De Kip, de Kam en het Haar

Nee, het is geen sprookje. Het is gewoon wat genetisch onderzoek naar wat wanneer waarvandaan geëvolueerd is.

Zoals wellicht bekend is, hebben alleen zoogdieren (en het vogelbekdier...)
haren. Echter werd er onlangs online in Proceedings of the National Academy of Sciences duidelijk gemaakt dat genen die coderen voor de basis van haarbouwproteïnen ook in reptielen en vogels voorkomen. Deze ontdekkingen zouden wel eens het scenario voor de evolutie van haar kunnen gaan herschrijven, aldus de schrijvers van het artikel.

Mogelijk is het ook bekend bij de lezer dat voor onze bio building blocks aminozuren onmisbaar zijn. Keratine, een van de bestanddelen van onder andere haar en de opperhuid (epidermis), heeft vele verschillende varianten, waaronder het zogenaamde haar-keratine (dit is waar de stam van de haar uit opgebouwd is). Dit haar-keratine-gen is uniek voor zoogdieren, echter is zeer vergelijkbaar met het gen wat codeert voor klauwen en huid van vogels en sommige reptielen.

Hieruit zou geconludeerd kunnen worden dat de gemeenschappelijke voorouder van zoogdieren, reptielen en vogels een keratinesoort gecodeerd heeft, waaruit later bij zoogdieren een heel ander iets voortkwam dan bij vogles en reptielen. Nu blijft de vraag staan waar de haarfolikel vandaan komt, want dit onderdeel is bij vogels en reptielen afwezig.

Het Iberisch Schiereiland draaide in korte tijd 35 graden

Tijdens het Aptiën, een periode van ongeveer 121 tot 112 miljoen jaar geleden, draaide het tegenwoordige Spanje en Portugal zo'n 35 graden tegen de wijzers van de klok in, waardoor de Golf van Biskaje ontstond. Tevens was het tijdsbestek waarin Spanje roteerde, heel erg kort, namelijk maar zo'n 9 miljoen jaar. In de eerste paar miljoen jaar roteerde het land sneller, want de ondergrond was nog relatief warm en door de afkoeling vertraagde de draaiing ook.

In tegenstelling tot wat altijd gedacht werd, ontstonden hierdoor niet de Pyreneeën, want het draaipunt lag ten oosten van het Organyà Bekken. De Pyreneeën konden pas ontstaan nadat Iberië een flinke oostwaartse beweging maakte en daarna met een noordwaartse beweging de Pyereneeën vormde.

Belangrijk aan dit onderzoek is, dat de ontstaansgeschiedenis van de Pyreneeën en de hier gelegen bekkens beter te plaatsen zijn.

(Bron: Universiteit Utrecht)

Honderd jaar Leiden koudste plaats op aarde

Honderd jaar geleden slaagde Heike Kamerlingh Onnes er als eerste in heliumgas vloeibaar te maken. Leiden werd daarmee de koudste plaats op aarde. Donderdag 10 juli wordt met de onthulling van een borstbeeld en de opening van verschillende tentoonstellingen hierbij uitgebreid stil gestaan. 

Foto: Gerrit Jan Flim (links) en Heike Kamerlingh Onnes bij de installatie voor vloeibaar helium. Foto Leiden Institute of Physics.

Koudste plekje

Vrijdag 10 juli 1908 was een zeer middelmatige zomerdag. Het kwik kwam in De Bilt die dag niet boven de 21 graden en het egaal grijze wolkendek zal zich ook wel uitgestrekt hebben tot boven Leiden. Alles bij elkaar was het weerbericht geheel vergelijkbaar met dat van precies 100 jaar later. Aan de andere kant deed het er eigenlijk niet zo veel toe hoe koud of warm het werd. Leiden had die dag in ieder geval toch het koudste plekje dat er ooit op aarde geweest was: in het laboratorium van Heike Kamerlingh Onnes aan de Steenschuur.

Van der Waals

Kamerlingh Onnes was al sinds 1882 deelnemer aan de internationale race om de koudste temperatuur op aarde te bereiken. ‘Zijn koudeonderzoek was geen doel op zich, maar een middel om een wetenschappelijk programma dat hij had opgesteld, uit te kunnen voeren’, vertelt Dirk van Delft, hoogleraar Materieel erfgoed van de Natuurwetenschappen en directeur van Museum Boerhaave. ‘En hij was daar vanaf zijn aanstelling in Leiden onmiddellijk mee begonnen. Hij wilde de theorie van Johannes Diderik van der Waals toetsen.’ Van der Waals was in 1877 in Leiden gepromoveerd op zijn beroemd geworden verhandeling Over de continuiteit van den gas- en vloeistoftoestand. 

  

Gecontroleerde manier

Van Delft: ‘Wil je de overgang van vloeistof naar gas waarnemen en onderzoeken, dan moet je dat gas wel eerst vloeibaar zien te maken. Bovendien werk je als fysicus het liefst met eenvoudige stoffen, dus geen organische of chemische verbinding met vele soorten atomen, maar iets simpels als zuurstof of stikstof. Juist gassen bestaande uit eenvoudige moleculen worden pas bij extreem lage temperaturen vloeibaar. De overgangstemperatuur van zuurstof (-183º C) en stikstof (-196º C) was al sinds 1877 bekend. Het was voor Kamerlingh Onnes dus niet meer de sport om die gassen vloeibaar te krijgen, maar wel in grote hoeveelheden op een gecontroleerde manier, zodat je er experimenten mee kon doen.’

