11 December 2017

Een onverwacht fascinerende en leerzame wetenschappelijke geschiedenis van sex en voorplanting. The Seeds of Life van Edward Dolnick

Volken van alle tijden en culturen kennen het verband tussen sex en zwangerschap. Een uitzondering is het volk Trobianders, een volk dat op de Kiriwina eilanden ten Oosten van Nieuw Guinea woont. Ze geloven dat een vrouw zwanger wordt door de geest van een voorouder en hebben gezien vanuit hun visie kloppende verklaringen voor sex en de rol van de man. 
Een andere uitzondering zou je het christelijke geloof kunnen noemen: "Behold, a virgin shall conceive and bear a Son" [Bijbel]. De overbekende tekst over de 'maagd' Maria die een zoon baarde. Dit is om biologisch redenen onmogelijk omdat een maagd niet zwanger kan worden en al helemaal niet van een zoon. Omdat Maria 'bevrucht' is door de 'Heilige Geest' is dit wonderlijk verhaal vergelijkbaar met dat van de Trobianders. Hopelijk zagen toenmalige gelovigen en zien hedendaagse christenen deze gebeurtenis als een 'eenmalige uitzondering' [1].
Onan and Tamar painting by Alexandre Cabanel (1892)
De ervaringsregel was: geen zwangerschap zonder seks. Dat bewijst bijvoorbeeld het verhaal van Onan in Genesis. Over Onan werd geschreven dat hij coitus interruptus of masturbatie ('onanie'!) [2] toepaste met de bedoeling zwangerschap te voorkomen. Dus, het moest toen algemeen bekend zijn dat vaginale seks nodig is om zwangerschap te veroorzaken, anders zou de Onan-methode onbegrijpelijk zijn geweest. Het positieve verband tussen sex en zwangerschap blijkt uit het verhaal van koning David en Betseba. Men begreep toen dat een zwangere vrouw binnen 9 maanden daarvoor tenminste één keer sex gehad moet hebben met een man, en als haar man een jaar of meer van huis was, moet ze dus vreemd gegaan zijn.

Waarom deze verhalen? De aanleiding is het voortreffelijke boek van Edward Dolnick (2017) The Seeds of Life: From Aristotle to da Vinci, from Sharks' Teeth to Frogs' Pants, the Long and Strange Quest to Discover Where Babies Come From.

Edward Dolnick (2017) The Seeds of Life

Het boek staat boordevol verrassende inzichten over hoe men in de loop der eeuwen heeft 'geworsteld' met verklaringen over voortplanting. Er is zoveel over te vertellen dat ik het niet in één blog gestopt krijg. Er komt dus nog een tweede deel. 

Enige lessen die we kunnen leren uit het boek: de grootste wetenschappers zoals Hippocrates, Aristoteles, Leonardo da Vinci konden het raadsel niet oplossen. Da Vinci is bekend om zijn zeer gedetailleerde anatomische tekeningen van bijv. een vrouwenlichaam, maar niet algemeen bekend is dat het ovarium ontbrak (!) en hij tekende hij een niet bestaande verbinding (!) tussen de baarmoeder en de tepels. Ook achteraf lijkt mij dat onvergefelijk. Hij werd op dit punt beïnvloed door het medisch dogma van zijn tijd en tekende het zonder het gezien te hebben. Ondanks zijn genialiteit had hij ook niet door dat het hart een pomp was.

De beroemde anatoom Andreas Vesalius kon het onderzoek naar voortplanting ook niet verder brengen. William Harvey (ontdekker van de bloedsomloop) volgde Aristoteles (!) die meende dat mannelijke zaad equivalent was met vrouwelijk menstruatiebloed. Maar waar menstruatiebloed goed voor was, was onduidelijk. Allemaal fascinerende redeneringen! Harvey deed veel anatomisch onderzoek, en is de auteur van de beroemde stelling Ex ovo ominia (All life comes from an egg), maar hij had nog nooit een eicel gezien (dat is ook lastig!), en miskende de rol van ovariums en geloofde dat eicellen in de uterus ontstonden. Je verwacht het gewoon niet van zijn groot wetenschapper.

Harvey faalde op het eind, hij gaf het eerlijk toe, hoewel hij enige vooruitgang had geboekt. De Nederlandse anatoom Reinier de Graaf beschreef de vrouwelijke follikels als het orgaan dat eicellen produceerde. Maar een eicel is nauwelijks met het blote oog te zien, hij postuleerde dat daar eicellen in moesten zitten. Hij was de eerste die dat claimde. Hij moest vele vooroordelen overwinnen. Maar de exacte rol van mannelijk zaad bleef onduidelijk. Hij kon geen zaad terugvinden in het lichaam van pas bevruchte dieren. Wat gebeurde er met het zaad? Waar bleef het? [4]

Les 1 is dus: vooruitgang in kennis is keihard werken en vele mislukkingen en doodlopende straten incasseren! [5].

