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)