Joule-Thomsonkoeling

Later kwam ook waterstof (-253º C) in beeld als kandidaat om vloeibaar gemaakt te worden. Dat werd mogelijk met de zogenoemde Joule-Thomsonkoeling die in 1895 werkbaar werd. ‘De Joule-Thomsonkoeling werkt volgens het omgekeerde principe van een fietspomp’, vertelt Peter Kes, hoogleraar Experimentele natuurkunde. ‘Als je een band oppompt worden door het samenpersen van de lucht de slang en het ventiel heet. Als je nu een gas dat eerst onder hoge druk is gebracht, laat uitzetten, wordt het juist heel koud.’ Kamerlingh Onnes bouwde in het laboratorium aan de Steenschuur een fabriek waarmee volgens dit principe gassen steeds kouder gemaakt konden worden.

Absolute nulpunt

In hetzelfde jaar van de Joule-Thomsonkoeling werd voor het eerst helium op aarde aangetoond. Helium is het gas dat Kamerlingh Onnes op 10 juli 1908 met succes vloeibaar maakte. Helium heeft van alle elementen het laagste kookpunt, 4,2 Kelvin, dus ruim vier graden boven het absolute nulpunt (-273,15º C). Van Delft: ‘Kamerlingh Onnes’ doel was niet zozeer om het absolute nulpunt te bereiken, maar om stap voor stap al de gassen vloeibaar te krijgen, die hij voor zijn onderzoek wilde gebruiken. Helium was voor hem koelmiddel en onderzoeksstof tegelijk. Hij wilde de wet van de overeenstemmende toestanden van Van der Waals controleren. En hij wilde zien welke afwijkingen er eventueel optraden en aan de hand van die afwijkingen de wetten bijstellen en iets over de structuur van moleculen en hun onderlinge aantrekkingskracht te weten te komen.’

Spiraalbuis

In het apparaat van Kamerlingh Onnes liep het heliumgas door een spiraalbuis. Aan het eind van de kringloop kwam het uiteindelijk bij een soort prop uit, waar het onder hoge druk doorheen ging en expandeerde. Van Delft: ‘Dan koelt het dus een beetje af en de volgende ronde koelt het weer een beetje meer af. Als je dat maar steeds herhaalt, zakt de temperatuur naar steeds lagere waarden. Van belang daarbij is de kritische temperatuur. Die is voor ieder gas verschillend. Je moet beneden de kritische temperatuur zitten om het vloeibaar te kunnen krijgen.’ Kes: ‘De temperatuur van vloeibaar helium is 4,2 K(elvin) bij een druk van één atmosfeer. Als je die druk verlaagt door de heliumdamp weg te pompen, wordt het op zijn koudst 1,5 K. Kamerlingh Onnes haalde honderd jaar geleden 1,8 K.’

Supergeleiding

Toen Kamerlingh Onnes eenmaal vloeibaar helium had, wilde hij het ook kunnen gebruiken voor zijn experimenten. Daarvoor moest hij het zien over te hevelen naar een apart vat, met voldoende ruimte om er een te onderzoeken preparaat in te hangen. ‘Dat lukte hem in 1911’, zegt Kes. ‘Kort daarna heeft hij in een dun glazen buisje gevuld met bevroren kwik supergeleiding – het wegvallen van de elektrische weerstand in een metaal beneden een voor dat metaal karakteristieke temperatuur – ontdekt.’ De principes van de koeling met vloeibaar helium en supergeleiding worden tegenwoordig veelvuldig toegepast in onder andere MRI-scanners. Door de supergeleiding produceren de enorme elektromagneten in dat apparaat geen warmte, zodat ze kunnen worden gebruikt bij het scannen van levend weefsel.  

  

Sluitstuk

Van Delft: ‘Het vloeibaar maken van helium in 1908 was het sluitstuk van een strak doordachte en met heel veel organisatietalent doorgevoerde megaoperatie. Het stichten van de instrumentmakerschool die technische ondersteuning bood, al die activiteiten om geld los te peuteren: Kamerlingh Onnes was behalve een goed fysicus ook een uitstekend organisator. Allemaal met het doel de koudefabriek te bouwen en helium vloeibaar te maken. Toen hij dat allemaal achter de rug had, kwam de supergeleiding als een geschenk uit de hemel vallen. Enerzijds dat grote planmatige en anderzijds het doen van een totaal onverwachte ontdekking.’

Stapjes

Honderd jaar na Kamerlingh Onnes’ succes doet Leiden nog steeds mee in de race om de laagste temperatuur te bereiken. Alleen gaat het nu niet meer om stappen van hele graden Kelvin, maar om stapjes van milli- en micrograden. Kes: ‘We streven ernaar om het onderzoek de richting op te buigen dat je koude echt nodig hebt om nieuwe fenomenen te onderzoeken.’ Dirk Bouwmeester koelt met een optische methode microspiegeltjes en wil daarbij een zo laag mogelijke uitgangstemperatuur bereiken, terwijl Tjerk Oosterkamp wil gaan onderzoeken hoe eiwitten in een membraan gevouwen zitten. Om de plaats van alle moleculen te kunnen bepalen moet hij zijn experiment ook bij hele lage temperatuur uitvoeren, bij 0,1 milligraad.

(Bron: persbericht Universiteit Leiden)

Tijdens het opruimen van mijn mailbox kwam ik dit persbericht tegen. Het is in het licht van de LHC die binnenkort gestart wordt (10 september) een gedenkwaardig bericht, aangezien men bij het Cern de magneten in de deeltjesversneller afkoelt tot 1,9 Kelvin (-271,1 graden Celcius) zodat de magneten supergeleidend worden. 

Mars - Phoenix

De Phoenix is op Mars druk bezig met bodemonderzoek. Dat ondanks al het testen van te voren, toch niet alles helemaal vlekkeloos verloopt, blijkt dan maar weer.

