Opleidingen Bio-Farmaceutische Wetenschappen | Biologie | LST | MST
Extreme Weapons Biological and Chemical Warfare
EXREMEs
december 2015  jaargang 11
#2
Culinaire Chemie met
Marcel Schaaf Small Talk: Living Rain
NIEUWS
2 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Einstein’s Light première in Leiden De documentaire Einstein’s Light van regisseur Nickolas Barris toont op wervelende wijze tot welke natuurkundige doorbraken de bijzondere vriendschap leidde tussen Albert Einstein en de Leidse natuurkundige Hendrik Antoon Lorentz. De documentaire ging op 2 november in première op het Leiden International Film Festival.
Promovendus Koen Schakenraad wint Lorentz Afstudeerprijs Promovendus Koen Schakenraad ontving op 30 november 2015 de Lorentz Afstudeerprijs voor theoretische natuurkunde van 3000 euro bij de Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen (KHMW) te Haarlem. Schakenraad, die nu lid is van Luca Giomi’s onderzoeksgroep aan het Leidse natuurkunde-instituut, ontwikkelde een model om biofysici te helpen bij het analyseren van resultaten uit experimenteel DNA-onderzoek.
Leiden Science 200 jaar De faculteit viert haar 200ste verjaardag. Bij de Science Run op 10 oktober deden vijftig teams van studenten en medewerkers mee. Per team liepen vier teamleden een parcours van vijf kilometer in een estafette.
De snelste renner was Teun Sweere met een tijd van 19 minuten en 16 seconden. Team 'Currimus turbo' haalde de snelste tijd van 1 uur en 26 minuten. De meeste donaties werden opgehaald door team 'Star Sisters', 759 euro.
Leiden Science Community wint Van Bergenprijs 2015 Dit jaar heeft de Van Bergenprijs twee winnaars. Het eerste winnende initiatief is ‘Strengthen Academic and Career Communications between Dutch and Chinese Students’ van Gang Chen, Lin Jiang, Feng Jiang, Li Kong, Can Cui en Weiwen Zhong. Dit initiatief wil Chinese en Nederlandse studenten met elkaar verbinden. De jury zag veel potentie in het idee om een International Friendship Cup te organiseren: een sportdag waaraan alle studenten van de Universiteit Leiden mee kunnen doen.
inhoud #4
special:
Universiteit Leiden
3
Extreme Weapons 4 studentenartikel: Leidse Start-ups 8 bèta-
vraagbaak: DNA 12
Uit den ouden Doosch: De Leidsche Flesch 14 centrefold: Water on Mars 16 Culinaire Chemie: met Marcel Schaaf 18 Small Talk: Living Rain22 Darwins eredoctoraat 23 Instituten: Christian Tudorache (IBL) 26 Fotoreportage: Nacht van Kunst en Kennis 2015 28 Book review: Dune 30 agenda colofon volgend nummer: 31
Special EXREMEs:
Biological and Chemical Warfare 4
Chemical and biological weapons are science's most evil inventions. Although their use is a taboo under international law, there are plenty of reasons we should still fear them and be cautious. Want to know why? Read about biochemical weapon's sinister history and learn how they function in the special..
Studentenartikelen 8 Sommige studenten besluiten na hun studietijd een eigen bedrijf te beginnen. In het studentenartikel vertellen Hans Peter Mulder en Vincent Ulmer beide over hun start-ups. Hans Peter Mulder houdt zich bezig met 3D printen op heel kleine schaal, en Vincent Ulmer met digitale talen.
Culinaire Chemie 18 Dit keer zijn we op bezoek geweest bij Marcel Schaaf. Marcel doet onderzoek naar stress in zebravissen. Waarom in zebravissen? En wat heeft het geneesmiddel Prednison met stress te maken? Marcel vertelt het allemaal op pagina 18.
Voorwoord De maand december is weer aangebroken. Temperaturen dalen en gezelligheid stijgt! December blijft natuurlijk een feestmaand, met Sinterklaas, Kerstmis en Oud en Nieuw. Zelf zie ik al die feesten wel als lichtpuntjes in een donkere maand. De wintertijd is ondertussen al even geleden in gegaan en de dagen zijn nu ongeveer op z’n kortst. Ook wordt het echt koud buiten, maar dat wordt natuurlijk pas echt leuk in combinatie met sneeuw en ijs. Er zijn mensen die er niet aan moeten denken om door een dik pak sneeuw naar buiten te moeten, maar in mij zit nog altijd een kind verscholen dat dolgelukkig wordt zodra de eerste vlokken beginnen te vallen. Van anderen gaan de harten sneller kloppen van dat andere winterse fenomeen: natuurijs! Hopelijk kunnen we komende winter nog een paar keer de ijzers onder de voeten binden om over het gitzwarte ijs op bijvoorbeeld de Kaag te scheuren. Al dit gepraat over sneeuw en ijs brengt bij mij de veroorzaker daarvan, en tevens ook het thema van deze Origin: extremen. Voor sneeuw en ijs zijn immers “extreme” temperaturen nodig, of althans, in elk geval temperaturen die laag genoeg zijn. In de natuur zijn temperaturen natuurlijk niet de enige extremen die men tegen kan komen. Welke er nog meer zijn, lees je in dit extreme decembernummer! Groetjes, Lisette
Lisette Hemelaar Hoofdredacteur Origin Master student Biology and Science Communication and Society
SPECIAL
4  ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
August last year, a laptop belonging to an IS warrior was found, containing information on how to make bombs and disguises. But besides typical jihadist propaganda, it turned out to contain several documents on how to develop biological weapons. “The advantage of biological weapons is that they do not cost a lot of money, while the human casualties can be huge,� the document states.
