een heel nieuwe fase die aangeduid wordt als MODERNE biotechnologie.Deze staat nog aan het begin van de ontwikkelingen die in de 21e eeuw een steeds grotere invloed zullen uitoefenen op ons dagelijks leven,zoals bv.op het gebied van de geneesmiddelen en van de gezondheid,van de voeding en van de landbouw;deze kunnen oplossingen brengen voor grote problemen van onze planeet o.a. de ondervoeding,de ziekten,de energiekosten en de pollutie. Het is daarom niet verwonderlijk dat de laatste tijd de maatschappelijke en ethische aspecten van de biotechnologie steeds meer een onderwerp van discussie vormen.
2.2/ENKELE VOORBEELDEN VAN TOEPASSINGSGEBIEDEN.
a)GENEESKUNDE.
Interessante mogelijkheden vindt men in de combinatie farmacologie+genetica ("Pharmacogenomics"). -Nieuwe geneesmiddelen geadapteerd aan de genetische kenmerken van de patient. -Meer nauwkeurige dosering. -Ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen. -Betere vaccins (veiligheid bv.). Voorbeeld: Productie van insuline door introductie van een insuline gen in een vector (plasmide) en daarna in bacterieën bv.Escherichia coli. Andere richtingen zijn : genetische therapie,cloning,genetische testing. Er zijn echter potentiële moeilijkheden en ethische discussies die in de aangegeven bibliografie te vinden zijn.
b)LANDBOUW.
Op dit specifiek gebied zijn er talrijke toepassingen: -Verbeterde rendementen van gewassen. -Verminderde nadelige effecten van milieu toestanden zoals betere weerstand tegen droogte,koud klimaat en warmte. -Verhoogde voedingskwaliteit. -Verminderde afhankelijkheid van onkruid- en insecten verdelgers,meststoffen en andere agrochemicaliën. Hetgeen men algemeen noemt ggo's is niet overal en door iedereen aanvaard.(Zie ook specifieke referenties). Op het gebied van dieren en planten productie zijn de meest markante resultaten van de biotechnologie te vinden.
c)POLLUTIE EN ENERGIE PROBLEMATIEK.
Biodegradatie is een mogelijkheid om in specifieke gevallen de pollutie te verminderen of te elimineren. Methaan fermentatie is een biotechnologische toepassing voor de productie van energierijke derivaten.
Dit zijn slechts enkele summiere gegevens over biotechnologische toepassingen .Men kan veel meer vinden in de volgende referenties waarin ook het accent gelegd wordt op veiligheid en ethiek.
3.BIBLIOGRAFIE EN INFORMATIE BRONNEN.
3.1.ALGEMENE INFORMATIE./WETENSCHAP EN TECHNIEK.
a)Molecular biotechnology.-Principles and applications of recombinant-DNA. (1998) B.R.Glick,J.J.Pasternak. (Zeer uitvoerige beschrijving). b)De DNA-makers.-Architecten van het leven. (1993),H.Schellekens,Wetenschappelijke Bibliotheek-Natuur en Techniek.(Grondige beschrijving voor groot publiek). c)De Blauwdruk-Feiten en Ficties over DNA.(2004),W.Hoekstra,Algemene beschrijving ,specifiek hoofdstuk 3,bl.69-DNA Technologie.
3.2.BESCHRIJVING EN KRITISCHE ANALYSE VAN SPECIFIEKE TOEPASSINGEN.
a)Biotechnologie en genetische manipulatie-Tussen Hype en Hysterie.(2000), J.Albrecht. b)De mooie beloften van de biotechnologie. (2006),Kim De Rijck.
3.3.BIOETHIEK-A philosophical introduction.,S.Holland.2003.(Meer op medische toepassingen gericht ).
A genetically modified organism (GMO=GGO) is an organism whose genetic material has been altered using techniques in genetics generally known as recombinant DNA technology..Recombinant DNA technology is the ability to combine DNA molecules from different sources into one molecule in vitro.Thus the expression of certain traits,the phenotype of the organism, or the proteins it produces,can be altered through modification of its genes.
Examples of GMOs are highly diverse and include transgenic (=genetically modified by recombinant DNA methods) animals such as mice,plants or various microbes such as fungi and bacteria.
Controversy over GMOs.
The use of GMOs has sparked significant controversy in many areas where methods using GMOs have been applied.Some see the approach of generating and using GMOs as intolerable meddling ( interfering) with "natural" order while others are concerned about the limitations of modern science to fully comprehend all of the potential negative ramifications of genetic manipulations.
A significant increase of agricultural productivity resulting from the introduction of high-yield varieties of grains,the use of pesticides and improved management techniques. -Agricultural production and food security.(Techniques,production increase,fossil fuel dependance,effects on food security). -Social and ecological changes (pesticides,water issues,biodiversity) *************************************************************
DAG VAN DE BIOTECHNOLOGIE,GENT,21 Juni 2008.
CROP DESIGN (Vlaams Biotechbedrijf). JOHAN CARDOEN (Voorzitter van Flanders Bio).
Crop Design zag het licht in Gent oner Marc Van Montagu.Op 21 juni 2008 heeft de Dag van de Biotechnologie plaats gevonden .Johan Cardoen,topman van Crop Design die zjn carriere begon bij Plant Genetic Systems (PGS) (1983),maakte bij deze gelegenheid een analyse van zijn sector met de stelling dat de Biotechnologie in staat moet zijn de stijgende voedselprijzen te counteren.Stof genoeg om een bijdrage in Knack van 18 juni 2008,geïnitieerd door Dirk Draulans ,te publiceren.
-" Wij zijn voorzichtiger dan de natuur." Hiervan nu enkele interessante opmerkingen en citaten: -"Vlaanderen heeft hoog ingezet op biotechnologie en met succes.Als we ergens innoveren ,is het in genetische technieken in de geneeskunde en de landbouw.Maar de sector kan niet op algemeen applaus rekenen.Ondanks de verwezenlijkingen en de grote toekomstplannen blijft genetische manipulatie in de landbouw - en voedingssector op weerstand stuiten."
PGS NU.
-"Het bedrijf is heel breed gestart ,maar is naar verloop van tijd gaan focussen op enkele eigenschappen in de context van de gewasbescherming.Het houdt zich bv.bezig met het inbouwen van weerstand tegen insecten,wat vooral voor katoen nuttig is...Verder werkt men aan het inbouwen van tolerantie voor een herbicide."
CROP DESIGN vs DEVGEN.
-"Devgen stamt net als Crop Design uit het Vlaams Instituut voor Biotechnologie.Het focust op het verhogen van de weerstand van rijst en maïs tegen insecten en schimmels."
VOEDSELPRIJZEN.
-"Elke dag staan berichten in de krant over stijgende voedselprijzen .Daar zijn er verschillende oorzaken voor,maar de belangrijkste is het mislukken van oogsten door grote droogte.Als je planten minder afhankelijk kunt maken van destabiliserende omgevingsfactoren met een negatieve invloed op de opbrengst, kan je de markt stabieler houden...."
-"Wij identificeren genen,we bouwen ze in rijst in en we testen ze op grote schaal in serres...We werken alleen met planten genen.Onze bronnen van genen zijn zeer divers,maar het zij geen exotische planten,geen planten uit de woestijn bv.Wij stimuleren genen tot hogere activiteit."
-"Biotechnologie is een van de oplossingen om de productiviteit van gewassen te verhogen.Ik durf te voorspellen dat biotechnologie,hand in hand met klassieke veredeling,over twintig jaren de opbrengst van maïs verdubbeld zal hebben."
-"Europa blijft huiverig om de biotechnomlogische technieken op grote schaal te implementeren,voor redenen die niet altijd wetenschappelijk onderbouwd zijn.De besluitvorming inzake biotechnologie is sterk politiek beïnvloed."
-"Europa stimuleert biotechnologisch onderzoek maar remt de toepassing ervan."
-"Dat is het,een zeer ambigue houding.Men draagt de kenniseconomie hoog in het vaandel,maar men creëert een onvoorspelbare en politiek afhankelijke situatie voor het commercialiseren van producten die uit onderzoek komen."
-"Ik vind het vreemd dat sommige mensen die zich uitspreken tegen genetisch gewijzigd gewassen zelfs niet beseffen dat alles wat ze eten als ze naar de VS reizen genetisch gewijzigde ingrediënten heeft,zonder dat ze nadelen ondervinden."
-"Hoe gaan we de mensen kunnen overtuigen van het nut van wat we doen als de politiek signalen blijft sturen die suggereren dat er wel iets mis zal zijn ? Hoe kunnen wij vermijden dat politici blijvend beïnvloed worden door belangengroepen?"
-"De biotechnologie moet proberen op een objectieve manier uit te leggen wat de voordelen zijn.Werken in een context waarin we mensen met risico's zouden confronteren kan niet.Dat zou ethisch onverantwoord zijn."
DE MEDISCHE SECTOR.
-"Medische ontwikkelingen hebben minder problemen met overheid en publiek."
-"Vlaamse bedrijven als Thrombogenics en Ablynx hebben belangrijke therapeutische doorbraken gerealiseerd.Mensen stellen zich daar minder vragen bij,omdat de middelen als levensreddend kunnen worden gepresenteerd,wat in de landbouw niet kan."
-"De twee sectoren zullen elkaar raken.Er zullen geneesmiddelen in gewassen worden ingebouwd,zodat men bv.door het eten van een banaan automatisch gevaccineerd zou worden bv.tegen griep.Er valt ongetwijfeld ook te werken rond gezond eten.Men zou gewassen zo kunnen wijzigen dat er minder verzadigde vetzuren inzitten.Een groot aantal geneesmiddelen van vandaag komen uit planten." **************************************************************** DEVGEN (www.devgen.com)
-AGRO BIOTECH. Devgen is a top biotech company focused on: *a novel generation of biotech products to protect a wide spectrum of crops from damage incurred from pests (bacteriële besmettelijke infecties) . *biotech traits and germplasm to meet the growing needs for high yielding ,high quality hybrid rice and selected small grains. *agro-chemical products with a safer and more environmental friendly profile to protect crops from damage inflicted by plant parasitic nematode. Devgen's core technology includes powerful RNAi tools using the model organism caenorhabditis elegans (C.elegans) .
-Monsanto and Devgen describe a new approach to insect-protection . The enabling technology ,called RNAi ,is a biological mechanism found in nature as a way to regulate gene expression.This technique gives a better protection against insect pests that feed on crops and impact yield. RNAi is an incredibly promising method for crop improvement overall.The research is expected to harness the cell's natural ability to regulate protein production and apply it to produce insect protection for the plant. (A.Fire and C.Mello,Nobel Prize 2006 for their discovery of naturally occurring RNAi processes in animals).
SUMMARY.
Control of coleopteran insect pest through RNA interference. (Monsanto/Devgen) Nature Biotechnology- Advance online publication 04.11.07 p.1-5. 2007 Nature Publishing group www.nature.com/naturebiotechnology
Commercial biotechnology solutions for controlling lepidopteran and coleopteran insect pests on crops depend on the expression of Bacillus thuringiensis insecticidal proteins.most of which permeabilize the membranes of gut epithelial cells of susceptible insects.However,insect control strategies involving a different mode of action would be valuable for managing the emergence of insect resistance. Toward this end,we demonstrate that ingestion of double stranded (ds)RNAs supplied in an artificial diet triggers RNA interference in several coleopteran species,most notably the western corn rootworm (WCR).This may result in larval stunting and mortality.Transgenic corn plants engineered to express WRC dsRNAs show a significant reduction in WCR feeding damage in a growth chamber assay,suggesting that the RNAi pathway can be exploited to control insect pests via in plants expression of a dsRNA.
PS. Eukaryotic organisms,including insects, possess a common machinery for sequence-specific gene silencing that is triggered by the presence of dsRNA.This process is called RNA interference (RNAi) in animals and post-translational gene silencing in plants.dsRNA-mediated silencing of essential genes in insects can induce cessatioin of feeding and ultimately morbidity,but require efficient uptake of dsRNA either by feeding or by topical ingestion.....
Voor een volledige beschrijving van dsRNA en van RNA interference,zie www.answers.com/topic/rna-interference www.tuat.ac.jp/mcb/ en,meer algemeen,in Biologie-10-Epigenetica (EX LIBRIS blog).
-BIOPHARMACEUTICAL DIVISION. Devgen develops a new class of preclinical drug candidates ,based on novel therapeutic concepts ,for treatment of inflammatory and metabolic diseaeses and arrhytmia. *****************************************************************
Een van de grootste ontdekkingen van de 20e eeuw is zonder twijfel de ontrafeling van de DNA structuur.Hierdoor kwam een orgelpunt aan de zoektocht naar de "molecule van het leven".In dit bericht zal men dieper ingaan over de betekenis van deze ontdekking en over de rol hierin gespeeld door James D.Watson. Sinds de verschijning van het werk van Charles Darwin in 1859 :"On the origin of species by means of natural selection." die een ware revolutie betekende in de natuurwetenschappen is het "Darwinisme " niet meer uit de actualiteit geweest.Darwin mag wel beschouwd worden als een geniale wetenschapper maar voor zijn theorie te staven waren toen nog geen gegevens beschikbaar.Kort daarna kwam er verandering met de erfelijkheidsleer van Gregor Mendel maar over de erfelijkheidsentiteiten was er nog niets bekend.Pas later met de verfijning van de microscopische technieken kwam men meer te weten over de chromosomen aanwezig in de celkernen en men vermoedde dat daarin de genen te vinden waren.Over de moleculaire natuur van de genen moest men echter wachten tot de ontrafeling van DNA ,bekend gemaakt in 1953;dus quasi 100 jaar na het werk van Darwin.Een aantal wetenschappers hebben in deze ontdekking een voorname rol gespeeld;men concentreert zich hier op James Dewey Watson als meest representatieve persoon omdat hij door zijn werk en zijn persoonlijkheid een goed voorbeeld is van deze vooruitgang.Verschillende aspecten zullen aan bod komen.
1-JAMES D.WATSON.-ZIJN CURRICULUM VITAE TOT 2008.
a)James D.Watson werd geboren op 6 april 1968 in Chicago (Illinois,USA). Hij gaf reeds op jonge leeftijd blijk van een briljante intelligentie.In 1947 werd hij B.S. in de zoologie (licenciaat) aan de Universiteit van Chicago.Zoals zijn vader was hij een grote vogelwaarnemer (Bird Watcher).
b)Daarna begon hij zijn doctoraat aan de Universiteit van Indiana en verwierf de titel van Ph.D (doctoraat) in de genetica in 1950.Zijn thesis raadgever en voornaamste mentor was Salvator Luria die met Max Delbrück de genetica van de bacterieën bestudeerde.Het doctoraatswerk van James D.Watson handelde over de invloed van X-stralen op de vermenigvuldiging van bacteriële virussen,de fagen.
c)Van 1950 tot 1951 vervolgde hij zijn werk in Kopenhagen bij Herman Kalckar.Tijdens zijn verblijf woonde hij een congres in Italië waar hij Maurice Wilkins leerde kennen.Toen zag hij voor de eerste maal de X-stralen diffractie beelden van DNA,genomen door M.Wilkins en Rosalind Franklin aan het King's College in Londen.Hij besloot dan snel zijn aandacht te vestigen op de studie van de structuur van biologische moleculen,vooral namelijk DNA en proteïnen.
d)Door tussenkomst van S.Luria kon hij zijn werk voortzetten aan het Cavendish Laboratory in Cambridge (U.K) waar hij in 1951 Francis Crick leerde kennen.Tussen deze twee wetenschappers klikte het direct en ze werkten dan samen aan de structuur van DNA.
e)Van 1953 tot 1956 was hij Senior Research Fellow bij Cal Tech in Californië (USA) en vandaar ging hij vlug naar Harvard in Cambridge (USA).
f)In Harvard begon hij al te werken in 1955 waar hij tot 1976 bleef.In deze periode schreef hij zijn belangrijk boek :"Molecular Biology of the Gene." Dit was in 1965.Dit boek lag aan de basis van de stormachtige evolutie van de moleculaire biologie in de 20e eeuw.
g)Tegelijkertijd werd hij in 1968 directeur in Cold Spring Harbor,Long Island (New York,USA) aan het Carnegie Institute Laboratory.Hij werd daar ook voorzitter in 1994 maar bleef tevens ook verbonden aan de Harvard University. In 2007 was hij nog steeds actief in Cold Spring Harbor.
h)Wegens zijn talent als organisator werd hij aangezocht om het U.S.Human Genome Project te starten.Hij heeft dit project geleid van 1988 tot 1992.
In 1968 trouwde hij met Elizabeth Lewis.Zij hadden twee zonen,Rufus Robert en Duncan James.
2- DE STRUCTUUR VAN DNA.
In october 1951 ging James D.Watson naar het Clare College in Cambridge (U.K) en begon te werken in het Cavendish Laboratory,het departement fysica van de Universiteit van Cambridge.Hij deelde daar een bureel met Francis Crick.Zij hadden beiden gemeenschappelijke wetenschappelijke belangstelling en startten een samenwerking om de structuur van DNA te ontrafelen. Op het einde van 1951 begon een reeks informele uitwisselingen met Maurice Wilkins van het King's college in Londen.Sommige resultaten van Rosalind Franklin werden hem medegedeeld zonder dat zij dit wist en zonder haar toestemming.Er ontstond een betwisting met Franklin rond de visie van de ruimtelijke structuur van DNA.Watson en Crick moesten echter erkennen dat Franklin gelijk had en gebruikten haar gegevens in hun uiteindelijke visie over de helix structuur zonder haar toestemming.In hun werk hebben Watson en Crick wel twee maal geluk gehad.De eerste keer toen ze kennis namen in 1952 van het werk van Erwin Chargaff.Deze laatste had aangetoond dat in DNA de verhouding guanine (G)/cytosine (C) en adenine (A)/thymine (T) steeds gelijk was aan 1 maw dat voor iedere cytosine steeds een guanine was en voor iedere adenosine steeds een thymine (C,G,A en T zijn de pyrimidine en purine basen van de nucleotiden in DNA). Dit neemt niet weg dat de totale hoeveelheden G/C en A/T kunnen verschillen naar gelang de oorsprong van DNA.De chemicus Jerry Donohue verklaarde de de correcte chemische kenmerken van de vier basen zodat Watson en Crick hiermee rekening konden houden.De tweede gelukstreffer was het feit dat Linus Pauling,die veruit de grootste chemicus van deze periode was en die ook sterk geïnteresseeerd was in het vinden van een verklaring voor de structuur van DNA,voor politieke redenen van de USA naar Engeland niet mocht gaan en zo de X-stralen diffractie beelden van King's College (Londen) niet kon zien totdat ze in 1953 gepubliceerd werden.Watson en Crick gingen verder met de bouw van modellen volgens de "Pauling traditie".Uiteindelijk lukte het hen de dubbele helix structuur van DNA te ontrafelen en in 1953 in Nature te publiceren.
3-DE NOBEL PRIJS VOOR FYSIOLOGIE EN GENEESKUNDE IN 1962.
Na de publicatie van de structuur van de dubbele helix van DNA in het tijdschrift Nature op 25 april 1953 ontvingen J.D.Watson,F.Crick en M.Wilkins de Nobel prijs voor fysiologie en geneeskunde in 1962.(James Watson was toen pas 34 jaar oud !!!) Ze kregen de prijs voor hun "Onderzoek van de structuur van de nucleïne zuren." ("For their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids-DNA en RNA- and its significance for information transfer in living material.").In talrijke kringen vond men dat Rosalind Franklin,die in 1958 stierf op 37 jaar en zo niet tot de laureaten kon behoren alhoewel ze daartoe in aanmerking kwam,zeker de titel verdiende. De toekenning van de Nobel prijs was zeker gerechtvaardigd,alhoewel, zonder de enkele gelukstreffers van Watson en Crick,anderen de klus zeker zouden geklaard hebben.Men moet in het leven ook soms geluk hebben !!! Bij nadere beschouwing waren echter: i-de realisatie dat de dubbele helix structuur van DNA de sleutel was voor de verdubbeling van DNA (transcriptie) en zo de mogelijkheid van overdracht van de ene generatie op de andere leverde;de sleutel van de erfelijkheid waar men sinds lange jaren op zoek was. ii-de identificatie van een code van drie letters in DNA (bv.CAG of ACT enz..)die leidt tot de vorming van proteïnen (translatie) en zo aan de basis ligt van quasi de hele moleculaire biologie.Ieder trio is een stempel voor een bepaald aminozuur ,van doorslaggevende betekenis. Redenen genoeg om de prijs aan deze laureaten toe te kennen.In het nummer van 25 april 1953 van het tijdschrift Nature hebben Watson en Crick dit als volgt verwoord:
-"IT HAS NOT ESCAPED OUR NOTICE THAT THE SPECIFIC PAIRING WE HAVE POSTULATED IMMEDIATELY SUGGESTS A POSSIBLE COPYING MECHANISM FOR THE GENETIC MATERIAL."
4-" A PASSION FOR DNA;GENES,GENOMES AND SOCIETY." J.D.WATSON, OXFORD UNIV.PRESS,2000.
In 1953 hebben twee jonge ,onbekende wetenschappers een wereldwijde wetenschappelijke revolutie veroorzaakt.In hun studie van DNA en hun zoektocht naar aanwijzingen voor de natuur van de genen hebben James Watson en Francis Crick de moleculaire samenstelling en de structuur van DNA afgeleid - twee ketens gedraaid in een dubbele helix vorm -en dus onmiddelijk gerealiseerd dat deze structuur een mechanisme suggereerde hoe de genen konden worden gecopieerd en overgedragen worden van de ene generatie op de andere.Hun waarnemingen hebben buitengewone gevolgen gehad.zoals: a-de ontdekking van een genetische code ,gemeenschappelijk aan alle levende organismen en het besef dat deze code kon worden vertaald in proteïnen. b-de mogelijkheid het genetisch patrimonium van een organisme te wijzigen. c-de herkenning dat ziekten,zoals kanker,ontstaan als er iets mis gaat met de genen. d-de stichting van een biotechnologische industrie en de manier om planten en dieren te klonen. e-de start van het catalogeren van de menselijke genen. f-een zicht op een nieuw type geneeskunde die DNA gebruikt voor therapeutische doeleinden. Midden in de beroering ontstaan door de publicatie van de dubbele helix structuur ,bleef de stichter ervan ,J.D.Watson,onvermoeibaar.Hij is de voornaamste architect en een visionair van de nieuwe biologie,een winnaar van de Nobel prijs op 34 jaar en de schrijver van best-sellers zoals :" The Dubble Helix-A personal account of the discovery of the structure of DNA."(1968) Hij had het gezag,de flair en de moed om een vroege en vooraanstaande rol te spelen als commentator van de vooruitgang van de wetenschap van DNA en van zijn implicaties voor de maatschappij.In kleine en grote essays en in voordrachten overal ter wereld berichtte hij vanaf de front-linie over deze wetenschappelijke revolutie.Zijn geschriften waren onverbloemd en sprankelend van geest.Hij formuleerde onomwonden en ronduit zelf-assertief zijn mening ; dit leidde soms tot weerstand of misverstand.Als de publieke bezorgdheid omtrent genetisch gemodificeerde voeding groeit,is hier de heilzame herinnering aan een eerdere periode van de angt van DNA die leidde tot een inperking van potentieel lonend onderzoek dat enkel gewettigd zou zijn als er sterke evidentie bestaat voor mogelijke schade zeker op zijn plaats.In zijn commentaar over de "oorlog tegen kanker" in de zestiger jaren,waarschuwt hij dat efficiente aanmoediging van onderzoek met publiek geld,zoals het huidig onderzoek van AIDS vaccins,de moed vereist beloftevolle maar riskante nieuwe gedachten te steunen en alles weg te snoeien dat niet tot het beste behoort. Als eerste directeur van het Human Genome Project erkent hij het kwade van de eugenetica maar pleit heftig voor de noodzaak de potentiële misbruiken van de genetische data af te wegen tegenover de overgrote voordelen van een rationeel onderzoek van de wortels van de ziektes.
(Dit is een vrij vertaalde versie van de introductie van zijn boek:"A passion for DNA".Dit werk is vol van duidelijke standpunten over de hierboven vermelde onderwerpen.) Het is ook aangewezen hier de woorden van James Watson te citeren:
-"A potential key to the secret of life was impossible to push out of my mind.It was certainly better to imagine myself becoming famous than maturing into a stifled (verstikt) academic who never risked a thought." (!!)
N.B-Andere belangrijke werken van J.Watson zijn na 1960 verschenen:
-The molecular biology of the gene (1965). -The molecular biology of the cell (1983).
Deze werken werden standaard boeken voor de studie en de boefening van de moleculaire biologie tot nu in de 21e eeuw en kenden herhaaldelijke nieuwe en aangepaste edities.
5-GENETIC JUBILEE-2003.(50e Verjaardag van de dubbele helix structuur van DNA)/Scientific American april 2003,p.67.
Ter gelegenheid van de 50e verjaardag van de dubbele helix structuur van DNA heeft J.Watson in een interview voor Scientific American van april 2003 zich openhartig en onomwonden uitgedrukt over tal van onderwerpen.Hier zijn enkele citaten uit de volledige versie die men kan vinden in zijn laatste boek "DNA-The secret of life."(2003):
-"Back in 1953,all we wanted to do was find out how DNA provided the information and what the cellular machinery was for making proteïns.That's really all;we didn't think about gene therapy."
-"I was born curious....If you wanted an explanation for life,it it had to be about the molecular basis for life.I never thought there was a spiritual basis for life."