Wat gebeurde er? Een robotarm moest Mars grond in een oven zien te krijgen. Dit zou vrij simpel moeten zijn: de robotarm schept grond op, leegt het schepje boven het klepje wat open schuift en een paar korreltjes Marsgrond in de oven laat vallen, waarna het klepje dicht gaat en de oven zijn werk gaat doen.

Helaas, de grond van Mars blijkt een stuk plakkeriger te zijn dan men dacht. De TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer) bleef steken. Althans, het klepje. Na enkele keren heen en weer gegaan te zijn bleef de boel steken. Gelukkig is het uiteindelijk goed gekomen en zit er Marsgrond in een oventje.

Dit oventje gaat dan op hoge temperatuur de grond verhitten, waardoor bepaalde stoffen zullen verdampen en er gemeten kan worden of er water in gebonden vorm aanwezig is en andere zaken, zoals kooldioxid, mineralen en andere organische stoffen, zoals methaan. Dit gebeurt met een spectrum analyse

(Bron: NASA)

Grootste en langste koffiestudie ooit

Een stevige bak koffie kan soms als redder in nood voelen. Nu blijkt uit een van de langstlopende studies rond koffiedrinken dat het je levensverwachting wel eens zeer positief zou kunnen beïnvloeden, tenminste als je er genoeg van drinkt.

De studie nam zo'n 20 jaar in beslag en in totaal werden er 129.000 mannen en vrouwen gevolgd. Het blijkt dat bij consumptie van meerdere koppen (lees: vijf tot zeven) per dag de kans op hartziekten significant afneemt (denk dan aan: hartaanvallen, ritmestoornissen of beroertes). Er is overigens wel een groot verschil tussen mannen en vrouwen. Vrouwen hebben 34% minder kans op hartfalen terwijl mannen wel 44% minder kans krijgen.

De studie staaft de hypothese dat koffie hartfalen kan remmen, misschien doordat het ontstekingsreacties aan het begin van de ziekte remt of helpt te overwinnen.

Het is echter te vroeg om te gaan juichen voordat er verklaard wordt dat het goed is om vijf tot zeven koppen per dag te drinken. Daar is toch weer meer en gerichter onderzoek voor nodig.

Men vermoedt echter en soort ontstekingsremmer in koffie. Toch blijft het zo dat veel cafeïne niet goed is voor de bloeddruk op korte termijn.

(Bron: New Scientist)

De dampkring van HD 209458 b gezien vanaf de aarde

We hebben het hier niet over de nieuwste High Definition tv, maar over een planeet die zijn baantjes draait rond ster HD 209458. De planeet die rond deze Zon-achtige ster heen draait heeft een atmosfeer en deze atmosfeer is gezien vanaf het aardoppervlak door Leidse sterrenkundigen.

Men deed de onderzoekingen met de Japanse Subaru-telescoop die te vinden is op het eiland Hawaii. Waarom is dit dan zo belangrijk? De Hubble-telescoop in de ruimte kan dat toch ook allemaal zien? Dat klopt inderdaad, alleen is de Huble-telescoop best klein in vergelijking met wat we op Aarde kunnen bouwen, alleen hebben we hier op de grond altijd last van die onhandige atmosfeer en alle verstrooiing en verstoring van dien.

De ontdekking dat een goede meting gedaan kon worden vanaf het aardoppervlak schept vele nieuwe mogelijkheden. Maar hoe deed men dat dan? Men paste een techniek toe die absorptie spectrografie heet. Men meet dan welke straling in het 150 jaar eerder uitgezonden licht niet gemeten wordt, in dit geval die van natriumatomen.

(Bron: Universiteit Leiden)

Wat nou als een vliegtuig zichzelf kon repareren…

Zo ver zijn we helaas nog niet. Men is een oplossing voor dit probleem wel op het spoor en afgekeken van de natuur natuurlijk.

De techniek is simpel: als er een klein gaatje of een scheurtje verschijnt, dan ‘bloed’ er als het ware epoxy-hars naartoe via ingebedde vaten. Zo wordt het gaatje of scheurtje gerepareerd. Als er dan ook nog een verfstof doorheen gemixt wordt, dan is de plaats van de scheur nog makkelijk terug te vinden ook en kan men eventuele grotere reparaties uitvoeren.

Deze simpele techniek, die vergelijkbaar is met hoe bij onszelf schrammen en sneetjes geheeld worden, kan mogelijk overal waar vezelversterkte polymeerstructuren (FRP) gebruikt worden, worden toegepast.

Dit klinkt allemaal vrij simpel, maar waarom blijft de kunsthars vloeibaar? De hardener en de hars zijn van elkaar gescheiden. Als de vezels bereken, lekken de hars en de hardener naar de plaats van de scheur toe, mengen daar en harden uit. Volgens de huidige onderzoekingen zou het materiaal 80 tot 90% van de sterkte terugkrijgen.

Het toevoegen van structuren van vaten aan door de mens gemaakte structuren geeft natuurlijk al snel het gevoel dat er cylon-achtige machines aankomen. Men is inderdaad al bezig met structuren waarbij het vatenstelsel continue stroomt en er dus een constante stroom is van vers reparatiemateriaal.

(Bron: Engineering and Physical Sciences Research Council)

De kleur van planten op andere planeten

Onze zoektocht naar andere planeten waar leven zou kunnen bestaan gaat onverminderd voort. Sinds 1995 zijn er al meer dan 280 exoplaneten ontdekt (planeten buiten ‘ons’ zonnestelsel). We kunnen nog niet vertellen of deze planeten ook leven zouden kunnen herbergen, maar het is slechts een kwestie van tijd voordat we daar achter komen...

Op andere planeten zouden planten rood, blauw of zelfs zwart kunnen lijken (zoals de Aarde vanuit de ruimte voor ons als groen/blauw door het leven gaat), afhankelijk van het type ster (de zon is het G-type) waar ze omheen draaien en de planten daar ook via fotosynthese energie verkrijgen.