Auteurs: Joris Westerveld Bachelorstudent Biologie
Lotte de Vrijer Bachelorstudent Biofarmaceutische Wetenschappen
The use, production and stockpiling of biological and chemical weapons are a taboo under international law. Most countries have signed treaties concerning the prohibition of these extremely deadly weapons, yet the threat remains real. In August 2013, the world witnessed several nerve gas attacks by the Syrian army as well as the opposition, which killed hundreds of civilians. Less than half a year later, the Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons received the Nobel Peace Prize. But what are chemical and biological weapons exactly? How do they work and what is their history? Should we fear them in everyday life and if so, why? Chemical weapons are non-explosive agents, used during battle. The purpose of these agents is to temporarily disable, wound or kill people. Chemical weapons were used for the first time on a large scale during the first World War. Most of these were combat gases that were released from grenades, fired by mortars. Some of these grenades contained blister agents, such as mustard gas, that damage the lungs and cause blistering and burns on the skin. Other substances that were used are nerve agents, such as sarin. These attack the nerve system by blocking acetylcholinesterase. When acetylcholinesterase is blocked, there is no breakdown of acetylcholine, which causes the nerve system to constantly send impulses. The mus-
EXTREMES
Universiteit Leiden
5
Anthrax bacteria in splenic tissue of an infected monkey. Source: Wikimedia Commons
cles keep contracting, leading to paralysis and suffocation because of oxygen deficiency. Non-lethal agents, such as tear gases, were also used. Tear gases temporarily disable opponents by stimulating the lachrymal gland to produce tears, which sometimes even causes temporary blindness. The deadliest type of chemical agents are choking agents, which cause damage to the blood vessels in the lungs. This causes lung edema, a condition in which excess fluids collect in the numerous air sacs in the lungs. It leads to difficult breathing and eventually suffocation. An attack using such a gas was described by a first-hand witness and poet Wilfred Owen, in a poem called Dulce et decorum est: Gas! GAS! Quick, boys!—An ecstasy of fumbling Fitting the clumsy helmets just in time, But someone still was yelling out and stumbling And flound’ring like a man in fire or lime.— Dim through the misty panes and thick green light, As under a green sea, I saw him drowning.
Choking agents
An example of a choking agent is phosgene. Phosgene is a nasty gas that causes several reactions in the body. When phosgene is inhaled, it reacts with water and produces carbon dioxide and hydrochloric acid. The latter is very corrosive and damages lung tissue. Because of this, oxygen is absorbed into the body at a much lower rate. Another reaction is the acylation of phosgene to proteins on the membrane of the lungs. This acylation can lead to defective proteins and changes in the permeability of the membrane, causing the absorption
of oxygen to be disturbed. Also, phosgene binds to glutathione, which is an important antioxidant that protects the cells against biochemical attacks. The resulting glutathionedepletion makes cells very vulnerable, often leading to apoptosis (cell death). Finally, contact of the skin with phosgene could lead to severe irritation and even burns, due to its electrophilic and highly reactive character. Phosgene claimed a lot of lives during World War I. It was highly effective because of the trench warfare that was customary in that time. Phosgene is heavier than air, so it would settle in the bottom of the trenches and push out the oxygen. Any soldier without protective clothing and a gas mask would suffer like the soldier Wilfred Owen described.
Blood agents
When World War II started, one of the most lethal gasses, hydrogen cyanide (a blood agent) was already invented. Blood agents bind to red blood cells in the body, which makes it impossible for oxygen to bind. The victim will die of suffocation because of oxygen deficiency. Hydrogen cyanide (HCN) is one of the most lethal chemical agents in the world. Death caused by HCN is horrible: it is slow and painful. Hemoglobin enables oxygen to bind to our red blood cells. When HCN is introduced into the blood, it deactivates hemoglobin making red blood cells unable to transport oxygen, causing tissues to run out of it. This leads to an overall oxygen deficiency, ending in suffocation. The red colour of the skin slowly fades as the HCN binds. The skin turns blue and then even black. Hydrogen cyanide was applied by the Nazis during World War II, under the name Zyklon B. Zyklon B has
6 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
killed over four million Jews and other innocent people in the gas chambers of concentration camps. Zyklon B was ordered to be used by Hitler because it was much cheaper and quicker than a firing squad. German commanders also believed killing people using the bullet would traumatize soldiers and decrease their fighting capabilities. Ironically, recent studies have shown that HCN is also one of the necessary building blocks of life, as it is a precursor for amino acids and nucleic acids.
catapults to throw plague-infected corpses into the besieged city of Kaffa on the Crimean Peninsula in 1346. The disease is caused by the bacterium Yersinia pestis and originated on the Mongolian steppes. In the following seven years it was responsible for killing more than one third of the European population. The bacterium resides on fleas which usually live on rodents, such as rats. When hygiene improved, the plague gradually disappeared. But the siege of Kaffa would not be the last time plague was used as an extremely deadly weapon.
Another well-known chemical agent is Agent Orange, which was used by the Americans during the Vietnam war. The active agent is 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid, which is normally used as a herbicide to ease harvesting crops. The Americans used Agent Orange to ease their search for Viet Cong soldiers in the jungle. They sprayed Agent Orange from airplanes, causing trees to lose their leaves. This made it harder for Viet Cong soldiers to hide under vegetation. Unfortunately, it was unknown that 2,4,5-T has a toxic side-product when it is exposed to higher temperatures – dioxin. Decades after the attacks, children with severe disabilities are still being born and the occurrence of cancer is very high in the affected regions.