S.A.-There has always been controversy about Wilkins showing you Franklin's crystallography images without her permission,giving you and Crick an important clue to DNA 's structure.In retrospect ,would it have been more appropriate for the Nobel committee to have given the prize to her,along with you and Crick,rather than to Wilkins ?
-"I think not.Wilkins gave us the crystalline photograph of the A form and she gave us the B form.So you could have said that in an ideal ,perfect society they would have gotten the chemistry prize ,and Crick and I would have gotten the biology prize.That would have been a nice way to honor the four of us.But no one thought that way."
i)Dit is een zinloze discussie want Rosalind Franklin kon de prijs niet krijgen want ze was overleden in 1957. ii)Het is zeker dat er een vlek is op het blazoen van James Watson,zeker na de publicatie van "The Dubble Helix : A personal account of the discovery of the structure of DNA." in 1968.Dat hij niet volledig correct handelde met Rosalind Franklin mag niet overdreven worden.Hij heeft de verhouding tussen hen later recht gezet en uit brieven van Rosalind Franklin en James Watson,bewaard in de archieven van het Cold Spring Harbor Laboratory blijkt dat de relatie niet zo gespannen was.Zij schrijft naar J.Watson in vriendelijke termen zoals "Dear Jim" en "Best wishes,yours,Rosalind."
S.A-You have the reputation for being outspoken,and you got criticized for it.Do you have any regrets about things you have said?
-"Occasionally.I think there is something in me of the same weakness that is so apparent in John Mc Enroe.I can't sit while people are saying nonsense in a meeting without saying it's nonsense !." (zie ook hierover § 6)
-"We have changed everything.We have never tried to respect the past,we have tried to improve it.And I think any desire to stop people from improving things would be against the human spirit."
6-DE "BLUNDER VAN JAMES WATSON"-2007.
In een artikel voor Sunday Times Magazine van 14 oktober 2007 vindt men een uitspraak van James Watson in zijn onverbloemd en ronduit stijl die voor grote commotie gezorgd heeft.Deze uitspraak was dat hij "intrinsiek hopeloos en somber was omtrent de vooruitzichten en verwachtingen van Afrika omdat al onze sociale politieken gebaseerd zijn op het feit dat de intelligentie van de afrikanen gelijk is aan de onze terwijl alles wijst dat het niet het geval is". Dit werd door vele mensen aanzien als een pure racistische uitspraak.De reactie was zo fel dat James Watson geweigerd werd als spreker op diverse plaatsen en dat hij zichzelf genoodzaakt vond zijn ontslag te geven als directeur van zijn laboratorium in Cold Spring Harbor (New York).J.Watson reageerde heftig op deze reakties en schreef als volgt:
-"I cannot understand how I could have said what I am quoted as having said.I can certainly understand why people ,reading those words,have reacted in the ways they have.To all those who have drawn the inference from my words that Africa,as a continent,is somehow genetically inferior,I can only apologize unreservedly.That is not what I meant.More importantly from my point of view,there is no scientific basis for such a belief."
In The Independent van 19 oktober 2007 voegde hij hieraan toe :
-"We do not yet adequately understand the way in which the different environmen,ts in the world have selected over time the genes which determine our capacity to do different things.The overwhelming desire of society today is to assume that equal powers of reason are a universal heritage of humanity."
-"This is not a discussion about superiority or inferiority,it is about seeking to understand differences,about why some of us are great musicians and others great engineers."
De snelle reactie van J.Watson was adekwaat maar,spijtig genoeg,het kwaad was al geschied.De toekomst zal wel wijzen op de inherente hoge kwaliteiten en visie van J.Watson en met de tijd zijn "misstap" wellicht vergeven.
Informatie over James D.Watson is te vinden op: http://www.answers.com/topics/james-watson
Georges Charpak werd geboren in 1924 in de ghetto stad Sarny,aan de grens van Polen met Ukraïne en de Soviet Unie.Afkomstig uit een joodse familie heeft hij tijdens zijn kinderjaren reeds kennis kunnen maken met de recistische antisemitische stemming in zijn geboortestreek.Hij emigreerde in 1931 met zijn familie toen hij 7 jaar oud was en kon ontsnappen aan het lot van deze bevolking.Na jaren rondzwervingen belandde hij in Frankrijk.Het noodlot achtervolgde hem echter daar ook tijdens de tweede wereldoorlog toen hij in Dachau belandde in 1944.Bevrijd door het leger van generaal Patton in 1945 keerde hij terug naar Frankrijk waar hij aan zijn wetenschappelijke vorming kon beginnen.Over deze eerste periode van zijn leven schrijft hij het volgende:
-"Il faut rééduquer la race humaine,ses enfants en premier lieu,pour que leur respect aille à ceux qui ont édifié des civilisations admirables,respectables et respectées,dont nous pouvons être fiers,quelle que soit notre citoyenneté ou notre origine."
-"Peu après ma délivrance (en 1945),lorsque je revins à Paris,décidé farouchement à tot oublier et à étudier pour réaliser mon rêve : devenir un scientifique,j'ai constaté que la France était un pays où l'on pouvait étudier dans les meilleures conditions,sans argent,si l'on avait la chance d'avoir une famille qui mettait l'éducation au dessus de tout."
Na verschillende wegen bewandeld te hebben,geraakte Georges Charpak bij Frédéric Joliot-Curie aan het Collège de France waar hij CNRS stagiair werd. (Centre National de la Recherche Scientifique).Zo deed hij zijn intrede in de wereld van de fysica van de elementaire deeltjes.Hij was wel meer theoretisch dan praktisch aangelegd maar deed toch als experimentator een merkwaardige vooruitgang.Dit hielp hem later bij zijn grote uivinding.Het leven bij Frédéric Joliot-Curie wakkerde echter zijn talenten voor theoretische fysica zo sterk aan dat hij later nog vele jaren als theoreticus bij de CERN in Genève gewerkt heeft. Tijdens zijn verblijf in het Collège de France deed hij een stage in de theoretische fysica.Zijn thesis onderwerp was de studie van de straling bij de desintegratie van atoomkernen.Hij leerde toen grondig de detectietechnieken en introduceerde in 1968 een nieuwe detectiemethode voor de studie van de fysica van de materiedeeltjes.Het was een veredelde versie van de toen zeer bekend en wijd verspreid Geiger-teller.Hij schrijft hierover het volgende:
-"J'imaginai un détecteur qui fut probablement la meilleure invention de ma vie."
Hij werd bij de CERN geïntroduceerd door Léon Lederman in 1957 en ontwikkelde daar zijn uitvinding verder tot een volwaardige detector die bij de CERN gebruikt werd vanaf 1970.De grote ontdekkingen in de deeltjes fysica sinds 1970 werden mogelijk gemaakt dankzij in grote mate de techniek van Charpak.(La chambre proportionnelle à multifils.-MWPC-Multiwire proportional counter).Zijn werk "Research on particle imaging detectors" werd bekroond door een Nobelprijs Fysica in 1992 en gepubliceerd in Singapore World Scientific Publishing in 1995.Tijdens zijn carrière had hij meermaals de kans kennis te maken met diverse aspecten van de toenmalige maatschappij.Hij rapporteerde zijn visie in zijn "Mémoires d'un déraciné,physicien,citoyen du monde." (Odile Jacob,2008).Een aantal van zijn uitspraken verdienen de moeite hier als citaten vermeld te worden.Beinvloed door de ervaringen uit zijn jeugd,schreef hij:
-"Même quand mon travail de recherche en physique absorbait toute mon énergie,je n'ai jamais pu me désintéresser du monde qui m'entourait,des menaces d'extermination qui semblaient croître avec le progrès scientifique,des atrocités résultant des convulsions politiques.Et cela simplement en raison de mes origines et du parcours que j'ai accompli avant de devenir physicien.J'ai toujours gardé un intérêt pour la vie politique,et mes engagements ont suivi le cours des évènements qui agitaient le monde."
Als wetenschapper was hij goed bewust van het belang van wetenschap en technologie voor de overleving van de menselijke ras.
-"La science et la technologie sont absolument essentielles à la survie de l'humanité,particulièrement si l'on considère les chiffres de la population mondiale actuelle et les évènements tels qu'épidémies,changements climatiques et autres phénomènes auxquels la science peut apporter une réponse.Au delà de la simple survie,science et technologie sont aussi des outils essentiels à l'amélioration de la condition humaine,bien qu'il soit impossible d'assurer que la répartition très inégale des biens et des services puisse être longtemps tolérée,en dépit de quelques tentatives isolées de certaines sociétés pour améliorer le sort de leur population."
-"Nous possédons un héritage légué par nos ancêtres qui ont,il y a douze mille ans seulement,cessé leur errance de chasseurs de bêtes sauvages pour devenir des cultivateurs,artisans,prophètes,théologiens,architectes,astronomes,artistes,philosophes,grands capitaines,qui ont honoré ou parfois terni notre planète.Ils nous ont aussi légué leurs gènes forgés au cours de millions d'années d'une évolution pendant laquelle ils ont acquis l'agressivité nécéssaire à la survie de leur espèce.Mais cette qualité n'est plus adaptée à la formidable puissance destructrice que la science mais désormais dans nos mains.Il y a certes beaucoup de dossiers brûlants comme l'énergie,l'eau,la démographie et la faim,les épidémies et les pandémies,mais l'utilisation des armes de destruction massive est un danger imminent dont tous les ingrédients sont en place.C'est lui qui doit être abordé au plus vite .Nous avons la conscience aigüe que,sinon,nous risquons de voir pulvériser nos sociétés qui abritent des trésors de civilisations que nous chérissons et dont la race humaine peut s'enorgueillir.Nous savons que notre angoisse est partagée par d'éminents penseurs,hommes d'Etat et artistes dans beaucoup de pays.Nous vivons la rencontre des retombées d'une science qui se développe à une vitesse telle qu'elle n'a jamais connue dans le passé,et des sociétés humaines figées dans des modes de pensée surannés."
De problematiek van de kernenergie houdt hem zeer duidelijk bezig en hij heeft hierover een zeer markante visie:
-"Nous faisons partie de ceux qui considèrent que l'énergie nucléaire ne sera pas "désinventée",pas plus qu'on ne peut "désinventer" le feu.Elle est incontournable pour ceux qui considèrent injustifiées les réticences de leurs adversaires qui alimentent la peur des foules.Celles-ci sont dans leur majorité ignorantes des choix dramatiques auxquels sont conduits leurs dirigeants lorsqu'ils doivent faire face à l'arrivée dans trente ans de trois milliards d'habitants supplémentaires sur notre planète."
-"Nous avons traversé un siècle où ont abondé les exemples de chefs militaires incapables de prévoir les évolutions stratégiques évidentes.Des hommes politiques aveugles ont lancé des guerres qui ont causé ,dans le berceau de la civilisation qu'était l'Europe,des dizaines de millions de morts,d'immenses destructions matérielles et,peut-être pire encore,à long terme,des situations sociales qui ont profondément perturbé le comportement de la bête humaine. Ils nous lèguent de vastes groupes humains habités par la folie d'une haine incontrôlée,fruit de notre indifférence aux souffrances de leurs peuples."
-"La confiance des humains en la science pour régler les problèmes qu'elle engendre exige q'on s'engage dans la voie du désarmement nucléaire total.Les sommes colossales et les hommes libérés par l'arrêt des armes nucléaires produiront des ressources nécessaires aux problèmes qui nous attendent dans le monde globalisé."
2-ELEMENTAIRE EN SUBATOMAIRE DEELTJES.
**Enkele basisbegrippen.** uit Ruimtelogs,N.VanRemortel,11.09.08-De HLC een goede koop of een kat in een zak ? (www.ruimtelogs.scilogs.be)(EOS) 1-De elementaire deeltjes fysica bestudeert de fundamentele bouwstenen van onze materie en hun onderliggende interacties.Het vakgebied wordt ook hoge energie fysica genoemd omdat vele elementaire deeltjes niet voorkomen onder dagelijkse oimstandigheden,maar worden gemaakt door hoogenergetische botsingen tussen versnelde deeltjes.
2-De deeltjesfysica is fundamenteel onderzoek en heeft daarom als eerste doel het verleggen van de grenzen van onze kennis over de natuur.De geschiedenis wijst bovendien uit dat de technologische ontwikkeling en de gepaarde economische welvaart een gevolg waren van het verleggen van de fundamentele kennis grenzen.Een aantal van de technologische innovaties die voortvloeien uit de deeltjes fysica zijn diagnostische tools voor de geneeskunde,het toepassen van de supergeleiding op industriële schaal,versnellers voor het maken van isotopen,bundels voor de behandeling van kankers,het delen van gegevens via www ,GRID:computerberekeningen op globale schaal,synchrotron straling enz...
Sinds zijn verschijning heeft "Homo Sapiens" altijd willen begrijpen hoe de wereld rondom hem functioneerde.Alle verschijnselen waarvan hij getuige was moesten een verklaring vinden.Gedurende vele duizende jaren werden hiervoor mythen gebruikt om een uitleg te vinden.De nieuwsgierigheid naar de kennis van de samenstelling van de materie waarmee hij permanent in aanraking kwam is ook steeds aanwezig geweest.Het is echter slechts sinds ongeveer 2000 jaar,tijdens de Griekse beschaving,dat Democritos de hypothese van het ondeelbaar atoom voorstelde.Democritos (460-380/370 v.C) was een wijsgeer voor wie het begrip natuurfilosofie niet vreemd was.Dit begrip,natuurfilosofie,handhaafde zich tot in de tijd van I.Newton.Democritos ging ervan uit dat de materie steeds kleiner en kleiner verdeeld kon worden tot op het punt dat men komt tot het kleinste,niet meer deelbaar elementair deeltje,het atoom.Dit kon hij toen natuurlijk experimenteel niet bewijzen maar zijn visie sprak de wetenschappers in die tijd zo sterk aan dat die redenering gevolgd werd tot op het einde van de 19e eeuw.Op basis van deze voorstelling werden talrijke hypothesen geformuleerd die bevestigd werden en die tenslotte aan de basis liggen van de scheikunde en de fysica.Toen kon men echter nog niet bewijzen dat atomen werkelijk bestaan.Dit veranderde drastisch in het begin van de 20e eeuw.In 1905 publiceerde Albert Einstein een reeks van vijf artikelen in Annalen der Physik.In een ervan bewijst hij onomstotelijk,op basis van een zuivere rationele en theoretische analyse,het bestaan van de atomen;maar daarmee werden ze nog niet experimenteel aangetoond.Hiervoor moesten nog vele jaren intensief werk voorafgaan en moest beroep gedaan worden op nieuwe theorieën en waarnemingen.Op het einde van de 19e eeuw (1897) deed J.J.Thomson in het Cavendish Laboratorium (Cambridge,U.K) een merkwaardige ontdekking op het gebied van de elementaire materiedeeltjes.Hij ontdekte het kleinste materie element met een negatieve elektrische lading.Hij noemde dit deeltje "elektron" dat voortaan bestemd was om een zeer belangrijke rol te spelen in de fysica.Het belang van het elektron werd zodanig groot dat het tegenwoordig uit ons dagelijks leven ondenkbaar geworden is. "Het elektron bestuurt ons leven ! "....Kijk maar eens rond U !Het werd nog boeiender toen in 1900 Max Planck een hypothese geformuleerd heeft die geleid heeft tot de kwantum theorie en waarin het "foton" een sleutelrol speelt.Deze hypothese werd enkele jaren later door Albert Einstein bevestigd in het fotoelektrisch effect.Het foton ,voorgesteld in de kwantum theorie,nam vanaf 1900 steeds aan belang toe. In het laboratorium van Ernest Rutherford in Manchester (U.K) vond toen in deze periode een belangrijk experiment plaats.Om de negatieve lading van het elektron te compenseren en aan de materie een neutraal karakter te verlenen,leek het aangewezen het bestaan van een positief geladen elementair deeltje te postuleren.Hiervoor was de atoomkern de aangewezen kandidaat.Dit elementaire deeltje werd "proton" genoemd.Men moest dus proton,elektron en foton in een theorie samenbrengen.De atoomkern,proton,was omgeven door elektronen en het geheel baadde in een zee van fotonen die voor de interactie tussen de materie en het elektromagnetisch veld als "boodschapper moest dienen.Hiermee was deze evolutie in de kennis van de materie nog niet ten einde.Toen men voor talrijke scheikundige elementen zoals,uranium,koolstof en waterstof isotopen begon te vinden en uit de resultaten van de studie van de radioactiviteit werd het klaar dat er met de voorstelling van Rutherford iets niet in orde was in de atoomkern.Deze moest ook niet-geladen deeltjes bevatten.Zij werden dan ook gevonden door James Chadwick in 1932 en werden "neutronen" genoemd.Hiermee was dus de ondeelbaarheid van het atoom voorgoed verleden tijd maar het ging nog verder.Door de ontwikkeling van de kwantumtheorie werd het mogelijk vat te krijgen op de spectrale verdeling van het licht geëmitteerd door scheikundige elementen.Niels Bohr,vroeger stagiair bij Rutherford,gebruikte spectrale gegevens van het waterstof atoom en de kwantumtheorie om een model van de atoomstructuur voor te stellen die lange jaren furore maakte.Dit model ,"het atoom model van Bohr", was een planetaire voorstelling van het atoom:een kern bestaande uit protonen en neutronen en daarrond elektronen die als planeten rond de zon cirkelden.Ondertussen was de kennis van de kosmische straling en van de radioactiviteit zover gevorderd dat het duidelijk werd dat naast het trio "proton-neutron-elektron"+"foton" ook andere actoren waren.Nieuwe elementaire deeltjes en andere krachten werden ontdekt maar in 1930 was het bovenvermeld trio voldoende om de wetenschappelijke wereld in het dagelijkse leven te laten evolueren.Pas in 1930 kwam de lawine van ontdekkingen op het gebied van elementaire subatomaire deeltjes pas goed op gang.Deze evolutie is nu nog niet ten einde.Met de hypothese van de "quarks" kwam zelfs de ondeelbaarheid van protonen en neutronen ten einde.Het is hier niet de bedoeling de hele evolutie van de deeltjes fysica te schetsen.Deze werd uitvoerig behandeld ondermeer in het hoofdstuk "Le siècle d'or des particules." in de Mémoires van Georges Charpak.Het is wel interessant hiervan enkele citaten aan te halen:
-"La physique des particules est une discipline de l'extrême qui se donne pour but de comprendre la structure de la matière dans ses retranchements les plus ultimes.Durant la seconde moitié du 20e siècle elle a connu une véritable révolution."
-"Les découvertes sont intimement liées aux techniques de détection mises en oeuvre.Le but sera toujours de concevoir l'instrument le plus rapide du moment,le plus précis et de capacité maximale pour "voir" les particules......Une découverte demande un détecteur adapté....A l'origine de presque toutes les techniques de détection on trouve le phénomène d'ionisation."
-"Le terme "infiniment petit" n'est pas défini dans l'absolu.Les dimensions explorées dépendent des outils utilisés ,elles sont reliées aux énergies disponibles et donc l'infiniment petit à la fin du 19e siècle se résumait à l'atome."
-"Dans la chambre à brouillard ,dite de Wilson,la technique de détection se fonde sur la condensation de vapeur.Le phénomène commence aux endroits où il y a des charges électriques."
-"Une chambre à bulles est un instrument très versatile.La technique permit d'enregistrer de nombreux succés.Très utilisée dans les années 1950-1970,elle constituait le cheval de l'époque....Elles durèrent jusqu'aux années 1980,en perticulier pour l'étude des interactions des neutrinos."
-"Qu'est-ce qu'un accélérateur?.C'est un dispositif permettant d'augmenter l'énergie des particules.Pour cela il faut soumettre la particule à un champ électrique le plus élevé possible...Plus le champ électrique est élevé,plus l'énergie atteinte sera grande."
-"En 1939 Ernest Lawrence reçoit le prix Nobel pour l'invention et le développement du Cyclotron et les résultats obtenus avec lui."
**De meest succesvolle manier om deeltjes tot zeer hoge energie te versnellen is door middel van cirkelvormige versnellers.Deeltjes kunnen dan miljoenen keren rond draaien in de versneller en bij elke revolutie een extra duwtje in de rug krijgen.**
Iedereen die natuurwetenschappen in Leuven gestudeerd heeft ,heeft de kans gekregen een exemplaar te zien van deze eerste versie van een Cyclotron.Op zichzelf was dit interessant maar vergeleken met de huidige versnellers was dat slechts speelgoed.De evolutie van de mogelijkheden van de Cyclotron gingen veel verder.Met de Bevatron van Berkeley haalde men reeds 5GeV.Snel ging de Cyclotron naar 10-20 en 30 GeV.Gedurende de stormachtige ontwikkeling van de fysica van de elementaire deeltjes kwam een stortvloed van waarnemingen af op de wetenschappelijke wereld.Men noemde dit toen "The Particle Zoo".Deze deeltjes werden gecatalogeerd als "leptonen" (lichte deeltjes zoals elektronen) en "hadronen" (zware deeltjes zoals quarks die o.a.protonen en neutronen vormen).Ze beantwoorden aan wetmatigheden die tot nu nog niet in gebreke gevonden werden.Men stelde dan met drie families leptonen en "boodschappers" (deeltjes zoals elektronen,bosonen en gluonen) samen met hadronen een Standaard model.Naast de elektromagnetische kracht werden ook de elekrozwakke kracht ,verantwoordelijk voor de radioactieve verschijnselen,en de sterke kernkracht,die de subatomaire deeltjes in de kern bijeen houdt,gevonden.De interactie van deze krachten met de materie steunt op de tussenkomst van "boodschapper" deeltjes.Enkel de deeltjes van de eerste familie zijn belangrijk voor de materie in normale omstandigheden.De andere zijn slechts waarneembaar in experimenten met versnellers waarbij hoge energieën ter beschikking zijn.
**De Standaard Model.** Alle deeltjes en hun interacties die tot nu toe werden geobserveerd worden volledig beschreven door de kwantum velden theorie die het Standaard Model heet.Dit model unificeert drie van de vier natuurkachten:het elektromagnetisme met het foton als "boodschapper",de elektrozwakke kernkracht ,belangrijk in de radioactiviteit,met als "boodschappers" de bosonen W+,W- en Zo en de sterke kernkracht die de deeltjes in de atoomkern bijeen houdt,met de gluonen als "boodschappers".Alle pogingen om de zwaartekracht (gravitatie) met de andere krachte te unificeren mislukten tot nu toe.Het Standaard model werd geformuleerd op het einde van de jaren 60 en heeft tot op heden alle experimentele tests doorstaan.Er heerst echter een algemeen consensus dat het Standaard Model een onvolledige theorie is en dat een meer fundamentele theorie aan de basis ligt die de zwaartekracht zal unificeren met alle andere natuurkrachten.
Er werden reeds pogingen gedaan om de vier natuurkrachten in één enkele te verenigen.Het lijkt tot nu toe slechts gedeeltelijk te lukken.Om geldig te zijn blijkt nog één deeltje te ontbreken.De fysici hebben dit deeltje reeds gekarakteriseerd en zijn eigenschappen beschreven.Het groot probleem is nu dit deeltje,het Higgs boson,aan te tonen.Het vergt energieën in de buurt van de TeV .Hiervoor werd bij de CERN de Large Hadron Collider gebouwd waarvan men vanaf 2009 veel verwacht.
**Het Higgs deeltje is zo'n beetje de heilige graal van de moderne fundamentele natuurkunde.Het Higgs deeltje is de meest waarschijnlijke verklaring waarom materie massa heeft.Het is eveneens de ontbrekende hoeksteen van het Standaard Model van de elementaire deeltjes.**
De grote reunificatie van de vier krachten zal pas volledig zijn als ook de zwaartekracht (gravitatie) mee in rekening genomen wordt.Dit is momenteel de grootste uitdaging voor de fysici van de hoge energieën in de 21e eeuw.
-"Au cours des années 1960,le Modèle Standard rend compte,avec une impressionnante précision,de toutes les observations expérimentales accumulées jusq'à aujourd'hui dans le monde de l'infiniment petit."
3-CERN - LHC.
3.1.De CERN -Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire.
De CERN ontstond in 1958 bij verdrag tussen een aantal europese landen als organisatie voor zuiver wetenschappelijk kernonderzoek.De doelstellingen van deze Europese organisatie zijn wetenschappelijk van aard.Er zijn 14 Europese landen aangesloten..Het laboratorium,gevestigd in Meyrin nabij Genève,beschikte o.a.over een proton synchrotron (28 GeV),een super proton synchrotron (450 GeV) en sinds 1989 over een Large Electron-Positron opslagring (LEP) (50+60GeV).Op 2 November 2000 stelde het CERN de LEP buiten gebruik.In 2005 nam de Large Hadron Collider (LHC) de plaats van de LEP in de tunnel die ervoor gebouwd was.De LHC (in de range van de TeV) werd in September 2008 in werking gesteld en er wordt erop gerekend dat met de experimenten met de LHC het Higgs deeltje zal gevonden worden.Dit hypothetische deeltje zou kunnen verklaren hoe de ons bekende deeltjes massa hebben.Naar dit deeltje wordt al 30 jaar gezocht.Het bestaat echter maar zeer kort en is daarom alleen met zeer sterke apparatuur te vinden.Naast het Higgs boson hoopt men met de LHC ook andere deeltjes te vinden o.a.met de zogenoemde supersymmetrie.
3.2.LHC-LARGE HADRON COLLIDER.