Waarom moeten we dan misschien naar andere kleuren kijken? Dit heeft alles te maken met het spectrum wat uitgezonden wordt door de ster waar de planeet omheen draait. Als er namelijk gebruik wordt gemaakt van fotosynthese, dan klinkt het logisch dat het organisme de meest energierijke straling opneemt. In het geval op Aarde ligt de piek van het energiespectrum in het blauw-groen en toch zien de meeste planten er groen uit. Dit klinkt dus onlogisch en zo lijkt het dat planten het beste licht reflecteren. Het antwoord ligt in het feit dat fotosynthese niet afhankelijk is van de totale hoeveelheid lichtenergie, maar van de energie per foton en het aantal fotonen die het licht maken.

Blauwe fotonen hebben meer energie dan rode, maar de zon straalt meer rode uit. Planten gebruiken blauwe fotonen voor hun kwalitatieve eigenschappen, terwijl de rode worden gebruikt om hun kwantitatieve. De tussenliggende groene fotonen hebben geen van beide eigenschappen: niet de energiehoeveelheid en niet het grote aantal, dus reflecteren ze hier meer van.

Er zijn nog vele andere factoren die het invallende licht op een planeet kunnen beïnvloeden wat tot gevolg heeft dat men er niet klakkeloos vanuit kan gaan dat het spectrum wat een ster uitstraalt ook daadwerkelijk het spectrum is dat op het oppervlak terecht komt. Op Aarde is in de bovenste lagen van de atmosfeer het aantal gele fotonen het grootst (golflengen tussen de 560 en 590 nanometer). Het aantal fotonen neemt door de atmosfeer gradueel af bij langere golflengen en veel sneller bij de kortere golflengten. Het zonlicht wordt opgenomen door waterdamp, wat onder andere infrarood licht opneemt. Zuurstof laat zich vinden doordat het licht absorbeert tussen de 687 en 761 nm. Het ultraviolette licht wordt zeer sterk door ozon opgenomen (zichtbaar licht).

Doordat er zoveel wordt opgenomen door de atmosfeer, is het aantal gele fotonen wat de aarde bereikt, kleiner dat het aantal rode (rond de 685 nm). Planten hebben zich aan dit spectrum aangepast. Dat de eerste organismen die fotosynthese gebruikten, andere kleuren chlorofyl gehad zullen hebben, spreekt bijna voor zich, aangezien er eerst vrijwel geen zuurstof in de atmosfeer zat.

Er is sterk bewijs dat er al zo’n 3,4 miljard jaar geleden organismen waren die fotosynthese gebruikt zouden kunnen hebben. Deze zouden onder water begonnen zijn omdat in water makkelijk veel voedingsstoffen oplossen en dus veel biochemische reacties kan laten plaatsvinden en omdat er nog vrijwel geen ozonlaag was, water is ook een goed schild tegen UV straling. Deze eerste onderwater bacteriën absorbeerden infrarode fotonen. Deze eerste onderwaardeerbacteriën produceerden nog geen zuurstof. Pas zo’n 2,7 miljard jaar terug begonnen cyanobacteriën in de oceanen met het produceren van zuurstof. Langzaam kwam er meer zuurstof in de atmosfeer waardoor rode en bruine algen konden ontstaan. Met meer atmosfeer, werd ook ondieper water veiliger en groene algen verschenen.

Het is voor wetenschappers een aardige klus om uit te zoeken of we dus mogelijk te maken hebben met een planeet met daarop organisch leven. Maar er is een andere hele belangrijke factor voor leven. De ster waarnaast de planeet zich bevindt. Ten eerste moet de ster lang genoeg kunnen leven om complex leven te kunnen laten ontstaan. Astronomen bepalen het type ster dan ook kleur wat dan weer correspondeert met temperatuur, grootte en levensduur. Slechts enkele typen leven lang genoeg om complex leven een mogelijkheid te geven te ontstaan.

Rond een ster bevindt zich de zogenaamde ‘Goldilock’ zone. Dit is de zone waar het nog warm genoeg is voor water om vloeibaar te zijn. Bij rode dwergen staat de planeet dan mogelijk zo dicht bij, dat het moeilijk wordt om de planeet te kunnen ontdekken. En de vegetatie rond sterren met weinig straling, is die dan misschien zwart voor onze ogen omdat alle licht geabsorbeerd wordt?

Onze Aardse ervaringen kunnen we niet zomaar loslaten op andere sterren en planeten. En voor alle type sterren geldt: is het stuk land op de planeten groot genoeg om door ons waargenomen te worden? Wanneer kunnen we telescopen verwachten die zo krachtig zijn dat ze ook daadwerkelijk dingen kunnen onderscheiden? Wat voor golflengte moet gemeten worden? Uiteindelijk komt het erop neer dat de kennis van onze eigen planeet het belangrijkste is om begrip te krijgen van wat er ver weg gebeurt.