A few attempts to utilize biological warfare were made by the Germans during WWI. However, this war was more dominated by the use of newly developed chemical weapons. In the 1930’s, the Japanese army set up a secret research facility called Unit 731, initiating research into modern use of biological weapons. During the war in Manchuria, Japanese air force bombed several Chinese cities with ceramic pots containing plague-infected fleas, causing plague epidemics. Coordinated by Unit 731, these attacks are estimated by some experts to have caused 400,000 deaths. Not one scientist from the programme has been prosecuted to this day. After Japan’s capitulation, several members of unit 731, including its mastermind Shiro Ishii, were granted immunity from prosecution by the United States in exchange for information about the Japanese biological weapons programme. This makes us wonder: who is a war criminal in this case?
Although chemicals like phosgene gas and Agent Orange have proven to be extremely deadly in war, biological weapons win the sinister first place when it comes to killing potential. Unlike chemical weapons, biological warfare is based on living organisms or their derivatives. They can be based on pathogens such as parasites, viruses, bacteria, fungi or protozoa, but can also consist of toxins produced by any organism. What makes these weapons so threatening is that their production is relatively simple and cheap. It is difficult to build large, sophisticated weapons because it is hard to disperse bio-agents in such a way that they will infect many people. However, any country with a reasonable pharmaceutical industry could potentially generate bio-agents. All that is needed is a laboratory and sufficient knowledge. Most of the techniques used are being taught at universities or can be found in textbooks. Compare this production process to a highly advanced nuclear weapon programme or the industrial production of nerve gases and one might grasp how dangerous it is that malevolent groups such as IS have knowledge on biological weapons.
History
The power of biological warfare has long been recognized. It is known that Scythian archers increased the deadliness of their arrows around 400 BC, by tipping them with snake venom. Other civilizations had extensive knowledge concerning toxic plants. These were used to poison water wells or food supplies. The black death or plague in Europe is thought to have spread because of its initial use as a weapon. The Mongol army used
Biological weapons
Although the Japanese were responsible for many human lives, their methods were rudimentary and inefficient. They used insects to spread a medieval disease. With the onset of the second world war, the British started their own biological weapons programme. They soon had an advanced arsenal in which Anthrax, Brucella an Tularemia bacteria were weaponized. Newly developed dissemination methods such as releasing aerosols containing the bio-agents increased their potential deadliness extremely. These techniques were extensively tested on remote Scottish Gruinard Island. For instance, a highly virulent strain of Anthrax bacteria was tested on sheep by exposing them to an aerosol from a bomb. Anthrax is a disease caused by inhaling or ingesting endospores of the bacterium Bacillus anthracis. Endospores are a tough, dormant form of the bacterium that can survive for decades. Once conditions turn favourable again, for example when they are inhaled or ingested by an unknowing sheep on Gruinard island, the bacterium reactivates and causes disease. After inhalation, the bacteria cause pneumonia and eventually respiratory collapse, leading to death. Most of the sheep died within a week. In humans, pulmonary Anthrax historically caused mortality rates of over 85%, but with rapid treatment this number can drop to 45%. Gruinard Island remained lifeless for the next decades and was put in quarantine because of its contamination with Anthrax endospores. In 1986 its decontamination was finally initiated and declared safe in 1990, 48 years after the trials.
Botulinum neurotoxin
Put under pressure by the British, the United States soon had an industrialized production chain of bio-agents too. Their arsenal was similar, and just like the British it contained botulinum neu-
EXTREMES rotoxin. This substance is an unbelievable feat of nature, as it is the most toxic substance known. Botulinum toxin is a protein produced by the bacterium Clostridium botulinum. Just like the bacteria that cause Anthrax, these microbes form endospores that reactivate when ingested or inhaled. Botulinum toxin causes the disease botulism which disrupts voluntary muscle control as well as the autonomic nervous system. The toxin stops muscles from receiving signals from motor neurons. It does this by blocking the release of a type of neurotransmitter called acetylcholine from the motor neuron. Without acetylcholine, muscles do not contract. Therefore, when left untreated, botulism can lead to paralysis of the respiratory muscles, coma and eventually death. When inhaled, around 1 µg of botulinum neurotoxin is fatal. That is only one millionth of a gram! Remarkably, this incredibly deadly toxin is that has found its way into the medical sector. It was approved for medical application in 1989 and is still used today to treat a variety of neurological disorders. But what is even more surprising is that it is globally applied in cosmetics in an unbelievably massive scale. Does the brand name Botox ring a bell? That is right, the world’s most toxic substance is used to treat wrinkles! The 1973 biological weapons convention prohibits countries from developing, producing, or stockpiling any biological weapon, and was signed by 173 countries. This did not stop Saddam Hussain from producing giant amounts of bio-agents. After the first golf war, it turned out that Iraq had produced more than 19,000 litres of botulinum toxin and 8,500 litres of Anthrax. It did not stop Rhodesia’s white minority from using Anthrax and Cholera agents against their rebelling countrymen in the late seventies. It did not stop the ones responsible for sending letters containing Anthrax
Universiteit Leiden
7
spores to the American senate, killing five and infecting seventeen others. Killing a gigantic amount of people using bio-agents is highly unlikely due to problematic dispersal techniques. But other methods, like using food or water supplies to disperse bio-agents, can harm a lot of people. Even if large-scale infection does not occur in the case of an attack, fear and panic can cause a society to derail completely. 20th century history has been scarred by atrocious events caused by science’s worst and most evil invention - biological and chemical warfare. Although we have learned from mistakes and international politics have achieved a lot in turning it into a taboo, its threat has proven to still be very real in the beginning of the 21st century. Chemical weapons will not kill millions like nuclear bombs can, but they are used against vulnerable and innocent people in the worst situations such as the Syrian war. And because extremist groups like the IS are known to possess biological weapons knowledge, these weapons might one day find their way into our safe, comfortable lives in the Western world again too. In order to end these crimes against humanity, the international community must stand strong to complete the task of making sure science’s worst invention is turned to dust.