De LHC,ofwel Large Hadron Collider,is de grootste en meest krachtige deeltjes versneller in de wereld,zowel op het gebied van de energie als van de intensiteit.De LHC is een proton-proton collider machine met een botsing energie van 14 TeV. De LHC is gebouwd in de vroegere cirkelvormige LEP tunnel wiens lengte 27 km bedraagt en gesitueerd is 100 m onder de grond aan de grens van Frankrijk en Zwitserland (Genève).De afbuigmagneten (1232 stuks) die de protonen op hun cirkelvormige baan moeten houden zijn supergeleidend en moeten afgekoeld worden met 700.000 liter vloeibaar Helium tot 1.9 Kelvin.De spoelen van de LHC magneten zijn gemaakt uit supergeleidend niobium-titanium kabels die stromen van 15.000 ampère kunnen verdragen en krachten ervaren van honderden ton per meter.Heel belangrijk voor de LHC zijn ook de vier reusachtige detectoren die langs de baan waar de botsingen plaats vinden aanwezig zijn.Om de enorme hoeveelheid data te kunnen analyseren zijn krachtige informatica programma's noodzakelijk.Dit alles wordt zeer goed beschreven in: -Scientific American,juli 2000,70-77. en -www.answers.com/topic/large-hadron-collider.
3.3.EPILOOG.
Scientific American juli 2000,77-Chris Llewellyn Smith.
"IT WILL BE A FORMIDABLE CHALLENGE TO MANAGE THESE HIGH-TECH PROJECTS,WITH THEIR STRINGENT TECHNICAL REQUIREMENTS AND HIGH SCHEDULES WHILE MAINTAINING THE DEMOCRACY AND FREEDOM FOR SCIENTIFIC INITIATIVES THAT ARE ESSENTIAL FOR RESEARCH TO FLOURISH.UNTIL NOW,CERN HAS BEEN PRIMARILY A EUROPEAN LABORATORY.WITH THE LHC,IT IS SET TO BECOME A LABORATORY FOR THE WORLD......
FOR 40 YEARS CERN HAS GIVEN THE WORLD A LIVING DEMONSTRATION OF THE POWER OF INTERNATIONAL COOPERATION FOR THE ADVANCEMENT OF HUMAN KNOWLEDGE.MAY CERN's NEXT 40 YEARS BRING NOT ONLY NEW UNDERSTANDING OF OUR UNIVERSE,BUT NEW LEVELS OF UNDERSTANDING AMONG NATIONS."
Richard P.Feynman (1918-1988) is een der grootste genieën van de 20e eeuw.Zijn vakgebied is de theoretische natuurkunde,met name de fysica van subatomaire deeltjes.De Nobelprijs ontving hij voor baanbrekend werk aan de quantum elektrodynamica (QED).In zijn wetenschappelijk werk vertrouwde Feynman altijd op zijn eigen inzichten : alles wordt opnieuw doordacht.Daarbij was hij allergisch voor vage ideeën en wars van grote woorden.Eigenschappen die hem ook buiten zijn vakgebied typeerden.Het is ook waardevol in het kader van dit blog EX LIBRIS,belangrijke passages van zijn toespraak voor de National Academy of Sciences in 1955 hier over te nemen : "DE BETEKENIS VAN DE WETENSCHAP."
-"VAN TIJD TOT TIJD GEEFT MEN MIJ TE KENNEN,DAT WETENSCHAPPERS MEER AANDACHT ZOUDEN MOETEN SCHENKEN AAN SOCIALE PROBLEMEN-DAT ZE VOORAL ZOUDEN MOETEN NADENKEN OVER DE INVLOED VAN WETENSCHAP OP DE MAATSCHAPPIJ.HET LIJKT ALGEMEEN AANVAARD DAT ALS WETENSCHAPPERS MAAR EENS NAAR DIE ZEER MOEILIJKE ,SOCIALE PROBLEMEN ZOUDEN KIJKEN,EN NIET ZOVEEL TIJD ZOUDEN BESTEDEN AAN HET GEKNOEI MET MINDER ESSENTIËLE WETENSCHAPPELIJKE PROBLEMEN,DAAR GROTE SUCCESSEN UIT VOORT KONDEN KOMEN. VOLGENS MIJ DENKEN WE WEL AF EN TOE OVER DEZE PROBLEMEN NA,MAAR WE STOPPEN ER NIET AL ONZE ENERGIE IN,OMDAT WE WETEN DAT WE GEEN ENKELE MAGISCHE FORMULE BEZITTEN VOOR HET OPLOSSEN VAN SOCIALE PROBLEMEN.BOVENDIEN ZIJN DEZE VEEL INGEWIKKELDER DAN WETENSCHAPPELIJKE EN LEIDT HET MEESTAL NERGENS TOE WANNEER WE EROVER GAAN NADENKEN. ........ AANGEZIEN DE VRAAG NAAR DE BETEKENIS VAN DE WETENSCHAP GEEN WETENSCHAPPELIJK ONDERWERP IS ,DIENT DIT VERHAAL TER VERDUIDELIJKING VAN MIJN VISIE-DOOR MIDDEL VAN VOORBEELDEN.DE EERSTE MANIER WAAROP WETENSCHAP WAARDEVOL IS ,IS IEDER BEKEND.HET IS HET FEIT DAT WETENSCHAP ONS IN STAAT STELT ALLERHANDE DINGEN TE DOEN EN ALLERHANDE DINGEN TE MAKEN.NATUURLIJK IS HET MAKEN VAN GOEDE DINGEN NIET ALLEEN AAN DE WETENSCHAP TOE TE SCHRIJVEN,MAAR OOK AAN DE MORELE KEUZE DIE ONS GELEID HEEFT NAAR DAT GOEDE WERK.WETENSCHAPPELIJKE KENNIS IS EEN KRACHT ,DIE HET ONS MOGELIJK MAAKT OF GOED,OF SLECHT TE HANDELEN-MAAR HIJ OMVAT GEEN INSTRUCTIES HOE WE HEM MOETEN GEBRUIKEN.EEN DERGELIJKE KRACHT HEEFT DUIDELIJK BETEKENIS ,OOK AL KAN DIE KRACHT TENIET WORDEN GEDAAN DOOR HETGEEN MEN ERMEE DOET.HET ZAL DUIDELIJK ZIJN DAT DE WETENSCHAP,ONDANKS HET FEIT DAT ER GROTE VERSCHRIKKINGEN UIT VOORT KUNNEN KOMEN,VAN BETEKENIS IS OMDAT HIJ IETS KAN VOORTBRENGEN.EEN ANDERE BETEKENIS VAN DE WETENSCHAP IS HET PLEZIER,OOK WEL HET INTELLECTUELE GENIETEN GENOEMD,DAT SOMMIGE MENSEN HEBBEN DOOR EROVER TE LEZEN,TE STUDEREN EN NA TE DENKEN,EN DAT ANDEREN KRIJGEN DOOR ERAAN TE WERKEN.DIT IS EEN BELANGRIJK PUNT WAAR NIET GENOEG REKENING MEE WORDT GEHOUDEN DOOR DEGENEN DIE ONS VERTELLEN DAT HET ONZE SOCIALE VERANTWOORDELIJKHEID IS NA TE DENKEN OVER DE INVLOED VAN DE WETENSCHAP OP DE MAATSCHAPPIJ. IS DIT LOUTER PERSOONLIJK PLEZIER VAN WAARDE VOOR DE MAATSCHAPPIJ ALS GEHEEL ? NEE ! MAAR HET IS OOK EEN PLICHT OM HET DOEL VAN DE MAATSCHAPPIJ ZELF TE BESCHOUWEN.IS DAT DOEL DE ZAKEN ZO TE ARRANGEREN DAT MENSEN VAN DINGEN KUNNEN GENIETEN ? ZO JA,DAN IS HET PLEZIER IN DE WETENSCHAP EVEN BELANGRIJK ALS WAT DAN OOK.IK ZOU OVERIGENS NIET DE BETEKENIS WILLEN ONDERSCHATTEN VAN DE VISIE OP DE WERELD,DIE HET RESULTAAT IS VAN DE WETENSCHAPPELIJKE INSPANNING. ........... DEZELFDE SENSATIE,HETZELFDE ONTZAG EN MYSTERIE,KOMEN STEEDS WEER TERUG WANNEER WE WELK VRAAGSTUK DAN OOK GRONDIG BESTUDEREN.MET MEER KENNIS ONTSTAAT EEN DIEPER,WONDERBAARLIJKER MYSTERIE,DAT JE AANSPOORT NOG DIEPER TE DOORGRONDEN.NOOIT BANG DAT HET ANTWOORD MISSCHIEN TELEURSTELLEND ZAL BLIJKEN,DRAAIEN WE ELKE NIEUWE STEEN OM MET PLEZIER EN VERTROUWEN,OM ONGEDACHTE RAADSELS TE VINDEN,DIE NAAR NOG WONDERBAARLIJKER VRAAGSTUKKEN LEIDEN-WAARLIJK EEN GROOTS AVONTUUR ! HET IS WAAR DAT WEINIG NIET-WETENSCHAPPERS DIT SPECIALE SOORT RELIGIEUZE ERVARINGEN HEBBEN. ......... IK ZOU NU WILLEN OVERGAAN TOT EEN DERDE BETEKENIS DIE WETENSCHAP HEEFT.DEZE IS MINDER DIRECT,MAAR NIET VEEL MINDER.WETENSCHAPPERS HEBBEN VEEL ERVARING MET ONWETENDHEID ,TWIJFEL EN ONZEKERHEID EN DEZE ERVARING IS,NAAR MIJN MENING, VAN ZEER GROOT BELANG.WANNEER EEN WETENSCHAPPER EEN ANTWOORD OP EEN VRAAG NIET WEET,DAN IS HIJ ONWETEND.WANNEER HIJ EEN VAAG VERMOEDEN HEEFT OVER DE UITKOMST,DAN IS HIJ ONZEKER.EN ZELFS WANNEER HIJ VERDRAAID ZEKER VAN DE UITKOMST IS,DAN NOG HEEFT HIJ TWIJFELS.HET IS VAN HET ALLERGROOTSTE BELANG GEBLEKEN DAT WE ,OM VERDER TE KOMEN,ONZE ONWETENDHEID MOETEN ERKENNEN EN RUIMTE MOETEN LATEN VOOR TWIJFEL.WETENSCHAPPELIJKE KENNIS IS EEN VERZAMELIJNG BEWERINGEN MET VERSCHILLENDE GRADEN VAN ZEKERHEID -SOMMIGE ONZEKER,SOMMIGE VRIJWEL ZEKER,MAAR GEEN ENKELE ABSOLUUT ZEKER.NU ZIJN WIJ WETENSCHAPPERS HIERAAN GEWEND EN VINDEN HET VANZELFSPREKEND DAT HET VOLKOMEN CONSISTENT IS OM ONZEKER TE ZIJN ;DAT HET MOGELIJK IS OM TE LEVEN EN NIET TE WETEN.MAAR IK WEET NIET OF IEDEREEN ZICH REALISEERT DAT HET ZO IS.ONZE VRIJHEID OM TE TWIJFELEN WERD GEBOREN UIT EEN STRIJD TEGEN AUTORITEIT IN DE BEGINPERIODE VAN DE WETENSCHAP.HET WAS EEN DIEPGAANDE STRIJD:STA ONS TOE VRAGEN TE STELLEN-TE TWIJFELEN-NIET ZEKER TE ZIJN.IK MEEN DAT HET BELANGRIJK IS DAT WE DEZE STRIJD NIET VERGETEN,OM NIET TE VERLIEZEN WAT WE GEWONNEN HEBBEN.HIERIN LIGT EEN VERANTWOORDELIJKHEID NAAR DE MAATSCHAPPIJ TOE. ....... COMMUNICATIE TUSSEN VOLKEN ZOU BEGRIP MOETEN BEVORDEREN -DAT WAS DE INHOUD VAN EEN ANDERE DROOM.MAAR HET COMMUNICATIEAPPARAAT KAN WORDEN GEMANIPULEERD.WAT OVERGEBRACHT KAN WORDEN,KAN WAARHEID OF LEUGEN ZIJN.COMMUNICATIE IS EEN STERKE KRACHT ,OOK VOOR HET GOEDE ZOWEL ALS HET KWADE. ....... DE TOEGEPASTE WETENSCHAPPEN ZOUDEN TENMINSTE DE MENS MOETEN BEVRIJDEN VAN MATERIËLE PROBLEMEN.DE GENEESKUNDE HOUDT ZIEKTES ONDER CONTROLE.EN HIER LIJKT ALLES IN DE GOEDE RICHTING TE WIJZEN.TOCH WERKEN SOMMIGEN VANDAAG GEDULDIG AAN HET CREËREN VAN GROTE EPIDEMIEËN EN VERGIFTIGINGEN VOOR DE OORLOGSVOERING VAN MORGEN.VRIJWEL IEDEREEN HEEFT EEN AFKEER VAN OORLOG.ONZE HEDENDAAGSE DROOM IS VREDE.IN VREDESTIJD KAN DE MENS HET BEST ZIJN ENORME MOGELIJKHEDEN ONTWIKKELEN ,DIE HIJ SCHIJNT TE HEBBEN.MAAR MISSCHIEN ZULLEN TOEKOMSTIGE MENSEN VINDEN DAT VREDE OOK GOED OF SLECHT KAN ZIJN. ....... HET IS DUIDELIJK DAT VREDE EEN GROTE KRACHT IS-ZOALS OOK NUCHTERHEID,MATERIËLE MACHT,COMMUNICATIE,SCHOLING,EERLIJKHEID EN DE IDEALEN VAN VEEL DROMERS GROTE KRACHTEN ZIJN.WIJ HEBBEN MEER KRACHTEN IN TOOM TE HOUDEN DAN DE KLASSIEKEN HADDEN. EN MISSCHIEN DOEN WE HET EEN BEETJE BETER DAN DE MEESTEN VAN HEN KONDEN.MAAR WAAR WIJ TOE IN STAAT ZOUDEN MOETEN ZIJN ,BLIJKT GIGANTISCH VERGELEKEN MET ONZE WANORDELIJKE PRESTATIES.HOE KOMT DAT ? WAAROM KUNNEN WE ONSZELF NIET OVERWINNEN ?OMDAT WE MERKEN DAT ZELFS GROTE KRACHTEN EN MOGELIJKHEDEN GEEN DUIDELIJKE INSTRUCTIES MET ZICH MEEBRENGEN HOE ZE GEBRUIKT MOETEN WORDEN.ZO RAAKT,BIJ VOORBEELD,DOOR DE ENORME OPEENSTAPELING VAN KENNIS OVER HOE DE FYSISCHE WERELD ZICH GEDRAAGT,DE MENS ALLEEN MAAR VAN OVERTUIGD DAT DIT GEDRAG EEN SOORT BETEKENISLOOSHEID SCHIJNT TE HEBBEN.DE NATUURWETENSCHAPPEN LEREN NIET DIRECT WAT GOED EN KWAAD IS. .......... IN HET VERLEDEN HEBBEN DOOR ALLE EEUWEN HEEN MENSEN GEPROBEERD DE BETEKENIS VAN HET LEVEN TE DOORGRONDEN.MEN REALISEERDE ZICH DAT ER GROTE MENSELIJKE KRACHTEN ZOUDEN WORDEN LOSGEMAAKT ALS ER RICHTING OF BETEKENIS AAN ONZE ACTIVITEITEN ZOU KUNNEN WORDEN GEGEVEN.ER ZIJN DUS ZEER VEEL ANTWOORDEN GEGEVEN OP DE VRAAG NAAR DE BETEKENIS VAN DIT ALLES.MAAR DE ANTWOORDEN WAREN VAN ALLERLEI VERSCHILLENDE SOORTEN EN DE VERDEDIGERS VAN HET ENE ANTWOORD HEBBEN MET AFGRIJZEN GEKEKEN NAAR DE ACTIVITEITEN VAN DE GELOVERS IN EEN ANDER ANTWOORD-AFGRIJZEN,OMDAT VANUIT EEN AFWIJKEND STANDPUNT ALLE GROTE MOGELIJKHEDEN VAN DE WEDLOOP GELEID WORDEN NAAR EEN VERRADERLIJKE EN BEGRENSDE,DOODLOPENDE STRAAT. ........ WAT BETEKENT DIT ALLES NU ? WAT KUNNEN WE ZEGGEN OM HET MYSTERIE VAN HET BESTAAN TE ONTHULLEN ? ALS WE ALLES IN OVERWEGING NEMEN-NIET ALLEEN DAT WAT DE KLASSIEKEN WISTEN,MAAR OOK ALLES WAT WIJ NU WETEN EN ZIJ NIET WISTEN-DAN DENK IK DAT WE EERLIJK MOETEN TOEGEVEN DAT we niet weten.MAAR DOOR DIT TOE TE GEVEN, HEBBEN WE MISSSCHIEN DE OPENING WEL GEVONDEN.DIT IS GEEN NIEUW IDEE,DIT IS HET IDEE VAN DE EEUW VAN DE REDE.DEZE FILOSOFIE HEEFT DE MENSEN BEGELEID ,DIE DE DEMOCRATIE HEBBEN GESCHAPEN WAARONDER WIJ NU LEVEN.DE GEDACHTE DAT NIEMAND WERKELIJK WIST HOE EEN REGERING MOEST FUNCTIONEREN,LEIDDE TOT HET IDEE DAT ER EEN SYSTEEM ZOU MOETEN KOMEN DOOR MIDDEL WAARVAN NIEUWE IDEEËN KONDEN WORDEN ONTWIKKELD,UITGEPROBEERD EN OVERBOORD GEGOOID,INDIEN NODIG,TERWIJL NIEUW IDEEËN WERDEN AANGEDRAGEN -EEN PROEFONDERVINDELIJK SYSTEEM.DEZE METHODE WAS HET RESULTAAT VAN HET FEIT,DAT WETENSCHAP ZICH AAN HET EIND VAN DE ACHTTIENDE EEUW AL HAD BEWEZEN ALS EEN SUCCESVOLLE ONDERNEMING.ZELFS TOEN WAS HET VOOR SOCIAALGEZINDE MENSEN DUIDELIJK DAT HET OPEN ZIJN VAN MOGELIJKHEDEN KANSEN BOOD EN DAT TWIJFEL EN DISCUSSIE ESSENTIEEL WAREN VOOR VOORUITGANG NAAR HET ONBEKENDE.ALS WIJ EEN PROBLEEM WILLEN OPLOSSEN DAT NOOIT EERDER IS OPGELOST, DAN MOETEN WE DE DEUR NAAR HET ONBEKENDE OP EEN KIER LATEN STAAN. ........ WE STAAN AAN HET PRILLE BEGIN VAN HET MENSELIJKE RAS.HET IS NIET ONREDELIJK DAT WE MET PROBLEMEN WORSTELEN.MAAR ER LIGGEN TIENDUIZENDEN JAREN IN DE TOEKOMST.ONZE VERANTWOORDELIJKHEID IS TE DOEN WAT WE KUNNEN,TE LEREN WAT WE KUNNEN,DE OPLOSSINGEN TE VERBETEREN EN DEZE DOOR TE GEVEN.HET IS ONZE VERANTWOORDELIJKHEID DE MENS VAN DE TOEKOMST DE VRIJE HAND TE LATEN.IN DE ONSTUIMIGE JEUGD VAN HET MENSDOM KUNNEN WE ERNSTIGE FOUTEN MAKEN,DIE ONZE GROEI VOOR LANGE TIJD KUNNEN BELEMMEREN.DIT ZAL GEBEUREN WANNEER WE BEWEREN NU DE ANTWOORDEN TE HEBBEN,ZO JONG EN ONWETEND ALS WE ZIJN. ALS WE ALLE DISCUSSIE EN ALLE KRITIEK ONDERDRUKKEN EN ROEPEN : "DIT IS HET ANTWOORD,VRIENDEN;DE MENS IS GERED !" DAN ZULLEN WE HET MENSDOM VOOR EEN LANGE PERIODE VEROORDELEN TOT DE KETENS VAN DE AUTORITEIT,INGEPERKT TOT DE GRENZEN VAN ONS TEGENWOORDIGE VOORSTELLINGSVERMOGEN.EN DAT IS AL ZO VAAK GEBEURD IN HET VERLEDEN.OMDAT WIJ DE GROTE VOORUITGANG KENNEN,AFKOMSTIG VAN EEN BEVREDIGENDE FILOSOFIE VAN DE ONWETENDHEID,IS HET DE VERANTWOORDELIJKHEID VAN DE WETENSCHAPPER DIE GROTE VOORUITGANG,DIE DE VRUCHT IS VAN DE VRIJHEID VAN GEDACHTEN,TE VERKONDIGEN;EN TE ONDERWIJZEN OP WELKE MANIER TWIJFEL NIET WORDT GEVREESD,MAAR VERWELKOMD EN BEDISCUSSIEERD;EN DEZE VRIJHEID OP TE EISEN ALS ONZE VERPLICHTING AAN ALLE KOMENDE GENERATIES.
ex "LAAT MAAR PRATEN"-RICHARD P.FEYNMAN/RALPH LEIGHTON. (1988)
Onder Filosofie gaat de aandacht naar de uitspraken in de werken van vooraanstaande wetenschappers.Eerst werd een bericht gewijd aan Pierre Teilhard de Chardin en in Intermezzo 1 aan Albert Einstein.Nu,in Intermezzo 2- gaat de aandacht naar Hubert Reeves.Er is hiervoor een goede reden.Teilhard de Chardin is een klassiek voorbeeld van een wetenschapper (paleontoloog) die zijn sporen verdient heeft en,door zijn religieuze achtergrond,een duidelijke metafysische visie heeft over de toekomst van de mensheid,een stelling waarbij de mensen stilaan naar elkaar toegroeien naar wat hij noemt "Le point Omega". Daarentegen was een bericht over Einstein zeker op zijn plaats omdat hij ,als meest geniale fysicus van de 20e eeuw,op zeer veel punten een filosofische visie had.Het was nu tijd om tussen deze twee uitersten een bericht in te lassen over een wetenschapper die enerzijds door zijn werken grote verdiensten heeft gehad en anderszijds door zijn pedagogisch vulgarisatie talent de wetenschap dichter bij de mensen kan brengen.Sinds een aantal jaren heeft hij ook grote belangstelling getoond voor ecologie.Zijn visie hierover als wetenschapper is zeer waardevol. Tussen Teilhard de Chardin en Einstein kan hij fungeren als voorbeeld van een zeer degelijke wetenschapper waarvan de academische carriere voor vele anderen, die hetzelfde meegemaakt hebben, een aangename verassing kan zijn.
2-BEKNOPTE VERSIE VAN DE BIOGRAFIE VAN HUBERT REEVES.
Hubert Reeves is geboren in Canada,in Montréal(Québec) op 13 Juli 1932 en is dus een zuiver franstalig Canadees.Hij heeft een belangrijke loopbaan als astrofysicus achter de rug die zich speciaal situeert op het gebied van de nucleosynthese in de ruimte en in de sterren.Een beknopte versie van zijn C.V. ziet eruit als volgt:
B.A -Collège Jean de Brébeuf,Montréal,1950. (Dit is te vergelijken met ons systeem van Humaniora-Zes jaren secundair onderwijs).
B.Sc -Fysica,Université de Montréal ,1953. (Bachelor degree volgens het Bologna Decreet,vroeger kandidatuur jaren)
M.Sc. -Atoomfysica,McGill University,Montréal,1955. (Master degree volgens het Bologna decreet,vroeger licentie jaren.)
PhD -Nucleaire Astrofysica,Cornell University ,Ithaca,N.Y (USA),1960. Doctoraatstitel.
Daarna begon hij een wetenschappelijke loopbaan: a)Assistent Professor-Département de Physique ,Université de Montréal , (1960-1964) b)NASA-Institute for space studies ,N.Y (USA). c)Columbia University,N.Y.(USA),1960-1964. (a en c gecombineerd). d)ULB,Brussel:Invited Professor.(1964-1965). e)CNRS,PARIS:Directeur de Recherche (1965-2008...)
Sinds 2001 is Hubert Reeves voorzitter van de franse groep ROC,Protection de la nature. Als uitstekend pedagoog heeft hij talrijke voordrachten gegeven over kosmologische onderwerpen en heeft een aantal uitstekende vulgarisatie boeken geschreven.Over ecologische vraagstukken heeft hij onlangs het boek "Mal de Terre" gepubliceerd.Recent verschenen ook zijn Mémoires onder de titel "Je n'aurai pas le temps.".Talrijke informaties over Hubert Reeves kunnen gevonden worden via Internet onder:
http://www.hubertreeves.info/presse/
Vooral zijn exclusief interview is interessant.
3-CITATEN.
3.1-"JE N'AURAI PAS LE TEMPS."
Uit dit boek citeren wij hier enkele uittreksels die zeer goed passen bij vroegere berichten in EX LIBRIS/BLOG over wetenschap,godsdienst,ecologie en kosmologie.
-"Pourquoi avais-je choisi une profession scientifique? Au-delà de ma curiosité pour les phénomènes naturels et de mon goût pour les mathématiques ,je commençais à soupçonner une autre composante plus obscure mais non moins importante: je cherchais à me rassurer .La science me paraissait ëtre d'un précieux secours contre l'angoisse et les menaces de l'existence.En fait ,elle a joué un rôle à maintes reprises.(Dans un texte intitulé "L'inquiétante Etrangeté" Freud parle de la composante d'angoisse qui subsiste à des degrés divers dans chacun de nous.)"