Biosignaturen:
Zuurstof + water
Ozon
Methaan
Methylchloride
Stikstofdioxide

Interessante link: www.stellarium.org

(Bron: Scientific American, April 2008)

Shape shifting om de wrijving van vliegtuigen en onderzeeërs te verminderen

Vliegtuigen of onderzeeërs zouden wel eens veel baat kunnen hebben als het oppervlak van de huid van vorm kan veranderen bij aanpassing van de snelheid. Misschien wel 50% minder wrijving. Deze truck gebeurt van nature bij doflijnen.
De chaotische lucht/waterstromen die ontstaan door turbulentie maken dat er onstabiele draaikolken ontstaan. Hierdoor neemt wrijving en weerstand toe.
Door de huid te rimpelen verdwijnen deze ongewenste effecten, waarbij de verrimpeling per snelheid verschilt.
Dolfijnen maken hun huid rimpelig, zodat water niet aan ze blijft plakken. Het zou dus ideaal zijn als we een materiaal kunnen ontwikkelen wat door gewoon op een knop te drukken kan rimpelen.
Het design werkt als volgt: een soort ‘benen’ zitten onder de huid die onder invloed van een elektrisch veld kunnen buigen of strekken, zodat er een geplooide huid ontstaat.
De plooien zijn ten hoogste 30 micrometer hoog. Het onderzoeksteam mat de stroomsnelheden heel dicht bij de huid en zag soms wel reductie in wrijving tot 50%.
Het idee om veranderde huid te gebruiken klinkt natuurlijk leuk, maar is alleen nog maar in het lab getest. Duurzaamheid en al die andere zaken die met veiligheid en dergelijke te maken hebben, zullen de komst van de huid nog wel even wat jaartjes op zich laten wachten.
Aan de andere kant is het geen probleem om de meest ideale verrimpeling uit te zoeken en daar een statische huid van te maken.

(Bron: doi 10.1088/0964-1726/17/3/035004)

Open Access Science de toekomst?

Science 2.0? Vrije toegang tot (rudimentaire) wetenschappelijke onderzoekingen maakt vooruitgang in onderzoek meer productief door de samenwerkingsmogelijkheden, aldus voorstanders van ‘Open Acces Science’.
Tegenstanders vinden juist dat het op het web zetten van voorlopige uitkomsten van onderzoek de mogelijkheden vergroten voor anderen om misbruik te maken van onderzoekingen of plagiaat te plegen en er misschien zelfs de credit voor nemen.
Ondanks de voors en tegens, beginnen de Science 2.0 sites langzaamaan uit te breiden, zoals bijvoorbeeld openwetware.org (MIT) of plosone.org.
Het Web 1.0 (als dat er al ooit geweest is) bestond voor de wetenschap vooral uit makkelijker en sneller veel informatie vergaren door zoeken. Dat zoeken werd oneindig veel vergemakkelijkt. Ik heb zelf nog het vak ‘Bibliotheekvaardigheden’ gehad in 1997 waarbij we leerden hoe we die kaartenbakken moesten gebruiken (het Siso systeem of zoiets? hmm.. ik weet het niet meer)
De afgelopen jaren zijn daar dingen als blogging, tagging en social networking bijgekomen, ook wel Web 2.0. Nu kan iedereen makkelijk online publiceren zonder (noemenswaardige) kennis van HTML of andere codes.
Om begrijpelijke redenen wordt wetenschappelijk onderzoek over het algemeen nog steeds achter gesloten deuren uitgevoerd. Maar wetenschap gebeurt niet alleen door het doen van experimenten, maar ook juist door het bediscussiëren ervan. Bekritiseren, suggesties doen, delen van ideeën en data, dat is toch ook vooral het hart van de wetenschap: fouten opsporen en voortbouwen op werk van collega’s.
Hoe ontstond Open Access Science dan? Door zogenaamde ‘lab notebooks’ online te publiceren. De wetenschapper openbaart op die manier eigenlijk de manieren van denken en werken die geleid hebben tot het uiteindelijke wetenschappelijke artikel. Zo zie je niet alleen de (als het goed is) kloppende uitkomsten, maar ook alle ongepubliceerde dingen die niet gewerkt hebben.
Het begon met openwetware.org. In 2005 begonnen biologie studenten van het MIT die via een wiki 2 verouderde websites up to date wilden brengen. Al snel werd de wiki een plek waar de studenten hun bevindingen van proeven en dergelijke gingen posten. Heel veel how-to’s eigenlijk: hoe DNA te manipuleren, hoe celculturen laten groeien, etc.
Langzaam aan kwamen er steeds meer en meer studenten, ook van buiten, die de wiki’s gingen gebruiken. De meesten belanden er gewoon via google.

Het fijne van wiki’s is dat de geschiedenis volledig wordt opgeslagen, inclusief de datum en tijd van publiceren. Op deze manier is het zelfs veiliger om op deze manier te publiceren, want iedereen kan zien wie wat wanneer gedaan heeft.

Gewelddadige Videogames zijn Verboden Vruchten

Dat verboden vruchten lekkerder zijn, is al eeuwen bekend. Zo ook bij video games. De hoogste leeftijdsindicatie is 18+ (van het PEGI rating systeem). Dit systeem zou ouders moeten waarschuwen bepaalde spellen niet te kopen en verkopers moeten waarschuwen het niet te verkopen aan jongeren.

Onderzoek aan de VU heeft aangetoond dat waar is wat iedereen eigenlijk wel wist: hoe hoger de leeftijdsrating, hoe aantrekkelijker het spel voor jongeren die onder die rating zitten.

Onderzoek onder 300 jongeren toonde aan dat jongens én meisjes van 7, 8 jaar liever naar 16+ en 18+ games grijpen dan naar games die wel voor hen geschikt bevonden worden. Met andere woorden: verbieden werkt averechts. En als ze het niet kunnen kopen, dan downloaden ze wel.

Het betreft hier dus niets nieuws, echter staat nu dan ook onomstotelijk vast dát het zo is. Met andere woorden: het zijn de ouders die bewuster moeten worden.

(Bron: Vrije Universiteit Amsterdam (PDF))

En wat mij betreft niet alleen de ouders, ik was onlangs op een basisschool waar een paar kids een soort Counterstrike online aan het spelen waren in een of andere Flash-versie met keurig alle wapens en bloed. Ik herkende uiteraard direct wat ze aan het spelen waren, dus ik zei iets in de richting van: zo, mooi aan het CS-en?
Eén van de twee jongens van 7/8 jaar draaide zich verschrikt om en zei: "sttt! niet tegen de juf zeggen hoor!"
Ok, prima, mij maakt het verder niet uit, maar wat vooral erg opvallend was, was dat deze computers midden in een aula achtige ruimte stonden en de juffen gezellig de hele tijd langs wandelden en ze het blijkbaar niet zagen! Ik vond ze al niet heel intelligent overkomen, maar dit sloeg wat mij betreft echt alles...