STUDENTEN
8  ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Big prospects for making small things
Studying and being an entrepreneur is a rare combination, but can be a thrilling alternative to a typical career. Over the last two years I've build up a small biotech company during my study, and now that I'm graduated I'm self-employed. This is about how I got there. When you think of London, you might picture rain falling over the Big Ben. The rain is accurate, but the splendor of Westminster Abbey quickly fades as you leave Central London and enter the vast sprawl of decaying industry and houses covered in black soot. I travelled almost every day from the prestigious University College London, where I was an intern, to my miserable home on the outskirts. One dreary Saturday, when I was reading through last week's bioluminescence results, I received a Skype call from my good friend Peter. He told me that ever since our electronics high school project, his need to build cool things had been left unsatisfied, despite him studying Aerospace Engineering in Delft. "I need piles of smoldering plastic
Auteurs: Hans Peter Mulder Co-founder of V.O.F. Idris Solutions
Peter Wiegman Co-founder of V.O.F. Idris Solutions
and other trophies of failed projects on his desk". To build things that are cool and exciting! I told him I had been playing with a few ideas for a while, but they were probably near impossible to realize. Peter didn't care. So we agreed that in the upcoming summer months, when I would be back in sunny Leiden, we would pick an ambitious project and make it happen. Months later, we decided on our project: building a very small medical implant. So small, in fact, it had to be able to interact with single human cells. But in order to interact with single cells, you need parts that are microscopically small. In order to build microscopically small parts, you need to spend ridiculous amounts of money. We didn't have hundreds of thousands of euro's, which is exactly what made this particular idea for an implant so difficult to realize; microfabrication tools are prohibitively expensive. We figured that since we couldn't buy or loan these high-tech microfabrication tools, we would make them ourselves. After about four weeks of researching scientific publications, we found a few very basic designs for stereolithography machines. Stereolithography is the process of using light to cure a liquid resin into a hard plastic. When you finely control the pattern of the projected light, it is possible to construct objects with precision up to a few hundred nanometers. Expensive high-end stereolithography machines can make, for example, an Eiffel Tower the size of a few human cells. But we also found designs for lower-end stereolithography machines, using modified digital projectors instead of powerful lasers. These lower-end designs were based on old components which had since then improved in performance and come down in cost. Better yet, studying the designs, we saw lots of room for other improvements as well. We could build a stereolithography machine ourselves, one that works better and yet is affordable even to us! In other words, we can make affordable micro-3D-printing happen. We quickly realized that micro-3D-printing is useful for many things: creating small components for less-invasive medical implants, making chemical reactors the size of postage stamps and building tissue engineering scaffolds are but a handful of examples. These applications are often considered too high-tech and out of reach for the average academic research department or small
EXTREMES
Universiteit Leiden 
businesses, if only because of the associated high cost. With our micro-3D-printer we could open up these possibilities for everyone. Therefore we did not hesitate and quickly went to the chamber of commerce and registered Idris Solutions, our micro-3D-printing company. Two months prior we had never even heard of stereolithography, but then, suddenly, were spending every spare moment on building our micro-3D-printer prototype. We were taking courses in the afternoon, reading up in the evening and building hardware in the weekends. The Christmas holiday became an opportunity to catch up on development. The first months were a flurry of study and company, but not much else. Strapped for cash, it was necessary to limit the first prototype to the bare minimum: it could print only in two dimensions, was made with the cheapest components and had a wooden frame. It worked like a charm, but although it proved the concept, it was far too limited to be ever used for any future client. Therefore, we demoted the first prototype to furniture and we moved on to our current prototype.
9
running a company. This changed when we took part in a European-wide biotech startup competition and rather unexpectedly made it to the semi-finals. All semi-finalists were invited to a 'bootcamp' which took place in London. There we learned that our business plan, business model and just about anything we believed about business was wrong. By necessity, we were drilled to walk the walk and talk the talk: we learned how to deal with intellectual property, venture capitalists, company structures and many other things. Sadly, we did not win the massive one hundred thousand pounds prize, but by the end of that competition we did have a solid business strategy.
We learned how to deal with intellectual property, venture capitalists, company structures. and many other things. .
Creating a product is one thing, selling it is another. During our studies we had never learned anything about business, let alone
We're going to get our first paycheck very soon, which is very welcome, considering I've just graduated for my MSc in Molecular&Cellular Biology. I'm very excited to be a full time entrepreneur. The prospect of our independence, our own invention and our own lab is incredibly thrilling! If you're interested in starting your own company, taking part in a startup or simply exchanging thoughts with people who do, I recommend stopping by Lugus sometime (or visit www.lugus.nu). Lugus is the student-entrepreneur society of the University Leiden, and has helped us getting started in many ways; from getting a good accountant to setting up meetings with potential customers. Come meet us there!