-"....Les pouvoirs de la science ont de sérieuses limites.Je ne parle pas des menaces dont elle est indirectement responsable (guerre nucléaire,bioterrorisme...)mais plutôt d'une dimension intérieure de nous-mëmes à laquelle elle n' a pas accès."
-"Le besoin de comprendre ,aussi bien au niveau d'événement banal que d'une réalité plus globale,parait être une nécessité fondamentale de l'être humain."
-"Les gens sont différents : voilà une réalité que tout un chacun prend progressivement conscience.Les fonstionnements mentaux et les modes de pensée sont très variés.Ce qui atteint,persuade ou enthousisasme l'un peut rester sans effet sur l'autre .J'essaie seulement de décortiquer avec le plus de lucidité possible ma propre confrontation à ce qu'on appelle d'une façon vague le 'religieux'."
-"J'incline à penser que la nature de ce qu'on pourrait appeler,dans le sens le plus vague,la divinité (si elle existe...)se situe bien au delà de la portée de nos facultés humaines."
-"Un homme et son milieu."-"Comment ai-je atteri dans ce monde de la science? Que m'a-t-il apporté ? Que lui ai-je apporté ?Je parlerai de mes moments de bonheur ,d'euphorie et aussi de mes frustrations.Selon Sigmund Freud ,toute personne qui rédige sa biographie se condamne à mentir ,à dissimuler et à essayer de se faire voir sur son meilleur jour."
-"Les influences familiales,ethniques,amicales jouent un röle majeur dans la vision du monde de chaque personne.Un élément semble s'appliquer unanimement à l'ensemble des communautés humaines : le besoin de "sens" ,dans l'acceptation la plus générale de ce mot."
-"La méthodologie scientifique a été initiée dans la Grèce antique il y a plus de deux mille ans .Elle a pris sa forme contemporaine durant la renaissance ,sous l'impulsion de Galilée.Elle est basée sur la volonté ferme de chercher des réponses à nos interrrogations sur les phénomènes naturels dans le cadre de la nature elle-mëme.De s'abstenir de faire intervenir en science des éléments surnaturels,transcendants et religieux."
-"Le principe anthropique ou mieux le principe de complexité,moins anthropomorphique existe sous deux versions :la faible et la forte.La version faible dit simplement que l'univers obéit très précisément aux lois qu'exige l' apparition de la vie et de la conscience.Nul ne saurait le nier puisque nous sommes ici.La version forte ,à connection philsophique,les coïncidences sont reconnues comme des manifestations d'un projet dans la nature.Selon le physicien Freeman Dyson : "Quelque part,l'Univers savait que nous allions venir.".Cette interprétation ,on s'y attend,est l'objet de nombreuses polémiques."
-"Le métier de scientifique m'a appris à rester au niveau des faits,à me méfier des théories "à la mode ",surtout si elles touchent ,de près ou de loin ,à des contextes métaphysiques."
3.2-HUBERT REEVES EN KOSMOLOGIE.
CHRONIQUE DES ATOMES ET DES GALAXIES. (2005) (zie ook:"Patience dans l'azur."(1981);"L'heure de s'enivrer."(1986);"Dernières nouvelles du cosmos."(1994) enz...) Samengesteld uit verschillende wekelijkse kronieken van Hubert Reeves op France Culture van 2003 tot 2006.
-"Les sujets abordés sont (pour reprendre les termes de Blaise Pascal) de "l'infiniment grand" à "l'infiniment petit";ils évoquent au passage les géniales intuitions des grands scientifiques comme Einstein,Dirac,Pauli,Planck et tant d'autres qui ont permis ces avancées de nos connaissances".
Het loont de moeite enkele van deze kronieken te lezen wegens de klaarheid waarmee sommige onderwerpen behandeld worden.
3.3-HUBERT REEVES EN ECOLOGIE.
CHRONIQUE DU CIEL ET DE LA VIE.(2005) (zie ook :"Mal de Terre" (2003).) De aandacht van de astrofysicus Hubert Reeves gaat nu duidelijk meer en meer naar ecologische problemen en vrijwaring van de biodiversiteit.Hij werpt een verontruste blik op onze planeet en tracht ons te overtuigen van zijn groeiende bekommernis op dit gebied.Daar de media de algemene problematiek van de klimaat ontregeling regelmatiek rapporteren,vooral op het gebied van het broeikas effect,heeft Hubert Reeves meer aandacht voor de erosie en de biodiversiteit.In "Mal de Terre" geeft hij echter wel zijn mening over tal van problemen die in verband staan met de klimaatverandering.Dit boek is,naast enkele andere bronnen uit diverse uiteenlopende richtingen (pro en contra) zeker het lezen de moeite waard.Hij is sinds 2001 voorzitter van de Ligue ROC en verwoordt zijn interesse hiervoor als volgt :
-"Nous traversons une crise inquiétante : celle de la perte continue d'espèces végétales et animales dont on ignore à quel stade elle s'arrëtera,si elle s'arrëte....Cette érosion de la biodiversité dont l'humanité fait partie et dépend met la vie humaine en péril."
-"Quel mauvais sort semble avoir été jeté sur l'espèce humaine ? Pour quelles raisons son impact sur la nature est-il si profondément dévastateur et si difficile à transformer en action positive ? Mais "la où il y a danger,croît aussi ce qui sauve" (Hölderlin).L'espoir naît aujourd'hui d'une conscience rapidement croissante de la gravité de la situation et des effets vigoureux pour panser les blessures de la planète.Peut-ëtre nous épargneront-ils de figurer un jour sur la liste des espèces disparues."
ADDENDUM. BIODIVERSITEIT.
De activiteit van Hubert Reeves voor de vrijwaring van de biodiversiteit is voor het franstalig gebied zeer waardevol.In verband met de biodiversiteit mag men echter niet vergeten dat de rol van Edward O.Wilson als voorvechter uiterst belangrijk is.Getuige daarvan is het starten onder zijn impuls van de website op Internet:
htt://www.eol.org
Ook belangrijk zijn ook zijn boeken over deze thematiek: -"Biodiversity" (1988) en "The future of life"(2002)
In Google/biodiversity vindt men een weelde aan informatie die rechtsreeks verband houdt met de biodiversiteit.Een goed overzicht vindt men in :
http://en.wikipedia.org/wiki/Biodiversity en via www.answers.com/biodiversity
Biodiversiteit kan men als volgt definiëren: "The variation of all life at all levels of biological organization." Dit is de zeer algemene definitie.Een definitie meestal gebruikt door ecologisten is:"The totality of genes ,species and ecosystems of a region.". De waarde van de biodiversiteit kan als volgt omschreven worden: "There is a multitude of anthropocentric benefits of biodiversity in the areas of agriculture,science and medicine ,industrial materials,ecological services ,in leisure and in cultural,aesthetic and intellectual values.Biodiversity is also central to an ecocentric philosophy." Het zou dramatisch zijn de voordelen van de biodiversiteit teniet te doen. De belangrijkste voordelen van de biodiversiteit zijn in de aangehaalde referenties uitvoerig besproken en spreken voor zich. Het vermelden waard is ook het boek "Sustaining Life-How Human Health depends on Biodiversity."(Oxford Univ.Press) "La perte de la biodiversité nuira à votre santé." (Programme des Nations Unies pour l'Environnement.)
http://www.unep.org
Le rapport identifie les pertes importantes pour la médecine dues au déclin et à l'extinction des biens naturels. ****************************************************************
Als informatie over filosofie gezocht wordt,ontdekt men een overvloed aan gegevens.Het is dan ook niet gemakkelijk duidelijk te schetsen wat men hier in dit kader bedoelt.Er zijn zeer algemene definities zoals de volgende:
"Ensemble des considérations et des réflexions générales,constituées en doctrine ou en système sur les principes fondamentaux de la connaissance,de la pensée et de l'action humaine." (Larousse)
"Study or creation of theory about the nature of existence,knowledge,thought etc...or about how people should live and behave." (Collins)
Er zullen in dit kader een reeks bijdragen van gekende filosofen opgenomen worden voor zover hun werk handelt over de filosofie van de wetenschappen zoals : T.de Chardin (zie Filosofie-1),Spinoza,Bergson en nog anderen zullen volgen.
Volgens Larousse is er een beperkte versie van wat men kan verstaan onder filosofie: "Conception que l'on se fait des problèmes de la vie."
Hier gaat een speciale aandacht voor wetenschappers die niet gekend zijn als "filosofen" maar toch een filosofische visie over allerlei problemen hebben en erover geschreven hebben zoals: A.Einstein,H.Reeves enz... Deze bijdragen dragen hier de afkorting : INTERMEZZO.
Intermezzo 1-Albert Einstein.
Het is niet verwonderlijk dat de reeks begint met citaten van Albert Einstein. Reeds in vroegere bijdragen werden meermaals citaten van Einstein aangehaald maar hij is een zo grote figuur zowel op wetenschappelijk als op humanitaire vlak dat men niet naast deze grote reus van de 20e eeuw kan voorbijgaan zonder hem een zeer aparte plaats te geven.Voor deze bijdrage werd hoofdzakelijk gebruik gemaakt van het recent verschenen boek van Walter Isaacson: "Einstein :De Biografie" (His Life and Universe),2007.Dit werk is overweldigend en door en door gedocumenteerd en leest voor fans van Einstein als een sneltrein. Er zijn ook zeer veel andere bronnen die kunnen worden geraadpleegd ,waaronder bv. A.Einstein & L.Infeld:"The evolution of physics : the growth of ideas from early concepts to relativity and quanta."(1938) Banesh Hoffmann : "Albert Einstein,schepper en rebel." Philippe Frank :"Einstein : sa vie et son temps." Jacques Merleau-Ponty : "Einstein." Jereny Bernstein :"Albert Einstein and the frontiers of physics." Max Born :"Einstein's theory of relativity." Martijn van Calmthout :"Einsteins licht-Een leven van relativiteit." Daarnaast zijn er nog andere bronnen,rijk aan illustraties, zoals: Science & Vie:La relativité a 100 ans.1879-1955 Einstein:Un homme d'exception. Wetenschappelijke biografie (Natuur en Techniek) :Silvio Bergia : "Einstein ,kwanten en relativiteit:revolutie in de natuurkunde."
Voor deze bijdrage zullen achtereenvolgens de meest markante topics in de visie van Einstein over filosofische wijsheden en over zijn gedachtegang belicht worden
1-EINSTEIN EN WETENSCHAPSBEOEFENING.
De redeneringswijze van Einstein is gebaseerd op deductieve logica.Hij was "HET" voorbeeld van een vertegenwoordiger van de "theoretische fysica".Hij kende de fysica door en door als geen ander en doorzag waar er leemten en problemen waren maar hij was geen experimentator.Hij beschikte niet over eigen waarnemingen en metingen maar baseerde zijn denkwerk op de zo beroemde "gedachte-experimenten" (Gedankenexperiment) waarin hij postulaten formuleerde.Hij liet aan anderen over zijn visie experimenteel te toetsen.Dit is "deductieve wetenschap".Het lukte hem wonderwel.Door de waarnemingen ,gemaakt door A.Eddington tijdens een zonsverduistering in 1919,werden zijn algemene relativiteitstheorie en zijn roem wereldwijd bevestigd. Normalerwijze vertrekt een wetenschappelijk onderzoek uit van waarnemingen en/of metingen die leiden tot het formuleren van een hypothese die daarna moet getoetst worden en waarbij de falsificatietheorie van K.Popper centraal staat.Dit is "inductieve wetenschap".Men kan wel starten van een intuïtie gebaseerd op gekende feiten maar de verzameling van gegevens is dan wel essentieel. Niets daarvan bij Einstein....vandaar zijn "groot genie". Zijn innerlijke zekerheid die hij had over zijn postulaten werd getemperd door zijn bescheidenheid die voortkwam uit zijn ontzag voor de natuur. Onder invloed van de Schotse filosoof David Hume en van de oostenrijkse fysicus Ernst Mach was hij sceptisch ten aanzien van dingen die niet konden waargenomen worden.Dit scepticisme werd versterkt door zijn natuurlijke neiging om gezag in vraag te stellen.Na de controverse met Mach over het al dan niet bestaan van atomen verwijderde Einstein zich van het strenge empririsme van Mach toen hij de strijd over het bestaan van atomen gewonnen had en bij Mach hierdoor het strenge scepticisme had kunnen milderen.Hij had daarna dan meer te danken aan Hume die hem leerde sceptisch te zijn jegens gedachten constructies die geen enkel verband hadden met de louter feitelijke waarnemingen.Einsteins genialiteit was dus ten dele een product van zijn vasthoudendheid en van zijn grenzeloos vertrouwen in zijn intuïtieve feeling voor de fysische wereld.Einsteins wetenschappelijk succes was ten dele voortgekomen uit zijn opstandigheid.Er was een verband tussen zijn creativiteit en zijn bereidheid om gezag te tarten.Zijn koppigheid werkte daarbij in zijn voordeel. Over de Algemene relativiteit schreef hij:
-"Dit is de belangrijkste ontdekking van mijn leven.De theorie is van een onvergelijkbare schoonheid."
-"Relativiteit is een strikt wetenschappelijke aangelenheid en heeft met godsdienst niets te maken."
Volgens Paul Dirac is de Algemene Relativiteit waarschijnlijk de grootste wetenschappelijke ontdekking ooit.Max Born,een grote vriend van Einstein,noemde de Algemene Relativiteit het grootste wapenfeit van het menselijk denken over de natuur,de verbazingwekkende combinatie van filosofische scherpzinnigheid,fysische intuïtie en wiskundig knowhow.
Enkele merkwaardige citaten van Einstein :
-"Een dwaas geloof in autoriteit is de ergste vijand van de waarheid" of -"Blind respect voor gezag is de grootste vijand van de waarheid."
-"Mensen zoals jij en ik worden nooit oud,we blijven eeuwig en altijd als nieuwsgierige kinderen voor het grote mysterie staan waarin wij geboren werden." (aan een vriend !)
-"Verbeeldingskracht is belangrijker dan kennis."
-"Een nieuw idee komt plotseling en tamelijk intuïtief op maar intuïtie is niets anders dan het resultaat van eerdere intellectuele ervaringen."
-"Als straf voor mijn minachting voor autoriteit heeft let Lot beschikt dat ikzelf een autoriteit ben geworden."(! !) ****************************************************************
WETENSCHAP ALS THERAPIE.(!)
(De wetenschap te gebruiken om te ontsnappen aan pijnlijke persoonlijke gevoelens.)
-"Een van de sterkste motieven die de mens tot kunst en wetenschap voert,is de mogelijkheid te ontsnappen aan de pijnlijke vulgariteit en hopeloze eentonigheid van het dagelijkse leven."
-"Zulke mensen maken de kosmos en de samenstelling daarvan tot de kern van hun gevoelsleven,om zo de rust en de veiligheid te vinden die zij niet aantreffen in de benauwende maalstroom van hun persoonlijke ervaringen."
Zich verdiepen in de studie van wetenschappelijke problemen die iemand ter harte neemt,blijkt soms een efficiente manier om los te komen van stresserende ervaringen uit het dagelijkse leven en dit zonder medicatie.Zo gezien is het waar dat wetenschapsbeoefening een helende werking kan hebben.Velen hebben dit zeker ondervonden.De opsteller van deze nota heeft zelf dit duidelijk tweemaal kunnen ervaren. a)In een periode waarin familie problemen zo stresserend waren dat ze obsessieve vormen aannamen is het verdiepen in de studie van de 'vector analyse'(die tot dan steeds een groot probleem was)de bron geweest om los te komen van deze stresserende obsessie. b)In een postoperatieve traumatische stress periode is de studie van de 'analytische meetkunde' die tot dan nogal oppervlakig was het middel geweest om los te komen van het piekeren en om te ontsnappen aan het opkomen van een depresssie. In beide gevallen waren de studieobjecten zo boeiend en vroegen een intensieve inspanning dat al de rest vergeten werd.Dit werd ruimschoots beloond door de realisatie van de beoogde doelstelling.
2-DETERMINISME EN TOEVAL. (Relativiteit vs. kwantum theorie).
Voor Einstein was het "toeval" in de fysica,zowel als bij het dobbelen,een zeer groot probleem.Het vormde een bedreiging voor het strenge determinisme van de mechanica van Newton.Het ondermijnde de zekerheid van de klassieke fysica.De relativiteitstheorie mag dan radicaal hebben gebleken,ze hield in elk geval wel vast aan de strikte regel van oorzaak en gevolg.Maar het grillige ,onvoorspelbare gedrag van die ellendige kwanta zette deze causaliteit op losse schroeven.Het zou Einstein de rest van zijn leven een doorn in het oog zijn :"Die kwestie van, de causaliteit zit me erg dwars."(A.Einstein). In de geschiedenis van het denken is er geen dialoog belangrijker geweest dan die over de kwantum mechanica die Niels Bohr en Albert Einstein in de loop der jaren voerden .(John Wheeler).Hun woordenwisseling raakte de kern van het kosmisch ontwerp:"Bestaat er los van de vraag of we die kunnen waarnemen ,een objectieve werkelijkheid ?Zijn er wetten die de strikte causaliteit herstellen van verschijselen die inherent willekeurig lijken ? Is alles in het Universum voorbeschikt ?". Tot op het einde van zijn leven twijfelde Einstein aan de kwantum theorie,niettegenstaande de talrijke bewijzen die de kwantum theorie van haar deugdelijkheid had gegeven.Het uiterste dat hij bereid was toe te geven is dat de kwantum theorie wel een waardevolle theorie was maar niet "volledig". Toen Einstein weer eens verkondigde dat God niet dobbelde,zei Bohr: "Einstein,hou op met God te vertellen wat hij moet doen ! ".
Het ONZEKERHEIDSPRINCIPE VAN HEISENBERG.
-"Het feit dat we iets waarnemen -dat we fotonen of elektronen,of andere willekeurige deeltjes of energie golven tegen een voorwerp laten botsen-is van invloed op de waarneming ." Maar Heisenberg ging nog een stap verder. -"Tot het moment dat wij het waarnemen,heeft het elektron geen vaste plaats of baan .Dit is een eigenschap van het Universum en niet het gevolg van een of andere onvolkomenheid in ons vermogen tot waarnemen of meten."
Het zo eenvoudige maar tegelijk onthutsende onzekerheidsprincipe trof de klassieke fysica recht in het hart.Het stelt dat er buiten onze waarneming geen objective werkelijkheid is,zelfs geen objectieve plaats van een deeltje. (Dit doet ons onvermijdelijk denken aan de filosofie van Plato -"De Grot".)
-"Er is niet één onderliggende werkelijkheid die los staat van onze waarnemingen .Het is onjuist te denken dat de taak van de natuurkundigen is om uit te zoeken hoe de natuur IS.De natuurkunde hoiudt zich bezig met hetgeen wij over de natuur kunnen zeggen."(Niels Bohr)
Dit onvermogen om een zogenaamde onderliggende werkelijkheid te kennen betekent dat er geen strikt determinisme in de klassieke zin van het woord is.
-"Maar hierover is het laatste woord nog niet gezegd." (A.Einstein)
-"Het geloof in een buitenwereld die los van de waarnemer bestaat is de basis van alle wetenschap." (A.Einstein)
3-WETENSCHAP EN GODSDIENST.
Als men het bij Einstein heeft over godsdienst dan komt men onvermijdelijk bij Spinoza.De invloed van de Joodse filosoof uit Amsterdam was voornamelijk van religieuze aard.Einstein omhelsde zijn notie van een amorfe God die tot uitdrukking komt in de ontzagwekkende schoonheid ,rationaliteit en eenheid van de natuurwetten.Maar,net als Spinoza,geloofde Einstein niet in een persoonlijke God die beloont,straft en zich met ons dagelijks leven bemoeit.Daarnaast liet Einstein zich inspireren door Spinoza's geloof in determinisme.
-"Probeer de geheimen van de natuur maar eens met onze beperkte middelen te doorgronden,dan komt je tot de ontdekking dat achter al die waarneembare wetten en verbanden iets zit wat subtiel,ongrijpbaar en onbegrijpelijk is.Het ontzag voor de kracht die schuil gaat achter alles wat we kunnen begrijpen,is mijn religie.In die zin ben ik dus religieus."
-"De opperste bevrediging van een wetenschappelijk mens dient voort te vloeien uit het besef dat God deze verbanden op geen andere wijze zou kunnen hebben geordend,net zomin als Hij bij machte zou zijn geweest om van vier een priemgetal te maken."
Wat voor veel mensen geldt,gold ook voor Einstein.Het geloof in iets wat groter was dan hijzelf werd een bepalende factor in zijn denken en voelen.Het resulteerde in een mengsel van vertrouwen en nederigheid doordrenkt van een elegante eenvoud.
-Gelooft U in God ? "Ik ben geen atheïst.De kwestie is te omvangrijk voor ons beperkt verstand."
-"Ik ben een determinist.Ik geloof niet in de vrije wil."
-Is dit de God van Spinoza ? "Het pantheïsme van Spinoza boeit mij enorm ,maar ik heb meer bewondering voor zijn bijdrage aan het modern denken,omdat hij de eerste filosoof is geweest die lichaam en ziel als een geheel zag (=monisme) en niet als twee aparte dingen (=dualisme)."
-"Ik geloof in de God van Spinoza ,die zich openbaart in de wetmatige harmonie van alles wat bestaat,maar niet in een God die zich bekommert om het lot en het doen en laten van de mensheid."
-"Iedereen die serieus bezig is met wetenschap raakt ervan overtuigd dat zich in de wetten van het heelal een geest manifesteert -een geest die veel en veel machtiger is dan die van de mens en die ons,met ons bescheiden vermogen,nederig doet voelen.Zodoende leidt de beoefening van de wetenschap tot een bijzonder religieus gevoel dat sterk verschilt van de religiositeit van iemand die naïever in het leven staat."
-"Ik geef de voorkeur aan een nederige houding die strookt met de beperktheid van ons intellectueel begrip van de natuur en van ons eigen bestaan."
-"Het kosmisch-religieuze gevoel is de sterkste en meest nobele drijfveer van het wetenschappelijk onderzoek."
-"We kunnen ons de situatie aldus voorstellen: zonder religie is de wetenschap kreupel,zonder wetenschap is de religie blind."
-"De huidige conflicten tussen de religie en de wetenschap komen hoofdzakelijk voort uit het concept van een persoonlijke God.Wetenschappers willen de onveranderlijke wetten die de werkelijkheid regeren blootleggen en moeten derhalve het idee verwerpen dat de goddelijke wil ,of de menselijke wil,een rol speelt die afbreuk doet aan deze kosmische oorzakelijkheid."
Dit geloof in een causaal determinisme ,dat onderdeel uitmaakt van Einsteins wetenschappelijke visie ,botste niet alleen met het concept van een persoonlijke God.Het was ook ,naar de mening van Einstein althans, (trouw aan zijn determinisme) onverenigbaar met de vrije wil van de mens.Hoewel de ethiek voor hem van groot belang was,vond hij het,door zijn geloof in een strikt determinisme,lastig om de morele keuze van de individuele verantwoordelijkheid ,die de essentie vormt van de meeste ethische systemen,te aanvaarden.Hij had het hiermee knap lastig ! Dit komt tot uiting in zijn woorden :
-"Ik weet dat een moordenaar filosofisch gezien niet verantwoordelijk is voor zijn misdaad maar toch zou ik liever niet bij hem op de thee gaan ! !"(1931-1932)
De problematiek van de "vrije wil" is nu nog steeds een enorm groot struikelblok in de maatschappij !
4-PACIFISME EN WERELDFEDERALISME.
Einstein was ,als een van de eersten, lid van de progressieve en pacifistische Bund Neues Vaterland,een club die aandrong op een snelle vrede en,ter voorkoming van toekomstconflicten ,de totstandsbrenging van een federaal Europa (! !)(1914).
-"De enige manier om agressie te beteugelen is een wereldorganisatie die de macht heeft om lidstaten tot de orde te roepen."
-"Er zou een internationale organisatie moeten komen die gemachtigd is om te bemiddelen bij geschillen en vrede op te leggen.Een opgelegde arbitrage moet worden gesteund door een uitvoerende macht."(1932)
Einsteins pacifisme,wereldfederalisme en afkeer van nationalisme maakten deel uit van zijn politieke standpunten die ook een passie voor sociale gerechtigheid ,een mededogen voor de verdrukten,een weerzin jegens racisme en een voorkeur voor socialisme omvatten.Een combinatie van kapitalisme en socialisme had zijn voorkeur.Hij haatte alle dictaturen,zowel linkse als rechtse.In een brief aan Sigmund Freud schreef hij in 1932 :
-"De zoektocht naar internationale veiligheid houdt in dat elke natie haar vrijheid van handelen -dat wil zeggen haar soevereiniteit-tot op zekere hoogte onvoorwaardelijk moet opgeven en het moge duidelijk zijn dat geen enkele andere weg tot een dergelijke veiligheid leidt."
Freud was hierin echter somber gestemd en trok een weinig hoopgevende conclusie. "Het ziet er niet naar uit dat we kunnen concluderen dat de agressieve neigingen van de mens kunnen worden onderdrukt."(Sigmund Freud) "Nationalisme is een infantiele ziekte,de mazelen van de mensheid."(S.Freud)
De zin van Freud voor realiteit werd toen en is nu nog steeds zeer duidelijk.! !
Zionisme en de staat Israël.
Einstein waarschuwde zijn vrienden binnen de zionistische beweging als volgt:
-"De twee grote Semitische volken hebben een grote gemeenschappelijke toekomst.Als de Joden er niet voor zorgen dat beide partijen in harmonie kunnen leven ,zal de strijd hen nog in de komende decennia achtervolgen."