Waarom konden topwetenschappers in de 17e eeuw het raadsel van de voortplanting niet oplossen? Mannelijke voortplantingsorganen zijn makkelijk zichtbaar aan de buitenkant van het lichaam, penis en zaadballen hangen buiten het lichaam, vrouwelijk reproductieve organen ovarium en baarmoeder zijn verstopt in het lichaam, onzichtbaar. En als je moeilijk aan lijken kan komen vanwege het verbod mensenlijken open te snijden, schiet het ook niet echt op. In in die tijd waren er nog geen microscopen. Dus eicellen en sperma waren niet te zien. Vandaar onbewijsbare theorieën en mythes.

Les 2:
Wat me opvalt is hoe veel tijd geleerden inruimden voor kritiek, zeg maar uitschelden, van concurrenten en hun opvattingen. In plaats van helder feiten vast te stellen en onzekerheden, en een programma opstellen wat er nog onderzocht moest worden. Dit geldt ook voor Leeuwenhoek.

Les 3:
Antonie van Leeuwenhoek (wiki pagina bevat geen afbeelding van sperma!) zag als eerste bewegende, levende spermatozoa in zijn microscoop, MAAR: interpreteerde ze als microscopisch kleine diertjes. Hij had die hij ook in allerlei lichaamsvloeistoffen gezien. En dat ze géén rol speelden in de voortplanting! Op de een of andere manier doet de 'zaadvloeistof' al het werk. Later gaf hij ze een beslissende rol in de voortplanting. Toen 'zag' hij zelfs hoofdjes, etc. in de spermatozoa (dus kleine mensjes!). En hij ging nog verder: een mens ontstaat uitsluitend uit spermatozoa. Een eicel heeft er niets mee te maken! [4]


Salpingoeca rosetta (simpelste eukaryoot)
Dat van Leeuwenhoek spermatozoa voor diertjes aanzag is niet zo verwonderlijk als je bovenstaande foto van een simpele eukaryoot ziet. Lijkt sprekend op spermatozoa! Het woord spermato-zoa betekent letterlijk sperma diertjes.


Noten

  1. Maar christenen zijn ook goed in inconsistent denken: een uitzondering maken op een fundamentele biologische wetmatigheid? Dan snap je uiteindelijk toch niet hoe biologie werkt.
  2. Natuurlijk niet meer te achterhalen wat hij het precies deed!
  3. Edward Dolnick (2017) The Seeds of Life: From Aristotle to da Vinci, from Sharks' Teeth to Frogs' Pants, the Long and Strange Quest to Discover Where Babies Come From. Basic Books. (ebook)
  4. Het woord zaad (Engels semen) is misleidend. Want het is niet vergelijkbaar met zaad van een plant of boom die je in de grond stopt en er komt een nieuwe plant of boom uit. Dat 'zaad' is een embryo. Die vergelijking met mannelijke zaad gaat mank omdat de vrouw geen akker is, ze voedt het embryo weliswaar, dat is de enige overeenkomst. Zoals we nu weten draagt ze genetisch 50% bij aan het kind. Ook is het gebruik van het woord 'sperma' (Engels: sperm) vóór de ontdekking van van Leeuwenhoek onjuist omdat dat woord een spermacel impliceert en dat er cellen in de zaadvloeistof zaten kon men toen niet weten!
  5. Daarom is het nonsense om dingen te beweren als "Ben Hobrink betoogt dat de Bijbel z’n tijd 3500 jaar vooruit was." (blog René Franzen) 

25 November 2017

Robbert Dijkgraaf: alles wat je wilde weten over symmetrie binnen 50 minuten. DWDD University.

Robbert dijkgraaf: normaal (midden),
zijn Rechter kant dubbel (Links), zijn L-kant dubbel (R)
vooral de asymmetrische mond veroorzaakte verschil!
Vrijdagavond 24 november 2017 direct na het 8 uur journaal gaf Robbert Dijkgraaf al weer zijn 7e DWDD University college, dit keer over symmetrie. In een hoog tempo kwam werkelijk (bijna) alles voorbij: symmetrisch tuin, binnenhuis, en steden ontwerpen, Kepler-sneeuwvlok, zeester, radiolaria, griepvirus, appel, kaki, bijenraat, kippengaas, piramides, Griekse veelhoeken, voetbal, buckyball, Laatste Avondmaal, gulden snede, zonnebloem, Nautilus schelp, rubik cube, behangpatronen, muziek, Chladni-patronen, gezichtspiegelingen (zie foto), "Links-Rechts is een afspraak, in tegenstelling onder-boven" [1], Rorschach test, kurketrekker, asymmetrische ligging inwendige organen zoals hart, lever en milt; DNA, suikers, eiwitten, aminozuren, zoetstof, softenon, zwakke kernkrachten, elementaire deeltjes van Emmy Noether.