Two examples of micro-3D printing
î?š
STUDENTEN
10 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Building a language from scratch I like learning languages. So much in fact, that I used computers to program my own language and now I started a company around it. Here’s how that happened.
Vincent UImer Master student Theoretical Linguistics and Cognition
I like to think about languages. Now and then, I hear people say that for every language that we speak, we become a different person. If that idiom is true, that would mean a lot of us suffer from some kind of multiple personality disorder! For me, there are several languages I have been intimate with in my life. There’s Dutch, the language of my school and the society I grew up in. There’s French, the language of my grandmother where I spent all my vacations when I was little. There’s the mighty English, the language of essays, study, books. That mangled creole of travel that seems to be usable with almost anyone. The language of international friends far away, and, for me, the working language of love (sorry French). There’s you, delightful Japanese, the language of the society that adopted me and taught me a new version of me. All of them shape who I am and are part of my experience of life, like my closest friends. Like languages, technology is also important to me. I have been messing with computers since I was a kid. I’d love to spend hours pressing buttons until the thing would end up doing something interesting. Slowly, I discovered it was even possible to make it do complicated stuff like small self-made games, and basically create your own realities where you feel like a powerful wizard in a new world that grown-ups don’t understand. And today, I’m still the kind of nerd that wants to reshape the world and make interesting stuff. In practice, this interesting stuff now consists of using technology to play around with human languages. This quickly became a hobby (/obsession) for me. Turns out, in the field of language technology, there’s lots of very specific tasks for which solutions have been engineered but nobody is really working on the big problem: how to make computers understand more of human language. I began seeing limits in the way we deal with communication digitally. If I write in English, like now, people like you and me will be able to understand it. But in fact, more than 85% of the world’s population does not understand even a basic bit of English! More and more of these people are getting online now. The future is now; more of
EXTREMES
Universiteit Leiden
the world’s adults have a supercomputer in their pocket than have access to clean water. They will use the web only in their own language and not get to know the rest of the world (and each other!) until they can speak the same language. I started thinking about this. I began seriously toying around with the idea, how can we make better tools to help us in this? If I want to tell something about my family or home town to someone from Korea, Nigeria or Brunei, I should just be able explain what I want to say to a computer and then the computer will tell this to others using their own language. So that’s how I started to think about designing an intermediate form, a formalization of meaning that could sit between other languages. A version of human communication that software might be able to understand just enough to be able to do useful stuff with. Over time, there were several people who helped me and were genuinely interested in the idea, but none has been as instrumental in setting the first steps as Felix. He was an old classmate back from when I was studying Japanese, and we’d done some hilariously bad programming in PHP together back in the day. Felix was even more taken by the idea of building a digital language than I was, and it was also his enthusiasm for the difficult parts of engineering this solution that gave me the focus and motivation to tackle it. After messing around with the idea as a hobby for a few years while still a student, during the last year Felix and I, with the help of a few extremely intelligent people of which I want to explicitly mention Joeri, finally made something resembling a prototype. It’s an ugly beast, with a core definition of our language in Haskell, which talks to a frontend that is a Frankenstein combination of rails, bootstrap and stolen Javascript. As for linguistics, it has the skills of a mentally challenged 5-year old, but it does speak 4 languages (Dutch, Mandarin Chinese, English, Japanese) and anything it says is quite literally translated without any error between these four. In the meantime, Felix and I joined Lugus, the Leiden student entrepreneur association. It’s a good place to start if somewhere during or after your study you become interested in startups, inventing, business, interesting technical problems, pragmatic approaches to social issues, or anything similar. You don’t have to have an idea or a team yet in order to participate, so feel free to visit us (the office is next to the Lipsius building; see www.lugus. nu), In fact, why aren’t you getting to know us right now? Go on, this article will still be waiting for you here when you come back! From this summer, we started working fulltime on this project, calling it Infinese. We started programming a new prototype from scratch. We‘ve even got some grown-ups interested too! And there’s even people giving us money, allowing us to spend all our time
11
on this. In a few months, we plan on hiring other smart people to build this further and faster together with us. For now, we’re trying every day to focus our energy on reaching our goal. It’s quite difficult, because there’s nothing we can compare it to. There’s not really a template for this kind of product that we can follow. We can only hope that looking at and learning from similar companies will get us there. There’s so many issues we’re dealing with right now, so many business or design problems we can already see coming, and probably ten times more technical challenges we can’t even foresee. Exciting, don’t you think? We’ve started building with the goal of finding how to make it useful for some purpose for at least a few people. The dream is to slowly scale it up until it is generally usable by most people for a lot of different things. And our big and secret goal is to change the world, of course. By now, it’s become a start-up cliché by now to say that, but if there’s one project deserving of it, it is this one.
We can only hope that looking at and learning from similar companies will get us there.