De situatie,nu meer dan 70 jaar later,geeft hem helaas duidelijk overschot van gelijk.Vanaf 1933 deed Einstein steeds minder pacifistische uitspraken en verwijderde zich geleidelijk van zijn vroegere standpunt.
-"Ik beschrijf de huidige stand van zaken in Duitsland als een toestand van geestelijke stoornis onder het volk. (Nazisme !)
Begin 1933,toen Hitler aan de macht kwam,kwamen de feiten anders te liggen.In plaats van het pacifisme te bevorderen ging Einstein veel meer energie steken in een wereldfederalistische organisatie.Het werd " geen ontwapening zonder veiligheid !"Voor een wetenschapper is het geen teken van zwakte als iemand zijn opvattingen aanpast aan de gewijzigde feiten.
5-DEMOCRATISCH SOCIALISME.
Einstein was een vertolker van een democratisch-socialistische gedachtegoed met een liberale ,anti-autoritaire ondertoon.Hij predikte gelijkheid ,sociale rechtvaardigheid en gematigd kapitalisme.Niettemin kon hij een socialistisch programma niet aanvaarden .Hij echtte teveel belang aan het avontuur van de eenzaamheid en het geluk van de vrijheid om een systeem te omarmen dat het individu volledig dreigt uit te schakelen.Die houding was de rode draad zijn leven lang.Aan de basis van zijn politiek denken stond de erkenning van de waardigheid van het individu en de bescherming van de politieke en intellectuele vrijheid.
6-INTERVIEW WITH EINSTEIN (I.BERNARD COHEN,History of Science).
Het volledig interview opgenomen in Princeton in April 1955,twee weken voor zijn dood,kan in http://www.newtonproject.ic.ac.uk/texts/einstein.html gelezen worden .Dit interview is een uiterst waardevol document en verdient zeker bijzondere aandacht.Hier komen slechts enkele opmerkelijke stukken voor :
-"There are so many unsolved problems in physics.There is so much that we do not know ;our theories are far from adequate." (Einstein) Deze uitspraak is voor iemand als Einstein uiterst merkwaardig in het licht van alles wat de wetenschap daarna aan het licht heeft gebracht.Helaas ! zijn streven tot aan zijn laatste dagen om een coherente algemene veldtheorie te formuleren die heel het universum zou bevatten,heeft hij niet kunnen beeindigen.
-Einstein felt that whatever the temper of the time there is a quality of human dignity that should enable a man to rise above the passions of his age. -Einstein apparently had little feelings for the way in which a man's mind is imprisoned by its culture and the character of his toughts are molded by its intellectual environment. -Einstein remarked that he had admired and loved Lorentz perhaps more than anyone else he has ever known,and not only as a scientist. -Einstein said that he had always believed that the invention of scientific concepts and the building of theories upon them was one of the greatest creative properties of the human mind.His own view was thus opposed to Mach's,because Mach assumed that the laws of science were only an economic way of describing a large collection of facts.
-OF COURSE I HAD KNOWN THAT EINSTEIN WAS A GREAT MAN AND A GREAT SCIENTIST,BUT I HAD NO IDEA OF THE WARMTH OF HIS FRIENDLY PERSONALITY,HIS KINDNESS AND HIS RICH SENSE OF HUMOR. (I.BERNARD COHEN,APRIL 1955). ******************************************************************
Filosofie-1-Pierre Teilhard de Chardin (priester/paleontoloog).
Dit onderdeel van EX LIBRIS/BLOG zal gewijd worden aan beschouwingen van filosofen die een duidelijke band hebben met de wetenschap en waarvan vele citaten verwijzen naar een bekommernis voor maatschappelijke problemen. Om dit gedeelte aan te vatten is een bespreking van de citaten en van het leven van Pierre Teilhard de Chardin en zijn werk als wetenschapper en denker het meest aangewezen startpunt. De volgende citaten geven als inleiding duidelijke verwijzingen naar enkele hoofdlijnen van de gedachtenwereld van Pierre Teilhard de Chardin.Dit kan men in extenso vinden in zijn meesterwerk "Le Phénomène Humain" en in zijn verschillende andere werken.
-"Faux et contre nature ,l'IDEAL EGOCENTRIQUE d'un avenir réservé à ceux qui auront su égoistement arriver à l'extrême du "chacun pour soi".Nul élément ne saurait se mouvoir où grandir qu'avec et par tous les autres avec soi."
-"Faux et contre nature,l'IDEAL RACISTE d'une branche captant pour elle seule toute la sève de l'arbre et s'élevant sur la mort des autres rameaux.Pour percer jusqu'au soleil ,il ne faut rien que la croissance combinée de la ramure du monde."
-"L'issue du monde ,les portes de l'aveniret l'entrée dans le super-humain,elles ne s'ouvrent en avant ni à quelques privilégiés ,ni à un peuple élu entre tous les peuples.Elles ne céderont qu'à une poussée de tous ensemble dans une direction ou tous ensemble peuvent se rejoindre et s'achever dans une RENOVATION SPIRITUELLE."
Om de diepzinnige betekenis van deze citaten te vatten volstaat het deze enkele malen rustig te herlezen en erover na te denken.Hetgeen hier als poëtische en visionaire kracht erbij komt is overweldigend.Dit alles zal in de volgende paragrafen meer in detail aan bod komen.
1-BIOGRAFIE-DE PERSOON PIERRE TEILHARD de CHARDIN.
Pierre Teilhard de Chardin (die men vanaf hier eenvoudiger Teilhard zal noemen) is geboren op 1 mei 1881 op het familie domein Sarcenat in de buurt van Clermont-Ferrand in het franse departement Auvergne.Hij stierf op 10 april 1955 in New-York.Mede dank zij de invloed van zijn vrome moeder kwam bij hem de roeping op tot het Rooms Katholiek Geloof terwijl zijn vader de zin voor de natuurwetenschappen bij hem aanwakkerde.Hij ging op school in Villefranche-sur Saône,ten noorden van Lyon,en op 18 jaar trad hij in het noviciaat van de jesuieten in Aix-en-Provence.In 1902 toen door de anticlericale stroming in Frankrijk de religieuze orden werden verboden ging hij 3 jaar studeren bij de jesuieten in Jersey(UK).Daarna werd hij in 1905 leraar in Cairo (Egypte) waar hij fysica en natuurwetenschap doceerde.Tijdens zijn verblijf van 3 jaar in Cairo studeerde hij geologie en paleontologie en geraakte in de ban van de oosterse wereld. Tussen 1908 e n 1911 tijdens een korte periode in Hastings (UK) vervolledigde hij zijn laatste stage.In 1911 trad hij in de orde van de jesuieten , werd priester en beeindigde zijn theologische studie in 1912.Daarna studeerde hij wetenschappen aan de Sorbonne in Parijs waar hij doctor in de pleontologie werd in 1922.Tijdens de eerste wereldoorlog vervulde hij zijn legerplicht in het franse leger als brancardier en kreeg tweemaal een onderscheiding.In 1922 en 1923 doceerde hij geologie aan het Institut Catholique de Paris.Van 1923 tot 1955 volgde voor hem een lang verblijf in het Oosten,voornamelijk in China,waar hij zijn wetenschappelijk werk verrichtte ,vooral op het gebied van de paleontologie. Er zijn zoveel verwijzingen naar de activiteiten van Teilhard en naar zijn ontelbare wetenschappelijke werken dat deze korte inleiding moet volstaan.Een uitgebreide versie hiervan kan men vinden in: http://www.answers.com/topic/pierre-teilhard-de-chardin
Voor de verschillende perioden van het leven van Teilhard is er een goede beschrijving te vinden in: http://www.teilharddechardin.org/biography.html "Teilhard de Chardin -A short biography ." John and Mary Evelyn Grim. (American Teilhard Association).
2-CITATEN.
-"Before attempting to probe the secret of life ,let us take a good look at it.For from a merely external contemplation of it,there is a lesson and a force to be drawn from it :the sense of its testimony." (Le phénomène humain).
-"Love is the affinity which links and draws together the elements of the world... Love ,in fact,is the great agent of universal synthesis." (op.cit)
-"The most satisfying thing in life is to have been able to give a large part of oneself to others." (op.cit)
-"Our duty as men and women ,is to proceed as if the limits to our ability did not exist.We are collaborators in creation." (op.cit)
-"You are not a human being in search of a spiritual experience.You are a spiritual being immersed in a human experience." (op.cit)
3- G O D A N D S C I E N C E.
Ref:Pierre Teilhard de Chardin.-Toward a science charged with faith. Ch.5 of "God and Science.",Charles P.Henderson. http://www.godweb.org/chardin.htm
VOORWOORD.
-"I cannot conceive a genuine scientist without a profound faith.Science without religion is lame (vleugellam),religion without science is blind." Albert Einstein.
Einstein bedoelde hier de spiritualiteit die in de godsdienst op het voorplan komt maar zeker niet het dogmatisme ervan.Dogmatisme verwierp hij op alle gebieden.Teilhard was ook niet blij met het dogmatisme van de Katholieke Kerk tijdens zijn leven.En zo zijn er nog velen. ********************************************************************* Teilhard is een van de weinige denkers van de 20e eeuw die zijn zuivere wetenschappelijke activiteit geïntegreerd heeft in zijn religieuze roeping.Hij wou dit doen door de hinderpalen tussen wetenschap en godsdienst omver te werpen.Het Vaticaan beschouwde dit als een bedreiging voor "de integriteit van het geloof" (dogmatisme ?) en het werd hem verboden zijn religieuze werken te publiceren en er zelf in het publiek over te spreken (censuur,inquisitie,weigering van vrijheid van mening...).Hij werd zelf uit zijn geboorteland verbannen.Het waren vooral de pausen PIUS X en PIUS XI die frontaal tegen hem in de aanval gingen.PIUS XII deed hetzelfde mar op een subtielere manier,diplomatischer en intellectueler.Het is JOHANNES XXIII die hem posthuum rehabiliteerde in de periode van het concilie Vaticaan II.Sindsdien is er nog meer veranderd in de goede zin zoals de rehabilitatie van Galilei en de erkenning van het Darwinisme als waardevolle theorie voor de evolutie,door JOHANNES-PAULUS II.
Ook in de wetenschappelijke middens werden zijn ideeën en zijn werkmethode zeker niet in dank aanvaard.Het was vooral Stephen J.Gould ,een advocaat van het Darwinisme,die de hevigste was in de kritiek op Teilhard.Door de stijl waren de geschriften van Teilhard , helaas ,zeer moeilijk te lezen en soms ondoorgrondelijk;dit was waarschijnlijk een van de redenen voor deze negatieve reacties uit wetenschappelijke middens.Zijn vruchtbare verbeelding heeft hem soms tot fantasie geleid.Zijn benadering van een cross-bevruchting tussen wetenschap en godsdienst verdient echter wel meer aandacht van beide kanten. In de volgende woorden vinden wij een echo van sommige inzichte van Spinoza:
-"The very subject matter of pure science was nothing less than a mirror in which one could see reflected the face of God."
In zijn werk "Christianity and Evolution." schrijft Teilhard:
-"If the Christians wish to retain in Christ the very qualities on which his power and our worship are based ,we have no better way -no other way even-of doing so than fully accept the most modern concepts of evolution.Surely the solution for which modern mankind is seeking must essentially be exactly the solution which I have come upon."
Het is evident dat beide hiërarchieën (magisteria volgens Gould !)-Kerk en Wetenschap-een alarmkreet sloegen.Kritisch in de intellectuele ontwikkeling van Teilhard was zijn kennismaking met het werk van Henri Bergson ("L'Evolution créatrice/L'élan vital").Door het werk van Bergson kwam bij hem de gedachte op dat de evolutie de preciese theoretische basis was ,nodig om de wereld van de moderne wetenschap en de oude leer van de kerk te verenigen. Stilaan werd zijn loopbaan in de paleontologie uitgetekend en hij zou daarin hoge toppen scheren,niettegenstaande de spijtige zaak van de "Piltdown Man" die als bedrog werd aanzien en waarin hij een rol "zou" (?) gespeeld hebben.Er waren in deze zaak voor- en tegenstanders van Teilhard. Hij heeft ook een diep eerbied gehad voor de theorie van de evolutie ,het Darwinisme.Een van de grootste verdiensten van het Darwinisme is volgens hem de "ontdekking" van de tijd.Hij merkt op dat Darwin ons begrip van tijd evenzeer heeft veranderd als Galilei ons begrip van ruimte heeft veranderd.In stijgende mate werd wetenschap gezien als een specifieke manier waardoor de mensheid zou vooruitgaan in de toekomst.In dit verband benadrukt Teilhard dat er een orientatie is in de verdere ontwikkeling van de mensheid.Hij formuleerde het zo in "Le phénomène humain" :
-"Science in its development -and even,as I shall show-mankind in its march is marking time at this moment ,because men's minds are reluctant to recognize that evolution has a precise orientation and a privileged axis.Weakened by this fundamental doubt ,the forces of research are scattered and there is no determination to build the earth.Leaving aside all anthropocentrism and anthropomorphism ,I believe I can see a direction and a line of progress for life,and a line and a direction which are in fact so well marked that I am convinced their reality will be universally admitted by the science of tomorrow ." (Teilhard asserts that nature is moving erratically and haltingly-weifelend,aarzelend-perhaps ,but nonetheless moving towards higher and higher forms of consciousness.....He saw the "Phenomenon of Man" as an arrow pointing to the final goal and purpose of the universe itself....Humanity did not emerge by a fiat of an all-powerful God.<Very important point !!!>
Quote-(C.P.Henderson-Ch.5:"God and Science." How does one evaluate Teilhard's diagnosis of the contemporary situation and his prescription for the future?Clearly his most controversial conclusion (that science find his fulfillment in God) is not the product of logic and is not open to logical verification or falsification.(addendum:"and will remain in the realm of metaphysics")It is the nature of a character judgment about the cosmos.
4-N O O G E N E S E E N N O O S F E E R.(Noogenesis and noosphere).
a/DEFINITIES. Noogenese stamt af van het grieks : noos=psyche (ziel,geest,gedachte,bewustzijn) en genesis=oorsprong (vorming,schepping) en heeft betrekking tot de schepping van iets psychisch.Noosfeer refereert naar een psychische laag die groeit en de planeet omhult boven de biosfeer (de massa van de levende organismen die de wereld bedekken).
b/De mens verscheen eerst in de natuur als element van de tak van de primaten en bloeide als leidende tak van de evolutie of zoals Teilhard stelt als "axe et flèche de l'Evolution".Hij geleek op alle schepselen met de uitzondering dat hij zich onderscheidde doordat hij in zich de capaciteit tot zelfreflectie droeg.Vanaf het begin van de evolutie van Homo Sapiens begon de mensheid zich te verenigen;de groepsvorming werd een noodzakelijkheid.Van dan af is een nieuwe planetaire sfeer gevormd boven de biosfeer : de NOOSFEER.Dit was het begin van een rijpe ,expansieve en definitieve laag ,een proces van convergentie van alle collectieve gedachten van de Homo Sapiens die moet uitmonden in een bewustzijn die de volledige planeet zal omvatten.De complexificatie van de hersenen begon reeds met de vissen en ging steeds in stijgende lijn.De hersenen van de mens werden beter en beter uitgerust voor deze hogere complexiteit.Nochtans in het kader van de destructieve krachten bij het begin van het derde millenium ,kan men zich afvragen of de complexiteit van de hersenen voldoende zal zijn om de toekomst te trotseren.Zal de noogenese voortgaan naar de "collectieve menselijke reflectie" en zal de mens de "axis and leading shoot of evolution" zijn ?
c/Volgens Teilhard is de evolutie niet volledig; nu wordt de evolutie zelfbewust en gaat naar een nieuwe noogenese.Door de overbevolking van de aarde gaat de noogenese snel vooruit naar de toekomst.Dit gebeurt langs subtiele mutaties,van generatie tot generatie,langs een continuum.Er is blijkbaar ook een verhoging van de IQ volgens de wet complexiteit-bewustzijn (cerebralisatie) zowel fysisch als psychisch.Teilhard herinnert er ons aan dat de evolutie in eerste instantie een psychische transformatie is (Hierover kan men wellicht twijfels hebben ! ! !)Een citaat van Teilhard uit "The phenomenon of Man" is hier duidelijk:
-"The march of humanity ,as a prolongation of that of all other animate forms,develops indubitably in the direction of a conquest of matter put to the service of the mind..."
Het blijkt dat er nog een lange weg is te gaan voor de mensheid in de richting van een "verovering van de materie in dienst van de geest" bij het begin van dit nieuw millenium.(Dit is alleszins zeer juist gezien ! )
Quote van Internet (jpaulsen):
*Man seems prone to "break away as far as possible from the crowd of others...to be more alone so as to increase his being".By the excess of his individualization and his struggle for 'good life' ,he all to often succumbs to the doctrine of materialism ,survival of the fittest and racism,or he dreams of getting away from others and the earth by seeking other planets or other dimensions of existence."
Dit is in zekere zin wat we nu meemaken en het zou een streep zijn door de visie van Teilhard.
d/What can be predicted as the final outcome for the terrestrial world ? According to Teilhard ,that will depend on us,on our refusal or our acceptance of his "Someone at the Summit" (OMEGA). There are two outcomes: -According to the first hypothesis ,evil on the earth at its final state will be reduced to a minimum .The final convergence will take place in peace. -But there is another possibility.Obeying a law from which nothing in the past has ever been exempt (vrijgesteld,ontheven),evil may go on growing alongside good,and it too may attain its paroxysm at the end in some specifically new form. Refusal or acceptance of Omega ? A conflict may supervene (zich voordoen,optreden).
e/Teilhard heeft een optimistische visie van de toekomstige ontwikkeling van de noogenese: "Le Phénomène Humain.":
-"Assuming success which is the only acceptable assumption-under what form and along what lines can we imagine progress developing during this period ?"
-"In the first place ,in a collective and spiritual form .We have noticed that ,since man's advent,there is been a certain slowing down of the passive and somatic transformations of the organism in favour of the conscious and active metamorphoses of the individual absorbed in society.We find the artificial carrying on the work of the natural and the transmission of an oral or written cultural being superimposed on genetic forms of heredity (chromosomes)"
*Dit citaat lijkt sterk op een "ad hoc" versie van de evolutie in verband gebracht met de visie van Teilhard.
-"It may well be that in its individual capacities and penetration our brain has reached its organic limits.But the movement does not stop there.From west to east ,evolution is henceforth occupied elsewhere,in a rich and more complex domain ,constructing ,with all brains joined together,mind.Beyond all nations and races ,the inevitable taking-as-a-whole of mankind has already begun."
-"Always pushing forward- and taking advantage of the immense duration it has still to live -mankind has enormous possibilities before it."
-"We have as yet no idea of the possible magnitude of the 'noospheric' effects... human vibrations resounding by the million- a whole layer of consciousness exerting simultaneous pressure upon the future and the collected and hoarded (verzameld) produce of a million years of thought."
**The collected and hoarded produce of planetary consciousness is indeed evidenced by the Internet as the third millenium begins;giving reality to the active ,on-going progress of Teilhard's predicted 'noospheric effects". (J.P.Luminet:French National Center of Scientific Research.)
5-S L O T *********
Uit deze korte beschrijving van het leven en het werk van Teilhard blijkt dat hij een prominente rol gespeeld heeft in de controverse tussen godsdienst en wetenschap.Hij heeft er alles aan gedaan om deze twee "magisteria" te verzoenen.Hij had evenveel adepten als tegenstanders .Zijn filosofie vertrekt van twee standpunten die voor velen niet aanvaardbaar zijn,namelijk: -het anthropocentrisme die de mens de centrale plaats geeft in de evolutie en -de teleonomie die een einddoel geeft aan de evolutie in de toekomst.Beiden standpunten zijn onverenigbaar met de theorie van Darwin.Er is wel een evolutie naar steeds meer complexiteit die in de mens haar hoogtepunt bereikt en wellicht nog niet afgesloten is.Maar deze zit gebakken in de natuur zelf en beantwoordt aan geen vooropgesteld plan.De kennis van de werkelijkheid heeft twee gescheiden aspecten.De wetenschap bestudeert de waarneembare feiten en is open voor een voortdurende zelfherziening waarin de falsificatie theorie een hoofdrol speelt.De godsdienst daarentegen -zonder dogmatisme-is gebaseerd op een intuïtieve zoektocht naar spiritualiteit die refereert naar een hogere macht.Deze is echter niet aantoonbaar en ook niet falsifieerbaar maar niettemin latent aanwezig.Noem dit zoals U wilt: de God van Spinoza in de natuur (Deus sive Natura) ,de God Omega van Teilhard ,de "Ultimate Reality" volgens C.de Duve of nog andere benamingen.Dit alles behoort tot het domein van de Metafysica.Tegenover deze dualiteit van aanpak van de werkelijkheid is atheïsme geen optie.Stephen J.Gould was een fervent tegenstander van Teilhard en was atheïst maar blijkbaar vergistte hij zich ! De standpunten van Spinoza en Einstein zijn veel dichter bij de filosofie van Teilhard.Het citaat van Einstein is hierover zeer duidelijk.Vele wetenschappers zijn ,openlijk of niet,hiervan overtuigd.Voor wie geen fervent adept is van een of andere godsdienst blijft,voor wat betreft de metafysische kant van de werkelijkheid, het agnosticisme de meest voor de hand liggende houding.Akkoord of niet met de visie van Teilhard,het blijft toch een feit dat hij een vooraanstaande intellectueel geweest is die in het kader van zijn overtuiging ons toch doet nadenken en dit is alleszins zeer positief. ******************************************************************
In 2004 verscheen een tweede ,aangepaste,versie van het belangrijk essay van Edward O.Wilson over sociobiologie.Omdat deze nieuwe versie nieuwe inzichten bevat over het vak sociobiologie voor wat betreft de menselijke gedraging is het zeker de moeite waard hiervan korte uittreksels te citeren.Het essay bevat 9 hoofdstukken die elk een bijzonder aspect belichten: 1-Dilemma;2-Heredity;3-Development;4-Emergence;5-Aggression;6-Sex; 7-Altruism;8-Religion;9-Hope.
1-E.O.WILSON EN DE WETENSCHAP.
In deze versie van "On Human Nature" vindt men enkele citaten die volledig in overeenstemming zijn met de beschrijving van de wetenschap uit de eerste paragrafen van Ex Libris/Blog. o.a.
-"The power of a scientific theory is measured by its ability to transform a small number of axiomatic ideas (wij zouden dit noemen "hypothesen")into detailed predictions of observable phenomena."
-"...Further ,the validity of a theory is measured by the extend to which its predictions successfully compete with other theories in accounting for the phenomena."
-"The most extreme and significant "hypertrophic" segment is the gathering and sharing of knowledge...Science and technology expand at an accelerating rate in ways that alter our existence year by year...".
Onnodig hier te onderstrepen dat iedereen in de huidige maatschappij,zonder het zelf te beseffen ,meegesleurd wordt in een lawine van nieuwigheden die het leven van alledag bepaalt.Het is niet moeilijk hiervan voorbeelden te vinden.Dit is zonder twijfel een belangrijk element die de gedraging van de mensen beïnvloedt.
2-ALGEMENE CITATEN OVER SOCIOBIOLOGIE EN EVOLUTIE. (Ethiek,Cultuur,Erfelijkheid,Genetica).
-"Each living form can be viewed as an evolutionary experiment ,a product of millions of years of interaction between genes and environment."
Analoge uitspraken van andere wetenschappers werden in andere paragrafen meermaals geciteerd.
-"Given that humankind is a biological species ,it should come as no shock to find that populations are to some extent genetically diverse in the physical and mental properties undelying social behavior." (zie Hoofdstuk 2 van "On Human Nature." -"Heredity" voor een meer diepgaande analyse van dit citaat.)
Sommigen halen deze woorden van E.Wilson uit hun verband om racisme te rechtvaardigen,soms in de meest perverse betekenis van het woord.Dit is echter helemaal niet de bedoeling van E.Wilson geweest ;hij heeft met dergelijke uitspraken heel veel problemen gehad en werd meermaals hard bekritiseerd.
-"Human social evolution proceeds along a dual track of inheritance,cultural and biological.Cultural evolution is Lamarckian and very fast,whereas biological is Darwinian and usually very slow."
Het onderscheid tussen erfelijke en culturele invloeden toe te kennen aan de theorieën van Darwin en Lamarck is hier heel bijzonder interessant en er valt hier zeker iets voor te zeggen.In de culturele invloeden bespeurt men de theorie van de "memen" van Richard Dawkins waarin de "memen" de culturele analogen van de genen zijn.
-"Pure knowledge is the ultimate emancipator.It equalizes people and sovereign states ,erodes the archaic barriers of superstition and promises to lift the trajectory of cultural evolution.But I do not believe it can change the ground rules of human behavior or alter the main course of history's predictable trajectory." ....."We will not ,however,eliminate the hard biological substructure until such time ,many years from now,when our descendents may learn to change the genes themselves."
Deze uitspraak lijkt de visionaire illusie van Teilhard de Chardin (Le Point Omega) te ondergraven maar vervangt deze illusie door een andere visie,de vooruitschrijdende mogelijkheden van de moleculaire biotechnologie (???).
-"Can the cultural evolution of higher ethical values gain a direction and a momentum of its own and completely replace genetic evolution? I think no.The genes hold cultures on a leash.The leash is very long,but inevitably values will be constrained in accordance with their effects on the human gene pool.The brain is a product of evolution.Human behavior- like the deepest capacities for emotional response which drive and guide it-is the circuitous (omslachtig) technique by which human genetic material has been and will be kept intact.Morality has no other demonstrable ultimate function."