Dutje voor betere verwerking

Zelfs zes minuten slaap kan het geheugen een stevige boost geven. Alleen waarom is dat zo? Ten eerste is het vrij abnormaal dat wij in een lange ruk doorslapen. Bij dieren zijn korte minislaapjes juist de norm.

Waarom is het dan toch goed om kort te slapen? Aan de Universiteit van Düsseldorf hebben medewerkers laten zien dat 6 minuten power napping genoeg is om het mentaal functioneren positief te beïnvloeden.

Men deed de volgende test: leer 30 woorden binnen 2 minuten en kijk hoeveel er zijn blijven hangen na een uur. De testpersonen bleven daarna: wakker, deden een dutje van 6 minuten of een langer dutje van gemiddeld 35 minuten. Zonder slaap herinnerden de proefpersonen gemiddeld 7 woorden. Een kort hazenslaapje verhoogde dit tot ruim 8 woorden. Langer slapen, inclusief een moment van diepe slaap, deed meer dan 9 woorden onthouden worden.

Dit suggereert dat er iets gebeurt tijdens het verliezen van het bewustzijn dat herinneringen vast zet in het geheugen. Toch heeft men het vermoeden dat diepe slaap nodig is om het geheugen écht positief te beïnvloeden.

Dit is geen vrijbrief voor slaperigheid. Het ziet toch er meer naar uit dat slaperigheid het geheugen verzwakt, dan dat slaap het weer kan verbeteren. Het kan zijn dat het brein in de laatste minuten voor de slaap intreedt, 'stickers' op de onderwerpen plakt om later te verwerken.

De 'sluimerstand' van het brein is blijkbaar belangrijk om slimme dingen te doen met informatie. Kunnen nadenken wordt dus ook beïnvloed door slaapgebrek. Omgaan met nieuwe dingen en dergelijke, wordt er door beïnvloed. Dat is dus slecht nieuws voor mensen die onder vermoeide omstandigheden belangrijke beslissingen moeten nemen.

Toch is van alle functies die met slaap van doen hebben, het geheugen de enige die verklaart dat we door zo'n lange, gevaarlijke duur van buiten bewustzijn gaan. Er is overigens geen relatie aangetoont tussen hoeveel je op een dag leert en hoeveel slaap je daarna nodig hebt.

Al met al: minislaapjes kunnen dus erg handig zijn, ook tijdens je werk...

(Bron: Scientific American)

Diabetespatien meest gebaat bij maagverkleining

Maagverkleining met omlegging van een deel van de dunne darm blijkt de meest effectieve bestrijder te zijn van diabetes type 2. 70 tot 80 procent is binnen vier weken na de ingreep diabetes-vrij, zo blijkt uit Leids onderzoek.

Afvallen is de meest effectieve manier om van diabetes type 2 af te komen, echter het lukt de meesten niet om dit op eigen kracht vol te houden. Het is een misverstand om te denken dat het hier een gebrek aan wilskracht betreft. Met alle voedselprikkels om ons een is het voor velen erg moeilijk om de miljoenen jaren aan ontwikkeling te overwinnen, namelijk dat we moesten overleven snel vet te kunnen opslaan, wat nu dus resulteert in te dik worden.

Diabetes is een zeer complexe ziekte. Het heeft te maken met hoe onze hersenen en een groot aantal weefsels de vet- en suikerinname op elkaar afstemmen. Medicamenten die nu op de markt zijn grijpen slechts in op één component uit deze complexe netwerken.

Om te zorgen dat een medicijn echt werkt, zou het moeten ingrijpen op de fysiologische processen die de controle houden over onze stofwisseling. Omdat zulke medicijnen er nog niet zijn, is maagverkleining vooralsnog de meest effectieve manier om diabetes tegen te gaan. Het grootste deel van de patiënten is binnen 4 weken diabetes-vrij, terwijl er van substantiële gewichtsafname nog geen sprake is - wat ook al weer bewijst dat het een zeer complex verhaal is van vele processen.

Hoe kunnen we de epidemie van overgewicht te lijf gaan? Om nou bij iedereen die te dik is, de maag om te leggen is misschien wat rigoureus en iedereen volstoppen met stofwisselingsmedicijnen (die er nog niet zijn) is ook niet echt een optie. De omgeving veranderen is wel een optie, zeker als je beseft dat er miljarden in het promoten van voedsel gestoken worden en ook vele miljarden in het vinden van remedies tegen overgewicht. Beperk bijvoorbeeld liften en roltrappen in gebouwen of verbied het vervoer per auto in een stad…  (iets wat mij persoonlijk prettig lijkt, zeker in Amsterdam, daar passen auto’s niet echt goed, ze zijn te groot).

(Bron: Universiteit Leiden)

De Eye-Phone

Nee, we hebben het hier NIET over de iPhone maar over een applicatie op een telefoon: de Eye-Phone. Het gaat hier om software die gekoppeld kan worden aan de camera in de telefoon en in combinatie met GPS en de bewegingssensoren (nu slechts in enkele luxe modellen telefoons, binnenkort vast net zo gemeengoed als camera's) de richting kan bepalen waarin een foto genomen wordt en zo een object kan herkennen en hier informatie over geven kan.

Dat was heel wat informatie in een hele lange zin. Waar komt deze applicatie nou ineens vandaan? Het is de winnaar van de European Satellite Navigation Competition. Dit programma wordt door de ESA gesponsord.