Enough about me – what about you? I hope my short story got you inspired to spend more time with problems you find interesting. I’d love to have a tea / beer / HEMA-breakfast with you and talk about your passion. E-mail me!! vinc@infine.se
1 2 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Bètavraagbaak
Extremen: als je om je heen kijkt, zie je een enorme diversiteit aan mensen. Huidskleur, haarkleur, lengte, gezondheid, noem maar op. Dit alles is vastgelegd in ons DNA, maar ook persoonlijkheid en gedrag worden deels bepaald door het DNA. Het ‘nature versus nurture debat’ is de discussie over de oorsprong van de eigenschappen van een individu. De extremen nature en nurture bezitten beide ondersteunende argumenten voor hun standpunt; nature gaat ervan uit dat alle eigenschappen van een individu bepaald worden door het genetisch materiaal, terwijl nurture er zeker van is dat alle eigenschappen bepaald worden door de opvoeding en leefomgeving van het individu. Om te argumenteren over de genetische verschillen tussen mensen, is er wel kennis nodig op dat gebied. Wat veroorzaakt precies onze genetische variatie? Menselijke cellen bevatten DNA, verdeeld over 46 chromosomen. Van deze 46 chromosomen bevatten 22 paren het genetisch materiaal en één paar geeft informatie over het geslacht. Bij de voorplanting wordt het genetisch materiaal van beide ouders gecombineerd, wat resulteert in een heel nieuw ‘pakket’. Van beide ouders wordt de helft van hun genetisch materiaal gebruikt; dit delingsproces heet meiose. Tijdens de meiose kan crossing-over voorkomen, waarbij twee chromosomen DNA uitwisselen door simpel gezegd elkaars helft te wisselen. Hierdoor ont-
staan nieuwe volgorden van genen, wat resulteert in een ander genetisch pakket. Het genetisch materiaal bestaat uit genotype en fenotype. Genotype staat voor de verzameling eigenschappen van het individu geërfd door de ouders en fenotype staat voor alle zichtbare kenmerken van een individu; het uiterlijk dus. Als voortplanting en crossing-over de enige manieren waren van genetische variatie, zouden er geen verschillen zijn in fenotype. Hoe komt het dan dat elk mens er anders uitziet van buiten?
Extre DNA, en da voorb Een belangrijke oorzaak van genetische variatie zijn mutaties. Mutaties zijn willekeurige veranderingen in de DNAsequentie, veroorzaakt door fouten tijdens de meiose of DNA-replicatie. Niet alleen factoren van binnen het lichaam hebben invloed, maar ook uitwendige factoren als straling, virussen of mutagene stoffen. Het genotype van de mens wordt echter bepaald door combinaties van genen, wat dus betekent dat een kleine mutatie van één aminozuursequentie niet meteen een afwijking tot gevolg heeft. Mutaties komen ook voor in de vorm van recombinatie en transgenese. Recombinatie kan vergeleken worden met crossing-over, hierbij vindt herschikking in het genetisch materiaal plaats. In de evolutie wordt recombinatie gezien als bevorderend, omdat een soort zich steeds beter gaat aanpassen aan de omgeving waarin zij leeft. Echter hoeft recombinatie niet altijd positief te zijn. Als genen in een verkeerde volgorde komen te staan, kunnen defecten of beperkingen optreden. Een eiwit wordt onwerkbaar of bepaalde oncogenen worden actief. Transgenese is het proces waarbij een vreemd gen in het erfelijk materiaal wordt gedragen. Transgenese kan spontaan optreden, maar kan ook dankzij genetische technologie aanwezig zijn. De mens
EXTREMES
Universiteit Leiden
men evolutie ar ij draagt een groot deel inhumaan DNA met zich mee. Dit is gegroeid naarmate de evolutie vorderde. Virussen bijvoorbeeld, kunnen geïnfiltreerd zijn in het menselijk genoom, maar kunnen juist een positief effect hebben gehad op de genetische variatie. Door middel van genetische modificatie is het mogelijk om de gewenste effecten op te wekken. Denk bijvoorbeeld aan genetisch gemodificeerde gewassen, die resistent gemaakt zijn tegen bepaalde ziekten. DNA-replicatie speelt een grote rol in genetische variatie, maar hoe werkt het precies? DNA bestaat uit meerdere genen. Deze genen bestaan uit meerdere triplets, die allemaal coderen voor een specifiek aminozuur. Een triplet bestaat uit drie nucleotiden. Er komen in DNA vier nucleotiden voor: A, G, C en T. Tijdens het repliceren worden de A en T, en de G en C tegenover elkaar gezet. Het repliceren gebeurt op een hoog tempo, sneller dan men zich voor kan stellen. Niet alleen mensen maken foutjes, maar ook het eiwit DNA-polymerase, dat verantwoordelijk is voor de replicatie. Tijdens de replicatie kunnen verkeerde nucleotiden geplaatst worden, wat zorgt voor kleine mutaties. De genen op het DNA coderen voor verschillende eiwitten en enzymen. Om deze eiwitten en enzymen tot expressie te laten brengen, wordt het gerepliceerde DNA omgezet in mRNA.
De triplets op dit mRNA wordt vervolgens gelezen door een ribosoom, dat de juiste aminozuren plaatst in de volgorde van het gen. Deze aminozuurketen wordt vervolgens opgevouwen, waarna het een werkzaam eiwit of enzym is. Maar voordat een ribosoom zijn werk doet, wordt het mRNA bewerkt; dit proces heet splicing. Eerst wat meer informatie over een streng mRNA. mRNA bestaat uit introns en exons. Introns zijn genen die niet tot expressie komen, en exons zijn genen die wel tot expressie komen. De introns moeten uit het mRNA geknipt worden, om alleen de werkzame genen over te houden. De exons die over blijven, vormen een streng van meerdere genen die coderen voor meerdere eiwitten. Er worden door een ribosoom daarom ook meerdere eiwitten geproduceerd uit één streng mRNA. Doordat in elk mens de splicing anders is, omdat elk mens andere genen tot expressie brengt, draagt splicing ook bij aan de genetische variatie. In de mens komen wel veel dezelfde eiwitten en enzymen tot expressie, maar bij iedereen is de hoeveelheid daarvan anders. Bijvoorbeeld een eiwit dat de vetopslag regelt, kan verschillen in hoe-
13
Schematische weergave van de werking van ‘crossing-over’. Bron: Wikipedia ‘Crossing-over’.