-"Advantage can accrue (toekomen aan) to both the individual and the society from willing subordination.It was Henri Bergson who first recognized what might be the ultimate agent behind the emotional gratification.The extreme plasticity of human social behavior is both a great strength and a danger.If each family worked out its own rules of behavior ,the society as a whole would desintegrate into chaos.To counteract selfish behavior of high intelligence and idiosyncrasy ,each society must codify itself."
In dezelfde geest als dit citaat ,de volgende uitspraak van E.Wilson.
-"Little wonder that the identity crisis is a major source of modern neuroticism and that the urban middle class aches ( hevig verlangen) for a return to a simpler existence."
Het is duidelijk dat de individu in de huidige maatschappij voor een enorme keuze aan identificaties staat.Omdat de mens steeds tracht een bepaalde stijl na te bootsen,staat hij nu meer en meer voor een moeilijke keuze.Dit leidt tot neurotische gedragingen die soms heel onheilspellende gevolgen kunnen hebben. (bv.de toename van het aantal zelfmoorden)In zijn diepste wezen verlangt de mens naar de eenvoud van het vroeger bestaan.Hierin heeft E.Wilson gelijk.
-"There is no reason to believe that during this final sprint to the "space age" there is been a cessation of evolution of either mental capacity or the predilection toward special social behaviors."
-"Mans's destiny is to know,if only because societies with knowledge culturally dominate societies that lack it."
-"People change their attitudes consciously and at will;the reigning fashion of a society can shift within a generation."
Zie hierover de vorige uitspraken.Eens rond ons kijken en men kan zonder probleem zien dat in deze tijd de uitspraak van E.Wilson juist is.
-"The mind will be more precisely explained as an epiphenomenon of the neural machinery of the brain.That machinery is in turn the product of genetic evolution by natural selection acting on human population for hundred of thousands of years in their ancient environment."
Dit citaat is zuiver "monisme" en wijkt volledig af van het "dualisme van R.Descartes.De moderne evolutie van de neurobiologie schijnt de visie van E.Wilson te zullen steunen.
3-SOCIOBIOLOGIE EN GODSDIENST.
-"The highest form of religious practice ,when examined more closely,can be seen to confer biological advantage."
-"The predisposition to religious belief is the most complex and powerful force in the human mind and in all probability an ineradicable part of human nature."
Met dit citaat komt E.Wilson zeker niet tegemoet aan de visie van Richard Dawkins:"The God Delusion"(2006) (God als misvatting).In verband met deze problematiek is het gesprek tussen L.Krauss en R.Dawkins,gepubliceerd in Scientific American ,Juli 2007:"Should science speak to faith ?" zeker de moeite waard gelezen te worden.
-"Skepsis continue to nourish the belief that science and learning will banish religion,which they consider to be no more than a tissue of illusions....Other well meaning scholars have tried to reconcile science and religion by compartimentalizing the two rituals."
Deze twee "rituals" worden ook genoemd de twee "magisteria" door Stephen J.Gould.Als men dit onderwerp dieper wil bestuderen is een discussie over creationisme en Intelligent Design onvermijdelijk.Dit is hier niet de bedoeling. E.O.Wilson is zeker geen atheïst ,eerder een agnosticus die geneigd is de waarde van de godsdienst in de menselijke gedraging gunstig te beoordelen.
-"A kind of cultural Darwinism also operates during the competition among sects in the evolution of more advanced religions.Those that gain adherents grow;those that cannot disappear.Consequently religions are like other human institutions in that they evolve in directions that enhance the welfare of the practitioners."
-"We must now inquire :is the readiness to be indoctrinated a neurologic based learning rule that evolve through the selection of clans competing one against the other ?"
-"But make no mistake about the power of science materialism....Most importantly ,we have come to the crucial stage in the history of biology when religion itself is subject to explanation of the natural sciences.As I have tried to show ,sociobiology can account for the very origin of mythology by the principle of natural selection acting on the genetically evolving material structure of the human brain.If this interpretation is correct ,the final decisive edge enjoyed by scientific naturalism will come from its capacity to explain traditional religion.Theology is not likely to survive as an independent intellectual discipline.But religion itself will endure for a long time as a vital force in society."
4-SOCIOBIOLOGIE EN SEX.
Over dit aspect is de beschrijving in "On Human Nature" voldoende uitgebreid.Hier worden slechts enkele citaten vermeld.Voor een grondigere studie wordt verwezen naar Hoofdstuk 6 van het boek van E.Wilson.
-"So only a single lifetime is needed to generate the familiar pattern of sexual domination in a culture."
Heel duidelijk is er in de maatschappij een grondige herschikking van de relaties tussen de seksen aan de gang.Dit is te wijten o.a.aan de maatschappelijke evolutie ,de zelfbewustzijn wording van de vrouwen,de deelname van de vrouwen aan de economische activiteit ,de verandering van de rollen patronen en aan de scheiding tussen seksuele beleving en reproductie. Volgens E.Wilson is de familie de fundamentele waarde in de maatschappij;de vorm ervan is duidelijk aan verandering toe.
-"Hypergamy is the female practice of marrying men of equal or greater wealth and status.In human beings and most kinds of social animals ,it is the female who moves upward through her choice of mates."
E.O.Wilson illustreert uitvoerig deze stellingname maar er moet wel gezegd worden dat in de westerse wereld ,door de emancipatie van de vrouw,deze theorie ver van algemeen geworden is.
5-SOCIOBIOLOGIE EN ALTRUISME. (Hard-core en soft-core altruisme).
-"The altruistic impulse can be irrational and unilaterally directed at others;the bestower expresses no desire for equal return and performs no unconscious actions leading to the same end.I have called this form of behavior "hard-core" altruism (likely evolved through kin selection or natural selection operating on entire ,competing family or tribal units)....."Soft-core" altruism in contrast ,is ultimately selfish.The altruist expects reciprocation from society for himself of his closest relatives."
-"In human beings soft-core altruism has being carried to elaborate extremes.Reciprocation among distantly related or unrelated individuals is the key of human society."
-"Yet the question remains : Is there a foundation of hard-core altruism beneath all of this contractual superstructure ?".
6-SOCIOBIOLOGIE EN AGGRESSIE.
-"Most kinds of aggressive behavior among members of the same species are responsive to crowding in the environment." Dit is zeer juist.In de huidige maatschappij wordt men bijna dagelijks en overal geconfronteerd met aggressief gedrag.Het is verontrustend en er zijn geen duidelijke oplossingen voor dit probleem.
OVER DIT ALLES EN NOG VEEL MEER ,ZIE DE VOLLEDIGE TEKST VAN "ON HUMAN NATURE".
-"The dissipative structures that are needed for life can be developed from scratch with no previous information needed,by using Eigen's hypercycles to set in motion the evolution of species and the survival of the fittest at an extraordinary simple chemical level." A.Delsemme : "Our cosmic origins."
-"Life essentially relies on dissipative structures (open systems) or on non-linear dynamics." A.Delsemme : op.cit.
-"The second law of thermodynamics is not violated,it is simply held at bay (=prevented to happening) by life on earth which uses the continuous flow of solar energy to maintain a biosphere of high internal order at least for a period of time that life exists on earth." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson : "Integrated principles of zoology."
-"The complex systems best able to adapt are those poised (zwevend) on the border between chaos and disorder." Stuart kaufman : "The adjacent possible."
-"You cannot do a work cycle at equilibrium ,meaning that the concept of an autonomous agent is inherently a non-equilibrium concept." Stuart Kaufman : op.cit.
-"The biosphere is one of the most complex things in the universe ,necessitating a theory of organization that describes what a biosphere is busy doing,how it is organized,how work is propagated,how constraints are built and how new sources of free energy are detected." Stuart Kaufman : op.cit.
-"My tentative definition of a living thing is that it is self-reproducing and does at least one thermodynamic cycle." Stuart Kaufman :op.cit. ------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ilya Prigogine.
-"I still remember the spell (betovering) "L'évolution créatrice" cast on me .More specially ,I felt that some essential message was embedded ,still not made explicit,in Bergson's remark."
-"The more deeply we study the nature of time, the better we understand that duration means invention,creation of forms,continuous elaboration of the absolutely new."
About the arrow of time. -"The fact that it appeared to me that living things provided us with striking examples of systems which were highly organized and where irreversible phenomena played an essential role.Finally we reached the notion of "dissipative structures"."
-"The introduction of the concept of dissipative structures was also to have other unexpected consequences .It was evident from start that the structures were evolving out of fluctuations.They appeared in fact as giant fluctuations ,stabilized through matter and energy exchanges with the outer world." -------------------------------------------------------------------------------------------------- Nobelprijs voordracht van Ilya Prigogine:1977. Commentaar van S.Claesson. -"Prigogine studied systems which follow non-linear kinetic laws and which ,moreover,are in contact with their surroundings so that energy exchange can take place -open sysems in other words.If these systems are driven far from equilibrium , a completely different situation results.New systems can be formed which display order in both time and space and which are stable to perturbations. Prigogine has called these systems "dissipative systems",because they are formed and maintained by the dissipative processes which take place because of an exchange in energy between the system and its environment and because they disappear if that exchange ceases.They may be said to live in symbiosis with the environment.Prigogine's researches into irreversible thermodynamics have fundamentally transformed and revitalized the science." --------------------------------------------------------------------------------------------------
1-INLEIDING. In de vorige paragrafen (Biologie paragrafen 1 tot 6)werd genoeg aangetoond dat de basis van de levende organismen op aarde ligt in de chemische transformaties en in de organisatie van de levende cellen.Het is dan ook terecht dat wetenschappers hierop het accent hebben gelegd en is daarom de herhaling van sommige standpunten hier op zijn plaats:
-"No vital forces,only chemical bonds underlie life." Linus Pauling.
-"Life is very much constrained by its early chemistry ,which was itself ruled by deterministic factors." Christian de Duve.
-"De chemie heeft van stof leven gemaakt,eerst was er fysica,de energie.Vervolgens ontstond de materie :de atomen,de chemische elementen,die met elkaar begonnen te interageren tot ze uiteindelijk leven creërden." Jean-Marie Lehn.
-"De bouwstenen van het leven zijn chemische stoffen die in specifieke chemische processen interageren." Leo Apostel.
Vertrekkend van deze standpunten is het logisch dat men voor de bespreking van het ontstaan van de levende cel zich richt tot essentiële aspecten van de chemische transformaties.Hierbij is de thermodynamica van doorslaggevende betekenis .De thermodynamica is de studie van de relaties tussen warmte,werk en energie.Alhoewel de grondslagen ervan in de fysica te vinden zijn,is het duidelijk dat de thermodynamica toepasselijk is in de chemie en in de biologie.In zekere zin kan de levende cel beschreven worden als een systeem waarin een doorlopend thermodynamisch cyclus van transformaties tussen warmte en energie plaats vindt.In de meeste gevallen is de rol van de thermodynamica gericht tot gesloten systemen die naar een evenwicht streven.Om het aspect "levende cel/thermodynamica" aan te vatten moet men wel een stap verder gaan en een levend organisme beschouwen als een "open systeem";daarvoor moet men beroep doen op de thermodynamica van de niet-evenwicht toestanden en op de theorie van de dissipatieve structuren.
2-BASISBEGRIPPEN.
In deze paragraaf van EX LIBRIS/BLOG wordt een grondige analyse van de wetenschappelijke achtergrond van de thermodynamica niet nagestreefd.Het is eerder een beschrijving van een reeks topics aan de hand van geselecteerde citaten.Voor de paragraaf over thermodynamica is dit ook de ware toedracht. Om ten volle de draagwijdte van de referenties te kunnen appreciëren is wel een korte verklaring van een reeks basisbegrippen noodzakelijk.Daarna zal de bespreking veel gemakkelijker zijn.
2.1-THERMODYNAMICA.
De thermodynamica is de studie van de relaties tussen warmte ,werk en energie. Deze tak van de wetenschap is gebaseerd op drie fundamentele grondwetten waarin hier voor dit onderwerp enkel de twee eersten van belang zijn. -EERSTE WET:Deze wet is de wet van het behoud van energie die van 1840 dateert (J.R.Mayer).Voor een systeem geïsoleerd van uitwendige invloeden blijft de energie constant maar kan wel van vorm veranderen. -TWEEDE WET : Deze wet werd in 1850 geformuleerd door Rudolf Clausius en stelt dat de natuurlijke evolutie van warmte altijd gaat van een warme naar een koude bron.Ze is intiem verbonden met het begrip ENTROPIE.Volgens dit concept is de natuurlijke tendens in gesloten systemen de vernietiging van de ordening en een verspreiding of dissipatie van de energie.(De entropie is de mate van de wanorde in natuurlijke systemen).De formulering van Rudolf Clausius luidt als volgt:
-"In an isolated system,a process can occur only if it increases the total entropy of the system."
-"The entropy of the universe tends to a maximum."
Over de diepere betekenis van het begrip Entropie is er reeds een bibliotheek geschreven.Het raakt zeer veel aspecten die niet altijd direct iets te maken hebben met de fysica en chemische transformaties.
2.2-EVENWICHT EN NIET-EVENWICHT THERMODYNAMICA.
De klassieke thermodynamica ,die voor de meeste van ons van belang is voor dagelijkse problemen ,is de thermodynamica van systemen in evenwicht of dicht bij het evenwicht (thermisch,mechanisch of chemisch).Het thermisch evenwicht is bereikt als twee systemen in thermisch contact komen waarbij geen warmte -energie uitwisseling plaats vindt.Daartegenover moet men ook rekening houden met systemen die zich ver van het evenwicht bevinden.Dit zijn "open systemen" waarin tijdsafhankelijkheid en onomkeerbare transformaties essentieel zijn.Deze systemen kunnen fluctuaties ondergaan van sommige eigenschappen en zijn in contact met de omgeving waarmee uitwisselingen kunnen plaats vinden.(o.a van energie en entropie).De thermodynamica van niet-evenwicht toestanden werd toegepast om uit te leggen hoe levende organismen (cellen) ,vertrekkend van een staat van wanorde , zich konden ontwikkelen.
2.3-ENTROPIE EN LEVEN.
Dit aspect van de thermodynamica komt hier aan bod.In de klassieke thermodynamica waren er in de 19e eeuw reeds wetenschappers die zich over deze problematiek gebogen hebben.In 1875 stelde de grote specialist van de statistische thermodynamica,Ludwig Boltzmann dat:
-"The general struggle for existence of animate beings is not a struggle for raw materials-these for organisms are air,water and soil,all abundantly available-nor for energy which exists plently in any body in the form of heat,but a struggle for entropy,which becomes available through the transition of energy from the hot sun to the cold earth."
Deze beschouwing,gekoppeld aan de hoge graad van organisatie in de levende cel,wordt gebruikt om de levende cel als een "open systeem te beschouwen ,dit is een systeem die materie en energie uitwisselt met de omgeving.Om in stand te worden gehouden moet de entropie in een "open systeem" dalen om de graad van orde te bewaren;maar om aan de tweede wet van de thermodynamica te voldoen moet dan de entropie van de omgeving stijgen en dit gebeurt door overdracht van warmte-energie vanuit de levende cel naar de omgeving.De niet-evenwicht thermodynamica werd dus toegepast om uit te leggen hoe levende organismen ,vertrekkend van wanorde ,zich kunnen ontwikkelen.De klassieke evenwicht thermodynamica toont echter aan dat systemen dicht bij het evenwicht altijd evolueren naar toestanden van wanorde die tegen perturbaties stabiel zijn en dat het optreden van geordende structuren zo niet kunnen uitgelegd worden.
Volgens de zienswijze van Boltzmann kunnen in de klassieke thermodynamica principieel plotselinge statistische perturbaties ontstaan die de entropoie voor korte tijd doen dalen.Deze perturbaties worden snel uitgevlakt en het systeem keert terug naar de evenwicht toestand.In de niet-evenwicht toestand kunnen zich wel perturbaties voordoen die kunnen blijven bestaan en naar nieuwe stabiele toestanden leiden.
Om de thermodynamica van de niet-evenwicht toestanden in "open systemen" te kunnen behandelen heeft Ilya Prigogine de theorie van de dissipatieve systemen ontworpen. Deze systemen worden gevormd en in stand gehouden door dissipatieve processen die plaats vinden omdat er een uitwisseling van energie is tussen de "open systemen" en de omgeving.Deze structuren verdwijnen als de uitwisseling ophoudt.Door deze uitwisseling ontstaat de mogelijkheid van entropie daling in de levende cel die nodig is om de ordening te bekomen.Om aan de algemene wet van het streven van het universum naar maximum entropie te voldoen is er een overdracht van warmte-energie van de cel naar de omgeving vereist die daardoor een entropie stijging ondergaat.
3-DISSIPATIEVE STRUCTUREN.
De benaming "dissipatieve structuren" werd in 1969 geîntroduceerd door Ilya Prigogine.Ver van het thermodynamisch evenwicht,dit is in systemen onderworpen aan een flux van materie en energie ,kunnen zich spontane structuraties en organisaties voordoen die "dissipatieve systemen" worden.De oorspronkelijke tweede wet van de thermodynamica die processen behandelt in entropie producerende systemen wordt doorgaans geassocieerd met de onomkeerbare evolutie van een systeem naar een evenwicht toestand ,gekenmerkt door een toestand van maximale wanorde waarbij de totale vrije energie van het systeem gedegradeerd wordt tot thermische energie.De ontdekking van de dissipatieve structuren betekent dat de onomkeerbaarheid ver van het evenwicht een opbouwende rol kan spelen en een bron van ordening worden.De tweede wet van de thermodynamica veroordeelt elke kleine fluctuatie in een systeem tot regressie en verdwijning tot een evenwicht toestand terug bereikt wordt.De wanorde is stabiel.Met de nieuwe visie van van Prigogine is de wanorde,ver van het evenwicht,niet noodzakelijk stabiel .De fluctuaties kunnen ,in plaats van een regressie te ondergaan,geamplifieerd worden.Het systeem volgt dan een nieuwe weg.(o.a.door bifurcaties en fluctuaties in een of andere eigenschap van het systeem zoals concentratie,temperatuur,samenstelling,druk enz...).De ontdekking van de dissipatieve structuren krijgt een betekenis die ook buiten de fysica reikt o.a. als resultaat van de moleculaire biologie -De ordening van de levende materie is volgens de thermodynamica van de evenwicht toestanden ONWAARSCHIJNLIJK.Het geheim van het leven ,van zijn ontwikkeling en organisatie eigenschappen wordt zo herleid tot DNA waar de informatie noodzakelijk voor de synthese van proteïnen geregistreerd is .Deze is verantwoordelijk voor de "ONWAARSCHINLIJKE ORDE" van de levende materie.Zij zijn het die,voor korte tijd,de fatale evolutie naar de dood en evenwicht vertragen.. -De ordening van de levende materie,ver van de evenwicht toestand is echter VOORSPELBAAR.De dissipatieve structuren zijn collectieve organisatie verschijnselen die zich afspelen in een populatie van talrijke moleculen en juist door hun groot aantal geregeerd worden.De organisatie vervat in de dissipatieve structuren is geenszins een strijd tegen de wanorde die met de dood geassimileerd wordt.De dissipatieve structuur ontstaat van en door de moleculaire wanorde;geen enkel mecanisme is noodzakelijk om die tegen de wanorde te garanderen.De stabiliteit is het globaal resultaat van de dissipatieve activiteit,in gegeven omstandigheden verbonden met de flux die deze activiteit voedt.Er werden reeds talrijke voorbeelden van dergelijke structuren beschreven.In dit kader kan men ook de werken van Manfred Eigen vermelden in verband met sommige aspecten verbonden met de oorsprong van het genetische code die men kan kenmerken als een associatie van polymeren voorzien van katalytische en autokatalytische eigenschappen en stabiel versus fouten in het kopiëren van de sekwenties waaruit ze bestaan.
(Vrije vertaling van Encyclopedia Universalis 13,2007:"Structure dissipative", Isabelle Stengers, Ref.:Ilya Prigogine et I.Stengers,"La nouvelle Alliance".1979). ----------------------------------------------------------------------------------------------------
P.S.De theorie van de dissipatieve structuren biedt een mogelijkheid voor het ontstaan van de levende cel.Het is een uitweg uit de paradox: determinisme (C.de Duve) versus toeval (J.Monod).Via de visie van Manfred Eigen is het voor de allereerste faze van de ontwikkeling van leven aanneembaar.Voor de latere fazen in de evolutie speelt deze theorie van de dissipatieve structuren waarschijnlijk ook een belangrijke rol maar dit is niet zo direct evident.
-"The cell is viewed as the basic unit of living systems." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson : "Integrated principles of zoology."
-"The cell theory is one of the great uniforming concepts of biology.Cells are the fabric of life;there is no life without cells." C.P.Hickman et al. Op.Cit.
-"Elke levende cel draagt de ervaring van miljoenen jaren experimenteren door zijn voorouders met zich mee." Max Delbrück.
-"In de levende cel zijn de essentiële elementen de proteïnen die metabolisme verzorgen en de nucleïne zuren die replicatie beheren." Leo Apostel : "Oorsprong."
-"Life is organization,rather than substance." Freeman Dyson. -------------------------------------------------------------------------------------------------- In de voorgaande paragrafen van Biologie werd voldoende onderstreept dat de cel een essentieel element is voor het bestaan van levende organismen.Het is dus niet de bedoeling hier verder op een gedetailleerde beschrijving van de cel in te gaan.Er bestaan voldoende informatie kanalen voor wie zich in deze materie wenst te verdiepen.Om enigszins volledigheid in Biologie/blog na te streven volgen nu enkele basis gegevens.
1-DEFINITIE.
De levende cel (cellula of cella =kamer) is de kleinste georganiseerde eenheid waaruit alle levende wezens zijn opgebouwd.In principe is de cel een klein hokje ,bestaande uit een dikvloeibare massa,het cytoplasma.De buitenste laag van het cytoplasma is de celmembraan; die is steviger dan de rest van het cytoplasma. In het cytoplasma bevindt zich een aantal structuren die betrokken zijn bij de stofwisseling en de voortplanting van de cel.Een van deze structuren is de celkern waarin zich de chromosomen bevinden,de dragers van de erfelijke eigenschappen.Bij lager ontwikkelde cellen (bacteriën) die geen celkern bevatten,liggen de chromosomen vrij in het cytoplasma.In 1 gram weefsel kan zich een miljard cellen bevinden.
2-GESCHIEDENIS.
De 17e-eeuwse Engelse onderzoeker Robert Hooke bestudeerde onder de microscoop dunne plakjes flessenkurk.Het materiaal bleek te zijn opgebouwd uit kamertjes ,enigszins vergelijkbaar met de cellen van een honingraat.Hij noemde ze "cellulae" in 1667.In volgende jaren werden overeenkomstige structuren bij ander plantenmateriaal beschreven.Bij dierlijk materiaal werden ook deze structuren waargenomen.
3-HOOFDTYPEN.
Sommige cellen bezitten geen echte kern.Ze zijn eenvoudig van bouw.Men noemt ze PROKARYOOT.Alle overige organismen (ééncellige en meercellige) bezitten cellen met een ingewikkelder bouw.Deze cellen worden EUKARYOOT genoemd.
4-BOUW.
Hierna worden uitsluitend de eukaryote cellen behandeld.
4.1-GROOTTE. De kleinste dierlijke cellen zijn ongeveer 4 micron in diameter (4 duizendste van 1 mm) en kunnen gaan tot de grootste bv.de dooier van een vogelei (enige centimeters).Voor de plantencellen gaan de gemiddelde afmetingen van 15 tot 100 microns. 4.2-MEMBRAAN. De cellen van eukaryote organismen bevatten verschillende typen membranen (biomembranen): -de celmembraan rond het cytoplasma. -de intracellulaire membranen rond de cellichaampjes of organellen. Het zijn dikwijls dubbele membranen. 4.3-CELVLOEISTOF. De celvloeistof of cytoplasma bevat eiwitten (proteïnen) die deels een enzymatische functie hebben. 4.4-CELLICHAAMPJES. -Het ENDOPLASMATISCH RETICULUM (ER);dit is een netwerk van vertakte buisjes die door een "unit membrane" omgeven zijn.Deze buisjes staan in verbinding met de kernmembraan en zijn van belang voor het transport van stoffen binnen de cel. -De RIBOSOMEN zijn zeer kleine lichaampjes die uit RNA en proteïnen bestaan en verantwoordelijk zijn voor de synthese van eiwitten.Het zijn de enige organellen die niet door een membraan omgeven zijn. -Het GOLGI-APPARAAT zorgt ervoor dat de eiwitten hun uiteindelijke vorm krijgen.Het is een opeengestapeld groepje van door een membraan omgeven kleine holtes waarin de synthese van stoffen voltooid wordt. -De MICROSOMEN zijn kleine lichaampjes die in het cytoplasma aanwezig zijn. Er zijn talrijke verschillende microsomen (o.a de lysosomen,de peroxisomen enz...) -De MITOCHONDRIËN die zorgen voor de productie van ATP (adenosine trifosfaat),de energie leverancier van de de cellen. Aan het buitenoppervlak van de celmembraan komen ook talrijke uitstulpingen die voor zeer verschillende taken van de cellen moeten zorgen. 4.5-CELKERN. De CELKERN (nucleolus,karyon) is het grootste en duidelijkste lichaampje in iedere cel.De niet-delende kern is omgeven door een membraan (soms dubbel) waar poriën in voorkomen.De CHROMOSOMEN in de celkern bestaan uit nucleoproteïden ,verbindingen van nucleïne zuren (DNA) en eiwitten.In de nucleïnezuur ketens is de erfelijke aanleg van het organisme gecodeerd.De kern is vrijwel de enige plaats waar de nucleïne zuren (DNA zowel als RNA)aangemaakt worden.Tijdens de celdeling zijn de chromosomen goed waar te nemen met een fasecontrast microscoop. 4.6-STEVIGHEID. Om de stevigheid te garanderen beschikken de cellen over een samenstel van stevige,dikke eiwitbuisjes en dunne ,elastische eiwitvezels.Samen vormen ze het CELSKELET.