De uitzending was live en alles verliep vlekkeloos, zonder versprekingen of mislukte experimenten en alles in een hoog tempo. De toeschouwers kregen niet de kans om zich te vervelen. Zo'n perfecte voorstelling moet een enorme voorbereiding gekost hebben van een heel team van adviseurs en technici. Soms lag het tempo zo hoog dat cameramensen er niet in slaagden een experiment goed in beeld te krijgen. Ik had graag links of verwijzingen naar literatuur of internet gehad over de onderwerpen. Dat gaat helaas niet in zo'n uitzending.
Links-draaiend DNA dat U in de spiegel ziet,
komt in geen enkel levend wezen op aarde voor
Behalve mijn behoefte naar meer details en wetenschappelijke achtergronden, kon ik hem op één onjuistheid / onvolledigheid betrappen: "Links-draaiend (left-handed) DNA zit in geen enkel levend wezen op aarde". Dijkgraaf acht het onwaarschijnlijk dat er ergens in het heelal een planeet bestaat waar het DNA naar links draait. Maar: volgens wikipedia: "At least three DNA conformations are believed to be found in nature, A-DNA, B-DNA, and Z-DNA." Rechtsdraaiend B-DNA is het meest voorkomend standaard Watson-Crick model van DNA. Z-DNA is left-handed DNA. Dit left-handed DNA is aangetoond in het menselijk chromosoom 22. Daarnaast komen er vele alternatieve synthetische DNA vormen voor. Maar goed, bij benadering had Dijkgraaf gelijk.

Wat ik verder nog moet navragen / uitzoeken: het toxische effect van softenon  zou veroorzaakt zijn door een mengsel van L- en R-draaiende moleculen. Volgens Dijkgraaf zouden alle farmaceutisch werkzame stoffen één kant uitdraaien. Maar volgens wikipedia (softenon): " in het lichaam gaat de ene enantiomeer heel snel over in de andere en ontstaat het mengsel van de S- en de R-vorm.". Maar als dat geldt voor softenon, zou het dan niet gelden voor alle geneesmiddelen?

Tenslotte, nog een leuk effect van symmetrie wat Dijkgraaf noemde en wat mooi aansluit bij mijn vorig blog over het meten van bewustzijnsgraden: perfecte symmetrie geeft informatie redundantie. Als bijvoorbeeld een bloem volledig symmetrisch is, heb je in principe veel minder informatie nodig om de bloem te specificeren dan wanneer het een onregelmatige bloemvorm zou zijn. etc. Dat moet ik verder uitdiepen. 
Is de genetische instructie van je Linker en Rechter hand (voet) hetzelfde? Maar ze zijn niet hetzelfde! Of toch wel? Ze zijn elkaars spiegelbeeld. Het is maar net hoe je ze op elkaar legt. Hoe doet het embryo dat? Eén ding is zeker: de hand zelf is niet symmetrisch. Idem: de ogen.

meisje met identieke ogen.
Deze foto is niet van Dijkgraaf, ik heb het rechter oog
(op de foto!) vervangen door kopie van het linker oog.

Het embryo hoeft niet te 'weten' wat links en rechts is, maar moet wel weten dat het spiegelbeeldige handen, voeten en ogen moet maken. Het is mogelijk dat de genetische instructies voor linker en rechter hand en oog hetzelfde zijn, maar dat de context, de omliggende cellen, bepalen of het een linker of rechter exemplaar wordt. Op die manier verklaar je waarom de oogkleur van beide ogen bijna altijd hetzelfde is en waarom handen in alle andere opzichten zo veel op elkaar lijken.

Noten

  1. Robbert Dijkgraaf: "Stel je moet iemand aan de telefoon uitleggen wat Links en Rechts is als je niet ergens aan kunt refereren. Hoe doe je dat?" Dat kan niet. Gaaf voorbeeld! Rechts is de hand waarmee je schrijft werkt niet als je niet weet met welke hand die persoon schrijft. Misschien de plaats van je hart? Maar er zijn zeldzame gevallen waar het hart rechts zit.