veelheid bij individuen. Dit draagt onder andere bij aan het fenotype van het individu; een individu is slanker bij een lage expressie van dit eiwit. Er zijn dus veel factoren die bijdragen aan het genetisch materiaal, genotype en fenotype van een individu. De eigenschappen van de mens, hoe de mens zich voelt en gedraagt, wordt deels ook geregeld door de eiwitten die tot expressie komen in het lichaam. De nature kant van het debat heeft de wetenschap en de evolutie achter zich, terwijl voorstanders van de nurture kant zich voornamelijk beroepen op psychologische waarnemingen. Wat vaststaat, is dat de wetenschap blijft groeien en de evolutie blijft optimaliseren, en wie weet wat de genetische variatie en mutaties de mens over 200 jaar opleveren!
Lotte de Vrijer Bachelorstudent Biofarmaceutische Wetenschappen
1 4 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
ch en Doosch en ouden Uit den
Petrus van Musschenbroeck en de Leidsche Flesch
‘Even de batterij van mijn telefoon opladen!’ Hoe vaak ben je niet in paniek naar het stopcontact gerend om midden in een bel/ whatsapp/facebook-sessie er voor te zorgen dat je te mobiel niet uitviel. Maar hoe komt het eigenlijk dat we deze elektrische energie kunnen opslaan? En wat heeft de naam van een Leidse studievereniging te maken met de wetenschap achter deze techniek? Een grote schok In 1745, toen de fascinatie voor elektriciteit tijdens de Verlichting een grote vlucht nam, probeerde de Leidse professor Petrus van Musschenbroeck in zijn laboratorium samen met zijn assistent Cunaeus water te elektriseren. Zo wilden zij proberen om de elektriciteit, die tot dan toe enkel opgewekt kon worden, ook op te slaan. Door een metalen staaf in een glazen fles gevuld met water te steken, en deze staaf vervolgens bloot te stellen aan elektriciteit opgewekt door Musschenbroecks elektriseermachine zou het water de elektriciteit moeten opnemen. Tot hun teleurstelling gebeurde er niets. Musschenbroeck gaf zijn assistent de opdracht om de proefopstelling te ontmantelen, maar dat ging niet zonder slag of stoot.
Toen de assistent de fles oppakte en met zijn andere hand de metalen staaf uit de opstelling probeerde te trekken kreeg hij een grote schok. De interesse van de professor was meteen gewekt en hij herhaalde de proef. Net als de assistent ervoer hij een grote schok die hij later in een brief naar een Franse collega als volgt beschreef: ‘..ik zou je graag willen vertellen over een nieuw maar verschrikkelijk experiment, waarvan ik je adviseer het nooit zelf uit te voeren. Ik, die dit experiment enkel heb overleefd door Gods genade, zou het nog niet overdoen al kreeg ik het Franse koninkrijk erbij!’ (Petrus van Musschenbroeck aan René Réamur, gequote door J. L. Heilbron in Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics.) Wereldberoemd Waarom is de ‘Leidse fles’ zoals de uitvinding nog steeds genoemd wordt, vaak onder de naam ‘Leyden jar’, wereldberoemd? Gelijktijdig ontwikkelde de Duitser Ewald Georg von Kleist onafhankelijk van Musschenbroeck zijn eigen Kleist fles, die op hetzelfde principe berustte als die van Musschenbroeck. Helaas voor Kleist publiceerde Musschenbroeck zijn bevindingen eerder in het Franse
EXTREMES
Universiteit Leiden
15
naar de positieve lading kon stromen. Tot het moment waarbij de bovenkant van de Leidse Fles (de metalen staaf) werd aangeraakt. Het lichaam van Musschenbroeck en zijn assistent trad op als geleider en zo was het elektrische circuit rond. De negatieve lading in de fles kon via de lichamen van de wetenschappers naar de positieve lading buiten de fles stromen en dat was de elektrische schok die zij ervoeren. Zo werd de eerste condensator uitgevonden, die nu ook nog heel veel gebruikt wordt in elektrische apparaten.