5-DE PLANTENCEL.
De plantencel verschilt van de dierlijke cellen door het bezit van een buiten de celmembraan gelegen CELWAND,van PLASTIDEN en,in jonge cellen ,van een aantal vochtblaasjes of ALVEOLEN,die bij volwassen cellen tot één centrale VACUOLE zijn verenigd.Naast mitochondiën bezitten de plantencellen meestal ook CHLOROPLASTEN die in de fotosynthese een essentiele rol spelen in de energie voorziening van de cel.
Dit moet hier volstaan voor deze summiere beschrijving van de levende cel.
Biologie-5-Ontstaan van het leven/Replicatie/Reproductie.
"The replication of molecules for example can be traced to life's origin and represents one of life's most universal properties." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson:"Integrated principles of zoology."
"The principal problem in understanding the origin of life is explaining how primitive chemical systems could have become organized into living autonomous self-reproducing cells." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson: op.cit.
"I talked about life as the emergence of self-reproducing molecular systems." Stuart Kaufman: "The adjacent possible."
"De basis bouwstenen van het leven zijn scheikundige stoffen die in specifieke scheikundige processen interageren." L.Apostel: "Oorsprong". ------------------------------------------------------------------------------------------------- 1-VOORWOORD.
In vorige paragrafen van EX LIBRIS-Biologie werden de mogelijkheden voor de vorming van prebiotische elementen, op aarde en in de ruimte,voldoende besproken.De exacte oorsprong van de primaire bouwstenen van de basis structuren van de levende organismen is echter nog niet gekend maar aan hypothesen geen gebrek.Deze hypothesen zijn min of meer aanvaardbaar. Geen wetenschapper twijfelt dat deze primaire bouwstenen in de prille faze van de vorming van de aarde reeds aanwezig waren.Gedurende 1 mijard jaar (van 4,5 tot 3,5 miljard jaar) hebben deze bouwstenen tijd gehad om scheikundig te evolueren tot elementen die later de mogelijkheid hadden in een replicatiefaze te treden.Gezien de immense mogelijkheden voor de combinatie van deze eerste bouwstenen is het echter onwaarschijnlijk dat de geschikte basis structuren (proteïnen en nucleïne zuren) snel kant en klaar waren.Er waren zeker talrijke wegen waarvan velen voor de vorming van levende organismen niet bruikbaar waren.Een aantal hypothesen voor de verschijning van de geschikte elementen en voor hun replicatie werden geformuleerd.Dit is het onderwerp van deze paragraaf. Men moet zich echter realiseren dat deze bespreking niet vertrekt van DNA-die komt pas in een latere faze op het toneel.Verder gaat het ook niet over "reproductie" maar beter over een "replicatie" faze.Dit onderscheid is nodig voor de latere bespreking van de levende cel waarin "reproductie" zeer belangrijk wordt.
2-"UNDERSTANDING EVOLUTION." http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/origsoflife (van _01 tot _08) (Andy Ellington).
Een eenvoudige benadering van de oorsprong van het leven wordt hierin geschetst.Levende organismen zijn enorm complex.Deze complexiteit verscheen niet in volledige vorm in de oersoep (primordial soup).Het is praktisch zeker dat het leven ontstond in een reeks kleine stappen;iedere stap bouwt voort op de complexiteit die reeds aanwezig was in de voorgaande stap.
a)Eenvoudige organische moleculen werden gevormd. Hier gaat het over de vorming van proteïnen en nucleotiden.Deze waren echter reeds geëvolueerde structuren afkomstig van de reacties van de prebiotische elementen.
b)De replicatie van de elementen voor de levende organismen evolueerde en onderging een Darwiniaans proces van natuurlijke selectie op moleculair niveau. Deze beschouwing is nog van groter belang bij het kopiëren van genetisch materiaal.Veel biologen uiten de hypothese dat de replicatie stap met RNA begon (zie verder).Zelf-replicatie opende de deur voor natuurlijke selectie.
c)De replicatie van de moleculen begon pas goed op gang te komen toen ze omsloten werden door een celmembraan.Eerst verscheen wat men noemt een "protocel".Op dit niveau speelde een Darwiniaanse selectie ook een belangrijke rol (cellulair darwinisme).
d)Tenslotte begonnen de metabolische processen de overhand te nemen.DNA werd ingeschakeld voor de reproductie en voor de vorming van de diverse RNA moleculen via de transcriptie stap.DNA was stabieler dan RNA,wat uiterst belangrijk bleek te zijn.
e)Multicellulaire organismen. Twee miljard jaar geleden begon de periode waarin de cellen aggregaten vormden.Dit opende de weg voor de multicellulaire levende organismen zoals men ze kan zien in fossiele algen van het precambrium.
Bij de aanvang van de studie van de oorsprong van de levende organismen werden de wetenschappers geconfronteerd met het dilemma van "DE KIP EN HET EI" : Wie was eerst ?DNA levert de sleutel tot proteïnen via transcriptie naar RNA,gevolgd door de translatie .Maar DNA heeft proteïnen nodig om de werking aan te vatten.Wie was dus eerst ? DNA of Proteïnen ? Om uit dit dilemma te kunnen ontsnappen begonnen de wetenschappers de hypothese van "RNA eerst" serieus te overwegen.Deze moleculen zouden eerst komen en de rest zou volgen.Maar is dit wel zo ? Er zijn nog wel andere hypothesen zoals verder zal blijken.
3-"HOW DID LIFE BEGIN ?".
In het nummer van TIME van 11.10.1993 geeft J.M.Nash/La Jolla een interessant overzicht van deze problematiek.Dit kan men vinden via: http://www.time.com (Archive:J.Madeleine Nash). Hier volgen enkele citaten:
-"An ancient ancestor may have been a simple,sturdier (robuust,sterk) precursor of modern RNA,which along with nucleic acid DNA,its chemical cousin,carries the genetic code in all creatures great and small."
-"....Although Miller's famous experiment produced the components of proteins,more and more researchers believe that a genetic master molecule-probably RNA- arose before protein did."
-"Could then overheated spots (hydrothermal vents in the depth of the oceans)have been the places where life on earth got started ? This "hot world" hypothesis has won many converts....Still a question remains : did life originate in the vents,or just migrate there ?."
-"Tiny spheres,known as vesicles,would have provided an ideal setting for chemical reactions and could have been precursors of the first cells-Once you have these little vesicles,you're on the way to life (Harold Morowitz)-."
-"Which came first,though,the membrane or the metabolism ? Günter Wächtershauser believes that what we call life began as a series of chemical reactions between certain key organic molecules.Instead of being enclosed in a membrane, they might have been stuck like pins in a cushion on the surface of some accomodating material (pyrite ?)..."
A.G.Cairns-Smith thinks the answer may lie in ordinary clay.Clay or mineral crystals could have served as molecular molds that incorporated lifes's building blocks and organized them in precise arrays.
-Chicken-and- egg problem. -"One solution was that certain RNA molecules can act both as blueprints and catalysts,stimulating reactions between themselves and other molecules." (RNA world)
-"To qualify as living,a molecule would need to have the ability to reproduce (replicate) without outside help."
4-"THE ORIGIN OF LIFE ON THE EARTH." LESLIE ORGEL,Scientific American,october 1994, p.77.
-"Growing evidence supports the idea that the emergence of catalytic RNA was a crucial early step.How that RNA came into being remains unknown."
-"For much of the 20th century,origin -of-life research aimed to flesh out Darwin's private hypothesis-to elucidate how,without supernatural intervention,spontaneous interaction of the relatively simple molecules dissolved in the lakes or oceans of the prebiotic world could have yielded life's last common ancestor."
-"In the late 1960's we (C.R.Woese,F.Crick,L.Orgel) independently suggested that RNA might well have come first and established what is now called the RNA-world."
-"In 1983 T.R.Cech and S.Altman discovered the first known ribozymes,enzymes made of RNA."
-"There is good reason to think that the RNA world did exist and that RNA invented protein synthesis....The main task of origin-of-life research then becomes explaining how the RNA world came into being."
-"Chemists are increasingly considering the possibility that RNA was not the first self-replicating molecule on the primitive earth,that a simpler replicating system came first (such as pyranosyl RNA-pRNA-or peptide nucleic acid-pNA)."
-"Whether RNA arose spontaneously or replaced some earlier genetic system,its development was probably the watershed event in the development of life.It very likely led to the synthesis of proteins,the formation of DNA and the emergence of a cell that became life's last common ancestor."
5-"A SIMPLER ORIGIN OF LIFE." ROBERT SHAPIRO. Scientific American ,June 2007,46-53. http://www.robertshapiro.org/
-"The sudden appearance of a large self-copying molecule such as RNA was exceedingly improbable.Energy-driven networks of small molecules afford better odds as the initiators of life."
-"NASA definition of life." Life is a self-sustained chemical system capable of undergoing Darwinian evolution."
-R.Dawkins: "The selfish gene". -"At some point a particularly remarkable molecule was formed by accident .We will call it "The Replicator".It may not have been the biggest or the most complex molecule around,but it had the extraordinary property of being able to create copies of itself."
-"No physical law needs to be broken for spontaneous RNA formation to happen,but the chances against it are so immense,that the suggestion implies that the non-living world had an innate desire to generate RNA."
-"A simpler replicator arose first and governed life in a pre-RNA world.Variations have been proposed in which the bases ,the sugar or the entire backbone of RNA have been replaced by simpler substances,more accessible to prebiotic synthesis."
LIFE WITH SMALL MOLECULES.
-"C.de Duve has called for <a rejection of improbabilities so incommensurably high that they can only be called miracles,phenomena that fall outside the scope of scientific inquiry>.Inanimate nature provides us with a variety of mixtures of small molecules whose behavior is governed by scientific laws,rather than by human intervention."
-"A localized region which increases in order (decrease in entropy) through cycles driven by an energy flow would be considered alive=thermodynamic definition of life : zie verder)." C.Sagan.
-Five requirements for life: a)A boundary is needed to separate life from non-life (Living Cell). b)An energy source is needed to drive the organization process (redox reactions). c)A coupling mechanism must link the release of energy to the organization process that produces and sustains life.(linkage is achieved when the reactions share a common intermediate) d)A chemical network must be formed to permit adaptation and evolution (metabolic network). e)The network must grow and reproduce (existence of Darwinian evolution).
-"These systems have usually been classified under the heading "metabolism first",which implies that they do not contain a mechanism for heredity."
6-"THE BEGINNING OF LIFE ON EARTH." Christian de Duve:American Scientist,Sept-Oct.1995
C.de Duve,Nobelprijs winnaar Geneeskunde en Fysiologie,in 1974,is wereldwijd erkend en gewaardeerd als autoriteit op het gebied van de moleculaire biologie.In het hier vermeld artikel,verschenen in American Scientist,geeft hij een merkwaardige en overzichtelijke synthese van de diverse gedachten omtrent de oorsprong van het leven op aarde.Dit overzicht kan dienen als een waardevolle samenvatting van de onderwerpen die behandeld werden in EX LIBRIS/Biologie,1 tot 5. Het is interessant hier bijzondere aandacht te schenken aan zijn hypothese van de "Thioester world" die hij als volgt formuleert:
-"It may well be that clues to the nature of early metabolism exist within modern metabolism (congruence principle !).Several proposals of this kind have been made.This view centers around the bond between sulfur and a carbon containing entity called an acyl group,which yields a compound called a thioester.I view the thioester bond as primeval (oorspronkelijk) in the development of life."
-"The thioester bond is what biochemists call a high-energy bond,equivalent to the phosphate bonds in adenosine triphosphate (ATP) which is the main supplier of energy in all living organisms."
-"The thioester world represents a hypothetical early stage in the development of life that could have provided the energetic and catalytic framework of the protometabolic set of primitive chemical reactions that led from the first building blocks of life to the RNA world and subsequently sustained the RNA world until metabolism took over.....So far ,these ideas are highly speculative but some experimental evidence has been obtained that support the thioester-world model."
Een volledige beschrijving van de hypothese van de "Thioester-world" kan men vinden in: "BLUEPRINT FOR A CELL:THE NATURE AND ORIGIN OF LIFE" C.de Duve Ch 7-Harnessing energy.bl 147-170.
Tenslotte is er een citaat dat aantoont dat C.de Duve' niet akkoord is met de opvatting van Jacques Monod.
-"The process that generated life must have been highly deterministic.In other words,these processes were inevitable under the conditions that existed on the prebiotic earth.....All of which leads to conclude that life is an obligatory manifestation of matter,bounds to arise where conditions are appropriate."
-"Life is a cosmic imperative.The universe is awash (overspoeld) with life."
Opmerkingen: a)Jacques Monod : "Le hasard et la néccessité." (1970) -"The universe was not pregnant with life ,nor the biosphere with man.(cit.C.de Duve.) b)-"Man knows at last that he is alone in the universe's unfeeling immensity,out of which he emerged only by chance." (cit.C.de Duve) Zie ook:Chimie Nouvelle :18,n° 71,09/2000 p.3141. en "VITAL DUST." (1995) C.de Duve.
c)Determinisme. Dit aspect van de evolutie moet met voorzichtigheid gehanteerd worden. De niet-lineaire thermodynamica heeft nieuwe inzichten geopend (bifurcations) (I.Prigogine: zie verder).
d)Determinisme betekent niet -ook niet voor C.de Duve-teleonomie waarbij aangenomen wordt dat de evolutie naar een doel streeft.Doelgerichtheid is niet de essentie van de evolutie.
7-"MOLECULEN ZIJN NIET DOM." (NAWOORD/ADDENDUM) KNACK 02/01/08.
BEGIN DECEMBER 2007 VOND IN BRUSSEL DE 21e CONFERENTIE VAN DE INTERNATIONALE SOLVAY INSTITUTEN.BIJ DEZE GELEGENHEID WAS JEAN-MARIE LEHN (NOBELPRIJS WINNAAR CHEMIE IN 1987) EEN VAN DE VOORAANSTAANDE GASTEN. TIJDENS EEN INTERVIEW MET DIRK DRAULANS VAN KNACK DEED HIJ ENKELE MERKWAARDIGE UITSPRAKEN DIE GOED AANSLUITEN BIJ DE INHOUD VAN DEZE BLOG OVER BIOLOGIE.HIER VOLGEN ENKEE CITATEN WAARIN JEAN-MARIE LEHN REFLECTEERT OVER HET ONTSTAAN VAN HET LEVEN:
-"DE SCHEIKUNDE HEEFT VAN STOF LEVEN GEMAAKT.EERST WAS ER FYSICA,DE ENERGIE.VERVOLGENS ONTSTOND DE MATERIE :DE ATOMEN,DE SCHEIKUNDIGE ELEMENTEN,DIE MET ELKAAR BEGONNEN TE INTERAGEREN,TOT ZE UITEINDELIJK LEVEN CREËRDEN."
LEHN KREEG DE NOBELPRIJS VOOR ZIJN WERK IN DE SUPRAMOLECULAIRE CHEMIE DIE DE ORGANISATIE VAN DE MOLECULEN BESTUDEERT.HIJ INTERESSEERT ZICH VOORAL VOOR HET CONCEPT VAN ZELFORGANISATIE,DAT HIJ "HET BELANGRIJKSTE ASPECT VAN DE EVOLUTIE " NOEMT.
-"....HOEWEL WE NOG ALTIJD NIET ALLE ASPECTEN KENNEN WAARMEE DE EERSTE MOLECULEN UIT HET STOF VAN DE RUIMTE ZIJN GEMAAKT,WETEN WE DAT EEN VAN DE VIER BOUWSTENEN VAN DE GENETISCHE CODE ,VRIJ EENVOUDIG GEMAAKT KAN WORDEN MET VIJF MOLECULEN WATERSTOF CYANIDE,DAT ALGEMEEN IS IN DE INTERSTELLAIRE RUIMTE.DOE DAAR WAT WATER BIJ EN JE KRIJGT EEN TWEEDE VAN DIE BOUWSTENEN / GUANINE."
-"IK BEHOOR TOT DE SCHOOL VAN DEZE DIE DENKEN DAT DE MATERIE OVER EIGENSCHAPPEN BESCHIKT DIE MAKEN DAT ER BIJNA PER DEFINITIE LEVEN MOEST VOORTVLOEIEN."
Dit is een greep uit de talrijke uitspraken van Jean-Marie Lehn over zeer diverse onderwerpen uit dit interview. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Hiermee wordt het onderwerp Biologie-5 afgesloten.
Astrobiologie,de interdisciplinaire studie van het leven in de ruimte,combineert aspecten van astronomie,biologie en geologie.De focus ligt in eerste instantie op de studie van de oorsprong,de verspreiding en de evolutie van het leven.De voornaamste vragen die de astrobiologie zich stelt zijn: -wat is het leven ? -hoe ontstond het leven op aarde? -welke soorten omgevingen kunnen leven mogelijk maken? -hoe kan men nagaan of leven bestaat op andere planeten?hoe dikwijls kan men verwachten complex leven in de ruimte te vinden? -welk soort leven kan aanwezig zijn op andere planeten? -zal de DNA/Koolstof basis de enige weg naar leven zijn of bestaat er iets anders? -hoe zal leven in dit laatste geval eruit zien? Een hele resem vragen voor deze wetenschappelijke tak. Voor het aanverwant thema "Exobiologie" is er een heel uitgebreide studie verschenen in 2000 met een update van 2006,38 bl: http://biocarb.org/Exobiology.html
RESEARCH RESULTATEN.
Tot 2007 was er geen directe aanwijzing voor leven buiten de aarde.Alhoewel het onderzoek van de meteorieten ALH84001,gevonden op Antarctica en waarschijnlijk afkomstig van Mars,suggereert dat microfossielen op het bestaan van leven op Mars wijzen ,bestaat volledige duidelijkheid echter nog niet.De suggestie,gebaseerd op de aanwezigheid van methaan op Mars,leidt naar een microbiële leven analoog aan de "methanogene" bacteriën op aarde die methaan als bijproduct van hun metabolisme produceren.Andere ontdekkingspogingen via satellieten zijn aan de gang bv. naar Europa,een maan van Jupiter en naar Titan,een maan van Saturnus.Er zijn wel aanduidingen dat er veel potentieel bewoonbare planeten en chemische bouwstenen buiten ons zonnestelsel aanwezig zijn.De satelliet missies met geavanceerde spectroscopische technieken zullen ongetwijfeld interessante gegevens opleveren over andere sterrenstelsels met planeten en asteroïden; ---------------------------------------------------------------------------------------------- PS. In verband met dit soort onderzoek kan men ook de volgende bronnen citeren: -Onderzoekers van de NASA voeren een uitgebreide studie uit waarvan men de gegevens kan vinden in: http://astrobiology.nasa.gov/nai/ (Scientists find clues that life began in deep space)(kometen,meteorieten,interstellaire stof). -NASA Ames Research Center,California's Silicon Valley,Astrochemistry Laboratory-Chemistry and biochemistry ,Univ.California,Santa Cruz. Het is nog veel te vroeg om conclusies te kunnen trekken uit dit onderzoek maar het is bemoedigend dat men niet meer blijft steken bij de Abiogenese van Miller en Urey en dat men geen bijzondere aandacht meer schenkt aan de "panspermia" van Fred Hoyle. ------------------------------------------------------------------------------------------------- Wetenschappers actief op het gebied van de astrobiologie achten leven zoals wij op aarde kennen weinig waarschijnlijk.Microbiële extremofiele organismen daarentegen zouden pleiten voor dit soort leven ergens in de ruimte.
Het volgende citaat van Peter Ward in "Rare Earth :Why complex is uncommon in the Universe." is het vermelden waard: -"How do we define life as we do know it ?Life on earth has DNA ,a specific genetic code <hier is verwarring tussen genome (DNA) en genetic code mogelijk>. It also uses only 20,and the same 20,amino acids.Life is always cellular according to some people,but I think not.I personally define a virus as alive (ketterij !).As for other life,what could it be?Could there be non-DNA life? If such life does exist,what does chemistry permit?Certainly chemistry permits certain types of life on our planet and others not.But when we move out in the solar system,especially in the vast realm of cold,chemistry changes.There could be different information systems,different solvents,different membranes.And as we go from hotter to cold,when we go to Venus,out to Mars,to Europa and to Titan,we really should expect radically different chemistries."
Dit alles is 100% speculatief dus...Wait and See ! Veel speculatie is inderdaad aanwezig in astrobiologie maar het gaat in eerste instantie over hypothesen die moeten passen in bestaande theorïen.Enkele essentiële voorwaarden zijn: -de aanwezigheid van vloeibaar water,van ammoniak (of een mengsel water/ammoniak);deze omgevingen worden beschouwd als geschikt voor koolstof of non-koolstof leven. -verder moet ook een ster in de nabijheid zijn die de kenmerken van de zon vertonen om de bewoonbaarheid op de planeten te garanderen. ---------------------------------------------------------------------------------------------
EXTREMOFIELE ORGANISMEN EN ASTROBIOLOGIE.
Een extremofiel organisme is een vorm van leven dat gedijt in uiterst ruwe omgevingen.Meestal zijn extremofielen microben (archaea).Er zijn er zeer veel typen bekend waarvan hier slechts enkele vermeld worden:
-Acidofielen : organismen die leven bij een pH gelijk of lager dan 3. -Alkalifielen : organismen die leven bij een pH gelijk of hoger dan 9. -Halofielen : organismen die een concentratie van 2M (NaCl) zout dulden om te groeien. -Hyperthermofielen : organismen die weerstaan aan temperaturen tussen 80 en 120°C.(Hydrothermische systemen) -Piezofielen : organismen die optimaal leven bij hoge hydrostatische druk. -Radioresistente organismen : organismen die weerstaan aan hoge dosissen ioniserende straling (UV,nucleaire straling). -Xerofielen : organismen die leven in extremen droge omgeving (woestijnen).
Het bestaan op aarde van extremofiele organismen geeft argumenten aan de astrobiologie. --------------------------------------------------------------------------------------------- EXOPLANETEN.
Er is een zeer intense activiteit te bespeuren op het gebied van de studie van de exoplaneten.Een prachtige illustratie hiervan is verschenen in: Natuur,Wetenschap en Techniek,Nl,Wetenschappelijke bibliotheek 88. F.Casoli,T.Encrenaz : "Exoplaneten : Op zoek naar leven buiten ons zonnestelsel."2007 Recent werd melding gemaakt van het bestaan van een planeet die veelbelovend is voor een mogelijke speurtocht naar buitenaards leven.Er staat nog weinig vast over deze planeet die gesitueerd is in de nabijheid van de ster Gliese 581,een van de sterren die het dichtst bij de zon gelegen zijn (20,5 lichtjaar : een peulschil op astronomisch gebied !)Gliese581 is een klein ,zwak sterretje ,een "rode reus". Mogelijk bewoonbare planeet ,Steven Stroeykens,De Standaard On Line,25.04.07. ---------------------------------------------------------------------------------------------
DE DRAKE VERGELIJKING.
Een schatting van het aantal planeten met (intelligent)(extraterrestrial) buitenaards leven kan bekomen worden met de vergelijking van Drake.Dit is in essentie een vergelijking die de waarschijnlijkheid van intelligent leven schat als het product van een aantal factoren.Men kan een volledige discussie van deze vergelijking van Drake vinden in: http://www.answers.com/topic/drake-equation?cat=technology
N = R* x <f(p)>x<n(e)>x<f(l)>x<f(i)>x<f(c)>xL
N =:aantal beschavingen in onze galaxie met wie we kunnen hopen te communiceren. R*=gemiddelde snelheid van de sterrenvorming in onze galaxie (10/jaar gedurende het leven van de galaxie(gemiddeld). <f(p)>=de fractie van deze sterren die planeten bezitten (0,5) (de helft van alle sterren zullen planeten hebben). n(e)=gemiddeld aantal planeten per ster die mogelijk leven bevatten. (2) (2 planeten per ster). <f(l)>=de fractie van n(e) die op een zeker punt leven vertoont;(1)(100% van de planeten zullen leven bevatten). <f(i)>=fractie ven <f(l)> die effectief intelligent leven bevat;(0.01)(1% van <f(l)> waar leven bestaat). <f(c)>=fractie van de beschavingen die de technologie bezit om hun bestaan in de ruimte bekend te maken.(0.01)(1% van <f(i)> dat signalen kan zenden). L = Tijdsduur van dergelijke beschavingen om signalen van hun bestaan te sturen. (10.000 jaren)(tijdspanne van het bestaan van een beschaving).
Dit geeft voor N de waarde 10 ! !