Wat doet het? Er worden een aantal technologieën gecombineerd, namelijk satelliet navigatie (GPS en binnenkort Galileo), geavanceerde object herkenning en relevante informatie die via internet opgevraagd kan worden.

Hoe werkt het? Je ziet iets interessants terwijl je ergens loopt bijvoorbeeld. Dan neem je een foto met je mobiele telefoon (je telefototoestel, al is er wat mij betreft wel het een en ander aan te merken op die term, je zou het kunnen zien als een fototoestel op lange afstand), je selecteert het object dat je interessant vindt en de informatie over het object wordt realtime opgehaald vanaf internet.

Door de combinatie van GPS coördinaten en de hoek waarin de camera zich bevindt tijdens het maken van de foto, kan de software uitvogelen wat er 'gezien' wordt. Doordat de GPS coördinaten bekend zijn, kan de software het grootste gedeelte van de wereld uitsluiten als mogelijke zoekplaats voor het object.
Dan zijn er een X aantal objecten bekend. Deze worden dan vergeleken met de foto. Herkenning is altijd een probleem doordat software geen plaatje ziet zoals wij, maar door een contour moet herkennen wat het is. Door informatie mee te sturen over de hoek waaronder de foto genomen is, kan er uitgezocht worden wat er onder een andere hoek ongeveer hetzelfde uitziet.

Op deze manier dus mogelijk een tourist guide op je mobiel! Maar dan wel op een telefoon met een camera, hoekmeter, GPS en genoeg processorkracht.

(Bron: ESA Portal)

Botox lekt door, onder andere de hersenen in

Om de buitenzijde van het lichaam strak te trekken, gebruikt men vaak botox. Scheelt snijden en dus dure kliniekuren. Het voordeel van dit giftige goedje zou zijn dat het blijft zitten op de plek waar het ingespoten is.

Botuline Toxine blijkt via zenuwvezels naar de hersens door te kunnen ‘lekken’. Wat voor effect dit kan hebben, is nog onbekend. Maar, waarom heeft men dit niet eerder ontdekt? En hoe heeft men dit proces dan nu wel ontdekt?

De sterkst natuurlijk voorkomende gifstof inspuiten om er van buiten mooier uit te zien, klinkt als Russische roulette. Maar men onderzocht in de jaren zeventig van de twintigste eeuw of dit inderdaad zo zou zijn. Neen, botuline bleef waar het zat. Men labelde de botox met jood-125 en volgde zo de wandeling van botuline door het lichaam. Dat bleef dus zitten waar het zat.

Wat deed men dan nu? Omdat botox zo krachtig is zijn er slechts enkele moleculen nodig om bepaalde neurotransmitters te vernielen. In dit geval volgde men het reilen en zeilen van een proteïne SNAP-25. Dus niet het kijken naar waar de kogel (de botuline) blijft, maar wat er door veroorzaakt wordt (kapot SNAP-25) bekijken. Dat had dus wel zin.

Onderzoek op ratten, door ze in verschillende spieren botox in te spuiten, liet zien dat overblijfselen van SNAP-25 te vinden waren in de stam van de hersenen en in naastgelegen spierweefsel.

Vooralsnog wordt botox niet als gevaarlijk bestempeld. Het heeft, voor zover bekend, één dode opgeleverd in 30 jaar gebruik. En misschien heeft het zelfs positieve effecten. Onderzoek zal dat weer uit moeten wijzen.


(Bron: doi:10.1523/JNEUROSCI.0375-08.2008)

Stanfordse onderzoekers ontwikkelen een 3-D camera met 12.616 lenzen

Een standaard camera met een normale lens produceert een 2 dimensionaal beeld. Een camera met 2 lenzen kan een interessanter 3-D beeld geven.

Maar wat als je camera duizenden hele kleine lensjes bevat? Elk een eigen miniatuurcamera? Dan krijg je naast een 2-D foto een elektronische ‘diepte map’ waarbij de afstand door elke camera apart gemeten is, een soort super 3-D.

Wat men gedaan heeft is het volgende: de pixels van de chip verkleind tot 0.7 micron, enkele malen kleiner dan van pixels in een normale digitale camera. Deze pixels zijn gegroepeerd in arrays van 256 pixels elk en bovenop elke verzameling pixels wordt een minilensje geplaatst. Eigenlijk dus heel veel camera’s op een enkele chip.

Als je zo’n camera op iemands gezicht richt en je neemt een foto, dan wordt de afstand tot alle onderdelen van het gezicht apart gemeten. Potentieel bruikbaar voor velerlei technologie, zoals gezichtsherkenning, 3-D printen, 3-D objecten in virtuele werelden creëren, etc.

De technologie produceert waarschijnlijk foto’s waarbij vrijwel alles scherp is, dichtbij of veraf. Met software kun je dan probleemloos onscherpte toevoegen.

De Multi-lens camera zou er uiteindelijk uit komen te zien als een normale camera en zeer bruikbaar zijn in mini-objectieven, zoals nu te vinden zijn in onze telefoons: er is geen ingewikkeld focus systeem meer nodig en met (nu) zo’n 3,5 miljard (!) mobiele telefoons waarvan 85% een camera heeft…


(Bron: Stanford News Service)

Nieuw soort zicht ontdekt

Mensen kunnen maar een klein deel van het spectrum zien. Sommige dieren hebben sensoren in hun ogen zitten die een veel groter deel van het spectrum kunnen waarnemen. Zo ook de Mantis garnaal (Odontodactylus scyllarus). Het beestje kan iets van 100.000 kleurgradaties onderscheiden, wij maar zo’n 10.000.