Alhoewel de benadering in deze vergelijking rationeel lijkt is het weinig waarschijnlijk dat de foutenmlimiet aanvaardbaar klein zal zijn.Interessant te melden is het zogenaamd Fermi paradox ,daarmee wordt gesuggereerd dat,als intelligent leven in het Universum gewoon zou zijn,te verwachten zou zijn dat er tekenen ervan reeds opgespoord waren.Dit alles valt onder projecten zoals SETI. (Search for Extraterrestrial Intelligence). KRITIEK. Omdat er slechts een planeet gekend is met een gevorderde levensvorm zien sommige critici de vergelijlking van Drake als onbetrouwbaar.Nochtans,op basis van ervaring op aarde,zien sommige wetenschappers intelligent leven op andere planeten minstens aanvaardbaar.De vergelijking van Drake is wel gebaseerd op speculatie maar heeft toch als voordeel een dialoog tussen diverse wetenschappelijlke richtingen te stimuleren en het zoeken naar experimentele bevestiging te motiveren.
SLOT.
In de USA heeft G.W.BUSH voor 2007 een reductie voor onderzoek in astrobiologie met 50% gereduceerd.Er is hiertegen een felle reactie gekomen zoals blijkt uit het citaat van Hiroshi Ohmoto ,directeur van het Astrobiology Research Center in Pennsylvania.Dit citaat volgt hier als slot van dit gedeelte.
"ASTROBIOLOGY IS THE REASON WE GO INTO SPACE,TO ANSWER FUNDAMENTAL QUESTIONS ABOUT THE ORIGINS OF LIFE AND HOW IT EVOLVED ,AND WHETHER THERE ARE OTHER PLACES WHERE ORGANISMS ARE LIVING.IT IS THE WHOLE JUSTIFICATION FOR FUTURE SPACE MISSIONS."
VAN DALE GEEFT VOOR PANSPERMIE DE VOLGENDE DEFINITIE: DE HYPOTHESE VAN DE ALOMTEGENWOORDIGHEID IN HET HEELAL VAN LEVENSKIEMEN. IN ANDERE BRONNEN VINDT MEN ANALOGE DEFINITIES VAN PANSPERMIE. -DE THEORIE WAARIN MICROORGANISMEN OF BIOCHEMISCHE COMPONENTEN UIT HET HEELAL (OUTER SPACE) VERANTWOORDELIJK ZIJN VOOR DE OORSPRONG VAN HET LEVEN OP AARDE EN MISSCHIEN OP ANDERE PLAATSEN IN HET UNIVERSUM WAAR GESCHIKTE VOORWAARDEN BESTAAN. -PANSPERMIE IS DE HYPOTHESE DAT KIEMEN ("SEEDS") VAN LEVEN REEDS BESTAAN IN HET UNIVERSUM,DAT LEVEN OP AARDE ZIJN OORSPRONG HEEFT IN DEZE KIEMEN EN DAT ZE OOK LEVEN HEBBEN MOGELIJK GEMAAKT OP ANDERE BEWOONBARE PLAATSEN IN HET HEELAL. PANSPERMIE NOEMT MEN OOK "EXOGENESIS". HIERBIJ MOETEN WEL ENKELE OPMERKINGEN GEMAAKT WORDEN. EERST EN VOORAL DEFINIEERT MEN NIET WAT MEN VERSTAAT ONDER "KIEMEN" .ALS HET GAAT OVER (BIO)CHEMISCHE COMPONENTEN ZOU HET MOGELIJK ZIJN DAT ER VAN WETENSCHAPPELIJKE HOEK WEINIG TEGENSTAND ONTSTAAT. TEN TWEEDE IS HET GEBRUIK VAN HET WOORD "THEORIE" TOTAAL MISPLAATST."HYPOTHESE" IS ECHTER WEL AANVAARDBAAR.IN BIOLOGIE-2 GING MEN IN HET MILLER-UREY EXPERIMENT OP ZOEK NAAR DE MOGELIJKE VORMING OP AARDE VAN DE BOUWSTENEN DIE KONDEN DIENEN VOOR DE SYNTHESE VAN ESSENTIËLE ELEMENTEN VAN LEVENDE ORGANISMEN.MEN GING DAARIN NIET VERDER IN OVER DE OORSPRONG VAN DE MATERIE WAARUIT DEZE BOUWSTENEN WERDEN GEMAAKT.ALLES WERD GEZIEN IN HET KADER VAN DE "ABIOGENESE".IN DIT KADER IS HET OOK INTERESSANT DE GEGEVENS OVER PANSPERMIE ONDER DE LOUPE DE NEMEN.WELKE OORSPRONG VAN HET LEVEN DENKT MEN DAARIN TE VINDEN EN HOE BETROUWBAAR IS DE PANSPERMIE ALS HYPOTHESE ? ENKELE WOORDEN KRITIEK ZIJN DAN OOK NIET MISPLAATST.TENSLOTTE WORDT DE BIJDRAGE VAN FRED HOYLE TOT "PANSPERMIE" KORT BESCHREVEN. __________________________________________________________
2-PANSPERMIE.
Panspermie kan gesitueerd worden in de interstellaire ruimte maar ook in de interplanetaire ruimte (tussen en op de planeten van een zelfde zonnestelsel). Er zijn tot nu toe geen enkele dwingende aanwijzingen pro of contra.Gegeven de hinderpalen voor overleving en transport in de ruimte acht de meerderheid van de geïnteresseerden panspermie als onwaarschijnlijk-meer in het bijzonder in de interstellaire ruimte.Panspermie geeft ook geen uitleg voor de vorming van deze "kiemen" tenzij dat er de tijdspanne en de omgeving drastisch uitgebreid worden ! Men verplaatst enkel de oorsprong van het leven in de tijd.
2.1-EVIDENTIE VOOR DE PANSPERMIE HYPOTHESE.
Het is wel interessant na te gaan op welke evidentie de adepten van de panspermie zich baseren om hun visie kracht bij te zetten.De panspermie hypothese blijft hoe dan ook uiterst moeilijk te testen en blijft daarom voor een groot gedeelte beperkt tot "science fiction" en quasi-godsdienstige kringen (o.a.creationisme en intelligent design).Er zijn echter wel enkele aspecten van de exogenese die aandacht verdienen.Om de evidentie te bewijzen beroept men zich op een reeks feiten die allen niet bewezen zijn en waarover grote twijfel bestaat.Hier volgen enkele voorbeelden ter illustratie. -De fossielen in het Precambrium die als bewijs zouden dienen dat het leven op aarde kort na haar vorming zouden verschenen zijn.Dit is zeker een zeer zwak argument voor panspermie. Andere feiten gaan in dezelfde richting en missen soms alle geloofwaardigheid.Enkel de impact van meteorieten afkomstig van Mars geniet geloofwaardigheid zoals verder zal besproken worden.(2.3) -De evidentie van het bestaan van extremofiele organismen (bacteriën en archaea) suggereert dat leven bestand kan zijn tegen zeer ruwe omstandigheden en kunnen een mogelijkheid bieden voor leven afkomstig uit het heelal maar meer niet.Dit is ook een zwak of op zijn minst onrechtstreeks argument voor panspermie.
KORT SAMENGEVAT LIJKT DE ABIOGENESE DE MEEST PLAUSIBELE OORSPRONG VOOR HET ONTSTAAN VAN DE BOUWSTENEN VAN LEVEN,DE NODIGE ELEMENTEN ZOUDEN EVENTUEEL WEL AFKOMSTIG KUNNEN ZIJN VAN DE RUIMTE VIA IMPACTEN VAN KOMETEN.
2.2-KRITIEK OP PANSPERMIE EN EXOGENESIS.
-Leven zoals wij die kennen vereist koolstof ,stikstof en zuurstof in geschikte hoeveelheden die enkel als de vereiste voorwaarden aanwezig zijn chemische reacties kunnen aangaan.Deze voorwaarden zijn niet wijd verspreid in het heelal. Er is een tijdslimiet die afhankelijk is van de sterren evolutie en van de temperatuur in de sterren en in de ruimte.Dit limiteert de panspermie mogelijkheden tot sommige planetaire omgevingen. -De ruimte is schadelijk voor het leven wegens de blootstelling aan straling (kosmische stralen en radioactiviteit...) en aan zonnewind.Omgevingen zoals in meteorieten en kometen zouden aan deze gevaren kunnen ontsnappen. -Bacteriën zouden de enorme hitte en krachten bij de botsing met de aarde niet overleven maar zouden in het binnenste van meteorieten beschermd kunnen worden.Hier is er wel stof tot discussie en tot de uitbreiding van de abiogenese tot sommige gepriviligeerde buitenaarse omgevingen.Een meer diepgaande discussie van deze materie kan gevonden worden in: http://www.answers.com/topic/panspermia?cat=technology
2.3-MARS,PANSPERMIA AND THE ORIGIN OF LIFE .WHERE DID ALL BEGIN ? J.Kirschvink,B.P.Weiss. http://paleo-electronica.org/paleo/2001_2/editor/Mars.htm
Zeer recent werden in deze publicatie de gegevens omtrent de studie van de Mars meteoriet ALH84001 beschreven.Een grondige analyse ervan leidt tot de conclusie dat leven uit Mars via meteorieten op de aarde zou kunnen aangekomen zijn.Dit is echter een zeer limiterende visie over panspermie want dan moet men nog de oorsprong van de organismen op Mars uitleggen.In dit perspectief zou dus wel een mogelijkheid bestaan om leven op aarde uit de interplanetaire ruimte te aanvaarden.Meer diepgaand onderzoek is echter wel vereist en vooruitgang zou kunnen komen door de geplande satelliet missies naar Mars in de volgende jaren. Dit is echter nog ver verwijderd van wat de adepten van de Panspermie suggereren.
3- FRED HOYLE.
Fred Hoyle (1915-2001) was een engelse sterrenkundige,geboren op 24 juni 1915 in Bingley/Bradford (Yorkshire) en gestorven op 20 augustus 2001 in Bournemouth (Dorset).Hij studeerde in Cambridge waar hij later in 1958 sterrenkunde leraar werd.Hij is vooral bekend door zijn werk in de kosmologie.Zijn theorie van de "Steady State" werd later verworpen omdat ze niet in overeenstemming was met de toen bewezen stand van de kennis in de astronomie zoals de achtergondstraling en de de ontdekking van de quasars en supernovae .Het enige wat overbleef was de benaming "Big Bang" waarmee hij,schertsend,de toenmalige theorie van de oorsprong van het heelal verwierp.Hij is wel zeer bekend geworden door zijn boek "The frontiers of astronomy."(1955) dat op de wetenschappers in de jaren 50 veel indruk heeft gemaakt.Fred Hoyle heeft nooit zijn ongelijk kunnen aanvaarden zoals een echte wetenschapper betaamt als zijn voorstelling niet in overeenstemming te brengen is met de erkende stand van zaken.Fred Hoyle geraakte daardoor op de achtergrond en is steeds een "iconoclast" gebleven zoals ook zal blijken in zijn visie over de evolutie.Fred Hoyle heeft wel zeer baanbrekend werk verricht op het gebied van de evolutie van de sterren en van de nucleosynthese in 1946.Hij werd echter over het hoofd gezien bij de toekenning van de Nobel prijs Fysica (astrofysica) in 1983.Deze prijs ging toen naar zijn medewerker William Alfred Fowler en S.Chandrasekhar.Dit was wel niet zeer fair maar hij moest wel de schuld bij hem zoeken en in zijn dwarse visies over alles en nog wat. Het is hier echter zijn visie over panspermie die in aanmerking komt.
In 1976 formuleerde Hoyle en Wickramasinghe de hypothese dat microorganismen of biochemische derivaten uit de ruimte verantwoordelijk waren voor het leven op aarde en misschien ook op andere plaatsen in het Universum.Dit was de start van de "Panspermie".Fred Hoyle maakte dikwijls zeer rare en controverisiële uitspraken o.a. over de oorsprong van epidemieën op aarde.Zijn gedachten op dit gebied werden meestal gezien als fantazieën door de meeste wetenschappers.In verband met de evolutie theorie van Darwin schreef Fred Hoyle: -"We owe our existence to another intelligence which created a structure of life as part of a deliberate plan." -"A common sense interpretation of the facts suggests that a super intellect has monkeyed with physics ,as well as with chemistry and biology,and that there are no blind forces worth speaking about in nature...."
Als dit geen pleidooi is voor "Intelligent Design" avant la lettre ! ! ! De adepten van ID lieten de kans niet liggen om van Fred Hoyle hun coryfee te maken.
Als besluit mogen wij stellen dat Fred Hoyle een uitstekende wetenschapper was maar dat hij op sommige gebieden (astronomie-"steady state";biologie-panspermie) volledig verkeerde wegen insloeg en zijn ongelijk nooit wilde erkennen.Gelukkig is de nucleosynthese en de evolutie van de sterren hem zeer veel dankbaar.Hij genoot wel het voordeel van een rechtschapen man te zijn en werd o.a.in de engelse wetenschap gewaardeerd door zijn benoeming tot "Fellow of the Royal Society" in 1957.
PS. Over zijn link met "Intelligent design" en de wetenschappelijke weerlegging ervan ,zie:"Fred Hoyle's The Intelligent Universe.A summary and review." G.Korthof 1999+2006.
Het is beter dit onderwerp hier af te sluiten en te verwijzen naar volgende berichten over exobiologie,astrobiologie en extremofielen. -------------------------------------------------------------------------------------------
ADDENDUM- ASTROCHEMIE.
In het voorgaand bericht werd verwezen naar de mogelijkheden die uit de ruimte zouden bestaan om bepaalde bouwstenen die het ontstaan van het leven op aarde kunnen helpen verklaren.Sluitende argumenten werden nog niet gevonden maar gedurende de laatste jaren is er een overvloed aan experimentele gegevens bekend geraakt.Zoals in iedere vak van de natuurwetenschappen zijn hier ook de vooruitgangen in de meet technieken van doorslaggevende betekenis geweest,vooral op het gebied van de spectrometrie en van de radioastronomie Dit heeft aanleiding gegeven tot een nieuw onderzoekdomein die men specifiek :"Astrochemie" gaat noemen.
"De ruimte als reageerbuis." Natuur,Wetenschap en Techniek oktober 2008, bl.40 (E.Meulenbroek). "Tot grote verbazing van astronomen en chemici bleken er losse moleculen door de zwarte ruimte te zweven.Inmiddels begint duidelijk te worden hoe er tussen de sterren zelfs complexe moleculen kunnen ontstaan die leven op aarde mogelijk maken."
(Laboratorium voor astrofysica,Leids Sterrewacht,Nl)
-"We bootsen hier de omstandigheden na die voorkomen in de ruimte tussen de sterren om de chemie die daar plaats vindt te leren begrijpen." -"Onderzoek naar complexe moleculen in de ruimte kan namelijk een tipje van de sluier oplichten over het ontstaan van het leven op aarde en elders in het heelal " (Harold Linnartz).
In 1937 werd de eerste molecule gevonden,het radicaal CH*.Sindsdien zijn er nog veel meer moleculen aangetroffen via spectroscopische en vooral radio-astronomische waarnemingen.De teller staat inmiddels op 154 stoffen.Sinds de jaren 70 vermoeden de wetenschappers dat stofdeeltjes (silicium- en koolstof houdende korreltjes van een fractie van 1 micrometer) een rol spelen als katalysator.Metingen met het Infrarood Space Observatory van ESA,de Very Large Telescope in Chili en de Infrarood-telescoop Spitzer van NASA bevestigen dat de stofdeeltjes inderdaad bestaan. Niet alleen in ruimtewolken vindt chemie plaats ,ook in de schijven rond sterren die uit de dichte wolken ontstaan gebeurt van alles.(protoplanetaire schijven). (Ewine van Dishoeck,Astrofysica,Leiden) -"Acetyleen en waterstof cyanide, in combinatie met water ,zijn elementaire bouwstenen voor DNA en aminozuren.Deze organische moleculen kunnen op planeten terecht komen en een bijdrage leveren aan het ontstaan van het leven."
Stukjes planetoïden komen zo af en toe als meteorieten aan op aarde.In meteorieten zitten veel verschillende moleculen die nodig zijn voor het ontstaan van leven.Kant en klaar aminozuren,nucleobasen,bouwstenen van DNA en RNA werden gevonden in de Murchison-meteoriet,inderdaad afkomstig van buiten de aarde (1969-Australïe).
-"Nucleobasen zouden ook uit de ruimte kunnen ontstaan ,maar we weten dat ze erg gevoelig zijn voor afbraak door de daar aanwezige UV straling.Binnenin de planetoïden zijn ze daartegen beschermd.Daar kunnen ze dus gemakkelijk ontstaan en stabiel blijven."(Zita Martins : Imperial College ,London).
De hamvraag is natuurlijk: hebben die moleculen uit de ruimte ook gezorgd voor het ontstaan van leven op aarde?Aan het ene uiterste staan onderzoekers die menen dat de natuur met een nagenoeg lege scheikunde-bouwdoos begon aan het maken van leven;aan de andere uiterste staan aanhangers van de zogeheten "panspermie" -theorie die denken dat het leven in de vorm van kant en klare microben op aarde is neergedwarreld.
Harold Linnatrz.-"Een deel van de moleculen uit de ruimte komt terecht op de planeet.Daar kunnen ze een bijdrage leveren aan het ontstaan van het leven.Het is een goede basis voor de chemie op een planeet.Maar het huidige begrip van astrochemie en het ontstaan van het leven ...daar zit nog een lichtjaar tussen ! ".
Zita Martins.-"We weten natuurlijk niet precies welke bijdrage buitenaards materiaal heeft gespeeld bij het ontstaan van het leven maar het was zeker belangrijk.Zo'n 4,5 tot 3,8 miljard jaar geleden was het laatste zware "bombardement" (periode van heftige meteorieten inslag).Toen is er veel materiaal uit de ruimte op aarde gekomen en dat kan een grote invloed hebben gehad op het ontstaan van het leven,wat vlak na het "bombardement" gebeurde !."
De zoektocht naar de bijzondere chemie in de ruimte gaat verder.De aanvankelijke verbazing van astronomen en chemici maakt plaats voor fascinatie voor de complexe moleculen die daar blijken te zijn ! . .
"LIFE IS AN OBLIGATORY MANIFESTATION OF THE COMBINATORIAL PROPERTIES OF MATTER."C.de DUVE. "LIFE IS VERY MUCH CONSTRAINED BY ITS CHEMISTRY,WHICH WAS ITSELF RULED BY DETERMINISTIC FACTORS."C.de DUVE "NO VITAL FORCES,ONLY CHEMICAL BONDS UNDERLIE LIFE." L.PAULING "THE MODERN DEFINITION OF ABIOGENESIS IS CONCERNED WITH THE FORMATION OF THE EARLIEST FORMS OF LIFE ON EARTH FROM PRIMORDIAL CHEMICALS." ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 1-STANLEY LLOYD MILLER. (1930-2007).
Stanley Miller werd in Oakland (California,USA) op 7 maart 1930 geboren.Hij was een scheikundige die ook als bioloog bekend staat voor zijn studie over de oorsprong van het leven.Tijdens zijn studiejaren belandde hij aan de Universiteit van Chicago waar hij werkte onder de leiding van Harold Urey.In de periode rond 1950 was de studie van de scheikundige vorming van de prebiotische bouwstenen die later moeten dienen voor de synthese van de belangrijkste moleculen van de levende organismen,de proteïnen en de nucleïnezuren,aan de orde.Het was dan ook niet verwonderlijk dat zijn onderzoek in Chicago daaraan gewijd werd.In 1953 publiceerde hij zijn resultaten in een beroemd werk:"A Production of Amino Acids Under Possible Earth Conditions."Deze publicatie maakte zeer grote indruk op de scheikundige wereld in 1953 (dit was ook het geval voor de opsteller van dit bericht in 1953 die toen zijn scheikundige studie volbracht) verder was Stanley Miller een echte tijdsgenoot (°1930) en hij volgde een bijna parallele loopbaan).Stanley Miller maakte toen bekend wat sindsdien steeds als het "Miller-Urey Experiment" genoemd werd.
2-HET MILLER-UREY EXPERIMENT.
De wetenschappers gingen tijdens deze periode ervan uit dat de essentiële bouwstenen voor de latere verschijning van het leven op aarde afkomstig moesten zijn van niet-levende materie.Dit noemt men zeer algemeen de ABIOGENESE. (Spontane generatie van leven uitgaande van levenloze materie-non biological origin).Er zijn verschillende hypothesen om deze abiogenese te verklaren waaronder de werken van Miller en Urey vallen.De initiatoren van deze denkrichting waren A.I.Oparin en J.B.S.Haldane in de jaren 30 van de 20e eeuw.De bouwstenen zouden ontstaan zijn in de "oersoep" (=primordial soup). Deze "primordial soup" is een vloeistof rijk aan organische componenten die onder geschikte omstandigheden tot de verschijning en de uitbreiding van levende organismen kan leiden.De oersoep (primodial sea or ocean) was aanwezig in de allervroegste periode van de geschiedenis van de aarde en bestond vanaf het begin van het precambrium en duurde tot het heel vroeg paleozoïcum. Het Miller-Urey experiment is een simulatie van de hypothetische voorwaarden die op de aarde toen heersten.Uiteraard moesten de onderzoekers uitgaan van de toen meest aanvaardbare premissen.De ingredienten van het experiment waren water,methaan,ammoniak en waterstof (deze drie laatsten in analogie met wat er op Jupiter en Saturnus aanwezig is).Water werd tot verdampingstemperatuur gebracht en het geheel werd onderworpen aan elektrische ontladingen onder hoogspanning (analoog met bliksems in een atmosfeer vol met waterdamp) en aan intens UV licht.Het experiment werd continu uitgevoerd gedurende een week.Daarna stelden de onderzoekers vast dat 10 tot 15% van de koolstof in het systeem onder de vorm van organische moleculen teruggevonden werd.2% van de koolstof vormde aminozuren ,13 van de 22 die dienen voor de synthese van proteInen.Van deze aminozuren was glycine het meest aanwezig.Naast aminozuren werden ook suikers,lipiden (vetten) en sommige voorlopers van nucleÏnezuren gevonden.Dit was op zich een markante vaststelling.Zo zijn de aminozuren de basiselementen voor de bouw van de proteïnen en de voorlopers van de nucleïnezuren de basiselemeneten van wat later RNA en DNA zou worden.Het experiment van Miller en Urey werd toen zeer kritisch geanalyseerd en,om enkele varianten te onderzoeken,werden diverse andere voorwaarden voor het experiment aangenomen.Wat er ook van zij,het bleek duidelijk dat in de oersoep de voorwaarden aanwezig waren om uit niet-levende materie essentiële bouwstenen van het leven aan te treffen. De experimenten van Miller en Urey zijn niet de enige pisten voor abiogenese. Andere richtingen werden ook bestudeerd en zullen verder beschreven worden (bv.panspermia en klei hypothese).Buiten het feit dat het bestaan van het leven een triviale waarneming is,kan men moeilijk de abiogenese bewijzen en falsifieren.Daarom is de hypothese onderworpen aan kritiek zowel in de wetenschappelijke als in de niet-wetenschappelijke kringen.Niet-falsifieerbaar betekent ,in de zin van Karl Popper,dat de abiogenese geen theorie is maar een eventueel aanvaarbare hypothese.Het onderzoek gaat echter nu nog verder. Er zijn sommige aanwijzingen dat de oorsponkelijke atmosfeer van de aarde minder reducerend was dan gepostuleerd door Miller en Urey.Als resultaat van belangrijke vulkaanuitbarstingen ,zowat 4 miljard jaar geleden,kwam CO2 ,stikstof,waterstofsulfide en zwaveldioxide in de atmosfeer.De incorporatie van deze gassen in een Miller-Urey experiment leverde meerdere diverse moleculen.Het gaat echter steeds in de zin van de abiogenese zoals bij de oorspronkelijke Miller-Urey versie.Enkel de aanwezigheid van zuurstof zou nadelig kunnen zijn maar dit gas was er toen enkel in zeer beperkte mate aanwezig.Rond deze problematiek van zuurstof is er toen controverse ontstaan.
Een ander experiment in de geest van Miller en Urey werd uitgevoerd door Joan Oro i Florensa ,een spaans-catalaans biochemicus (1923-2004).Een van zijn belangrijkste bijdragen was het aantonen van de prebiotische synthese van de nucleïne base -adenine-,een sleutelelement voor de bouw van de nucleïnezuren,uitgaande van waterstof cyanide ( blauwzuur).Hij vond ook dat aminozuren konden gevormd worden uitgaande van blauwzuur,ammoniak en water.J.Oro was de eerste wetenschapper die de hypothese formuleerde dat de organische moleculen voor de prebiotische synthese in de heel vroege atmosfeer van de aarde door de inslag van kometen werd aangebracht(1961).Water als essentieel element voor het leven op aarde zou ook via kometen geleverd worden.Deze visie over de rol van de kometen wordt nu algemeen aanvaard. ---------------------------------------------------------------------------------------------------
4-KRITIEK VAN DE ABIOGENESE.[HUBERT P.YOCKEY]
Hubert P.Yockey (°1916) is een fysicus en een informatie theoreticus.Hij bestudeerde de implicatie van de informatie theorie in de biologie.Hij is zeer kritisch ten overstaan van de oersoep theorie voor de oorsprong van het leven en poneert dat de oorsprong van het leven een vraagstuk is dat op wetenschappelijke wijze onoplosbaar is.Het is niet te verwonderen dat dergelijke uitspraak gretig door de creationisten en door de adepten van "Intelligent design" overgenomen werd om hun visie te staven.Helemaal ten onrechte zoals Yockey aantoonde.Hij was zelf helemaal geen "creationist" en weerlegde volledig alle beweringen uit deze richtingen. -----------------------------------------------------------------------------------------------------