Maar er is nog iets bijzonders: een mantis kan ook Circulair gepolariseerd Licht (CPL) waarnemen.
De sleutel tot deze manier van zien van de mantis, ligt in de structuur van zijn ogen. Deze bestaan uit zes rijen van vele kleinere oogjes, genaamd ommatidia.
CPL reist naar je toe in een spiraal. Beide lichtstralen staan loodrecht op elkaar en verschillen precies een kwart fase van elkaar, waardoor het lijkt alsof ze in een helixvorm bewegen.

Waar de garnaal zijn bijzondere kunde voor nodig heeft, weet men nog niet. Een soort van geheimtaal of iets met de paring? De evolutie zal niet zo ingewikkeld gedaan hebben om er uiteindelijk geen gebruik van te maken, aldus een Zweeds bioloog.

Voetbalfans en stadions hebben geen effect op thuiswinst

Onderzoekers van de Universiteit van Munster in Duitsland keken naar het verschil in gemaakte doelpunten bij uit en thuiswedstrijden van 12.000 Bundesliga wedstrijden tussen 1965 en 2007. Men keek naar verschil in doelpunten en niet naar gewonnen partijen, aangezien dat eerste een betrouwbaarder beeld geeft.

Men heeft bevestigd dat er een klein voordeel is bij de thuisspelers ten opzichte van uit: gemiddeld scoort men thuis 0,7 goals meer dan uit. Maar, men vond ook uit dat er geen enkel team thuis beter was dan een ander.

Ondanks dat het soms zo lijkt dat men thuis beter scoort en dat er teams zouden zijn die thuis beter spelen dan uit, dan is dit blijkbaar voornamelijk gebaseerd op een paar uitzonderlijke en opvallende wedstrijden.

(Bron: arXiv:0803.0614v2)


Foto gemaakt met Tilt Shift technologie van een voetballer op een veld
(Bron: Flickr)

Invloed van de warme golfstroom op de troposfeer

Dat het klimaat ingewikkeld in elkaar steekt, daar zal iedereen het over eens zijn. Om dit te illustreren, kan er gekeken worden naar de warme Golfstroom. Deze stroom warmer water komt vanuit de Golf van Mexico richting Europa.

In de Noord Atlantische Oceaan is het contrast tussen het koude water en de Golfstroom groot. Op deze scherpe scheidslijn komen dan ook vaker buien voor dan daar iets van verwijdert.

Dit klinkt logisch, maar het is echter vrijwel niet zichtbaar op de modellen die gebruikt worden voor klimaatonderzoek. Het gaat hier over veranderingen die plaatsvinden over afstanden van enkele tientallen kilometers, terwijl de resolutie van de computermodellen niet kleiner is dan 150 kilometer.

Deze scherpe scheidslijn vormt als het ware een muur van warme lucht die diep doordringt in de troposfeer.

De theorie kwam aan het licht doordat men op scherpe satellietbeelden van de NASA op zeer frequente basis een regenband gevormd zag worden, maar dit niet kon terugvinden in computermodellen. Bij een test met een computermodel met wel zo’n scherpe scheidslijn, kon men de regen wel reproduceren, zoals gezien op de satellietbeelden. Als men de scherpte verminderde van de modellen, dan verdween de regen weer.

Huidige voorspellingen zijn verre van ‘exact science’ en het blijft maar de vraag of de volgende generatie supercomputers die verwacht worden in 2009 deze gedetailleerde modellen in kaart zullen kunnen brengen. Als men hogere resoluties bij voorspellingen kan gebruiken, kan men ook weer beter voorspellen.

Eigenlijk is onze kennis over het klimaat en het verloop daarvan heel erg klein. Om wel de boel goed te kunnen snappen is ongelooflijk veel rekenkracht nodig. Veel meer dan er nu is aan supercomputers. Er is ontzettend veel data. Men kan beter hier geld in gaan steken dan in supercomputers die banen van raketten (lees: wapens) kunnen berekenen…

(Bron: DOI: 10.1038/nature06690)

Bij zoogdieren ging het verlies van de dooier hand in hand met de komst van melk

De dooier is de voedselbron voor het zich ontwikkelende wezen in het ei. Bij zoogdieren wordt het embryo gevoed door de navelstreng en later door de moedermelk (buideldieren zijn dan weer een verhaal apart, want daarbij komt het embryo in de buidel terecht om zich daar verder de laven aan melk en verder te groeien).

Melk werd oorspronkelijk gebruikt voor het nathouden van de eieren. De eerste zoogdiereieren hadden een soort van perkamentachtige bedekking die door de moeders door melk gerold werd om ze tegen uitdroging te beschermen.

Dat melk uiteindelijk voedzaam werd, kon men uitvinden door het volgen van een gen wat te maken heeft met het produceren van een proteïne genaamd caseïne.

Onderzoek aan het vogelbekdier heeft laten zien dat ook dit dier caseïneachtige proteïnen bij zich draagt, ondanks dat het beest ook eieren legt. Deze bevindingen wekken de suggestie dat voedende melk ontstaan is in een gemeenschappelijke voorouder van alle zoogdieren, zo’n 310 miljoen jaar geleden.

Het niet meer maken van een dooier in eieren werd waarschijnlijk pas lang nadat zoogdieren begonnen met het aanmaken van melk stopgezet. Dit denkt men omdat alle drie genen voor het aanmaken van een dooier in inactieve vorm terug te vinden zijn in zoogdieren en slechts één is nog actief bij het vogelbekdier (die inderdaad een kleine dooier in zijn eieren aanmaakt).

(bron: PLoS Biology, DOI: 10.1371/journal.pbio.0060063 )

Kenniswereld Blog

Omdat ik elke week een X aantal wetenschapsartikelen uitpluis voor een programma op de radio, is het een kleine moeite het uitgeplozene voor meerderen beschikbaar te maken. Bij deze.