'De ontdekking van de Leidse Fles, bron: Wikimedia Commons' wetenschapscircuit, en daarom kent de wereld de uitvinding van Musschenbroeck en Kleist onder de naam Leyden jar, naar de plaats van ontdekking. Maar wat gebeurde er precies in het lab van Musschenbroeck? In 1705 vond Francis Hauksbee al een machine uit die statische elektriciteit kon genereren door een bal van glas rond te draaien en hier met een doek of een hand tegenaan te wrijven. Toentertijd werden deze generatoren van statische elektriciteit voornamelijk gebruikt om mensen mee te vermaken. Er was nog weinig bekend over deze nieuwe kracht, maar de wetenschap bevond zich midden in de Verlichting. Er was veel draagvlak en interesse voor nieuwe ontdekkingen vanuit het grote publiek. Musschenbroeck organiseerde bijeenkomsten waarbij hij geïnteresseerden de wondere wereld van de elektriciteit probeerde te tonen. Daarbij zou het heel handig zijn als er niet iedere keer elektriciteit opgewekt hoefde te worden maar als zij dit van te voren zouden kunnen doen en opslaan. Geleiding Musschenbroek wist dat elektriciteit geleid werd door verschillende materialen. Maar ook dat bepaalde materialen de elektrische
lading isoleerden en vasthielden, insulatoren, zoals bijvoorbeeld glas. Musschenbroeck dacht daarom dat de statische elektriciteit opgewekt door de Hauksbeemachine opgeslagen kon worden in een glazen fles door die elektriciteit via een metalen staaf daar in te leiden. Daarnaast plaatste hij de glazen fles op een insulator, zodat de elektriciteit niet uit de fles kon lekken. Maar dat was juist het probleem wat zijn experimenten tegenwerkte! Als de glazen fles met het water erin wordt opgeladen bouwt zich een negatieve elektrische lading op aan de binnenkant van de fles. Deze lading kan nergens heen, want het glas treedt op als een insulator en houdt de lading gevangen. Er was dus geen verloop van elektriciteit mogelijk en de professor nam niets waar. Toen de assistent, en daarna de professor de fles vasthielden terwijl de negatieve lading opgebouwd was aan de binnenkant van het glas, traden de lichamen van de wetenschappers op als geleider. Via hun voeten geleidden ze positief geladen stroom vanuit de grond naar hun hand waarmee ze de fles vasthielden, waarbij deze positieve lading de negatieve lading in de fles moest opheffen. Dit kon niet omdat het glas er voor zorgde dat de negatieve lading niet
Opslag van elektriciteit Het opvallende is dat de condensators van tegenwoordig weinig verschillen met het ontwerp van de Leidse Fles. Ze werken volgens hetzelfde principe: twee geleidende materialen (conductors) waarin de positieve en negatieve lading wordt opgeslagen, met daartussen een insulator. Hierdoor blijft de lading opgeslagen en kan nergens heen stromen. Daarnaast kan het circuit op commando verbonden worden door een geleidend materiaal tussen de twee conductors aan te sluiten. In het geval van de Leidse fles waren het water in de fles en het lichaam van de wetenschapper de conductoren, de glazen fles de insulator en de metalen staaf het geleidende materiaal wat het circuit completeerde. Door het vermogen om statische elektriciteit op te slaan nam het onderzoek hiernaar een grote vlucht. Benjamin Franklin bewees met behulp van de Leidse fles dat bliksem elektriciteit is door een vlieger op te laten in een onweerstorm en deze de statische elektriciteit naar een Leidse fles te laten leiden. Daarnaast werden Leidse flessen ook gecombineerd en aan elkaar verbonden om hun opslagcapaciteit te vergroten. Franklin noemde zo’n opstelling een ‘battery’, naar militaire opstellingen van kanonnen, zo gegroepeerd om hun efficiëntie te vergroten. Dus zelfs de moderne batterijen in onze mobieltjes danken hun naam aan Petrus van Musschenbroeck en zijn Leidse fles.
Annika Koumans Bachelorstudent Biologie
1 6  ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Water on Mars
EXTREMES
Universiteit Leiden 
17
This September, NASA confirmed a long-standing hypothesis: there is, in fact, liquid water on Mars. The presence of liquid water is one of the criteria scientists look for in the search for life in the universe. The dark streaks, called recurring slope lineae (RSL), visible in the photograph are 100 meters long, and are thought to have been formed by flowing water. Hydrated salts have been detected in these downhill flows, which would lower the freezing point of the water. Water does not flow on Mars year-round, but only seasonally. The RSL fluctuate; in warm seasons they darken and appear to flow down, then fade again in colder seasons, when the temperature dips below minus 23 degrees Celsius. However, the fact that the presence of water on Mars is not only in the form of ancient frozen oceans, but in contemporary flowing, albeit briny, water, makes the possibility of living microorganisms on Mars slightly more likely. Credits: NASA/JPL/University of Arizona By Marieke Vinkenoog, Master student Statistical Science
1 8  ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Culinaire Chemie met
u n e M s ’ l e c Mar
! s a p Ta
Marcel Schaaf In deze editie van Culinaire Chemie reist de Originredactie af naar het rustige Voorhout, thuishaven van bioloog Marcel Schaaf, expert op het gebied van stress. Van afstand ziet Marcel ons al aankomen en heet ons een warm welkom. Hij biedt ons een rode wijn aan, die kennelijk goed past bij het diner: tapas! Marcels vrouw Nicolle stelt zich voor en rent weer terug naar de keuken om de laatste voorbereidingen te treffen. Door Rembrandt Donkersloot, Master student Physics; Lisette Hemelaar, Master student Biology and Science Communication and Society; Annette Emerenciana, Master student Bio-pharmaceutical Sciences
EXTREMEs
In een hoekje zit Nina verstopt, Marcels dochter van een jaar of dertien. Verlegen vertelt ze dat ze net is begonnen in het tweede jaar van de brugklas Havo/VWO. Van stress zelf is binnen huize Schaaf weinig te merken, totdat Coco de kat binnen komt lopen... Coco lijkt net gevochten te hebben, iets wat hij blijkbaar vaker doet. Marcel: “Coco is ook interessant als je het over stress hebt, want hij heeft erg veel last van de katten in de buurt. Er wonen te veel katten hier, waardoor de territoria waarschijnlijk overlappen. Hij maakt erg veel ruzie met zijn buurkatten, dus sociaal gezien is hij denk ik niet zo handig… Hij begint zichzelf dan te likken en dan wordt hij kaal op zijn buik. Nu heeft de dierenarts ons wel aangeraden om hem op antidepressiva te zetten…” (gegiechel op de achtergrond) “… maar dat hebben we toch maar niet gedaan.” Waarom wordt er eigenlijk naar zebravissen gekeken, maar bijvoorbeeld niet naar katten? Nicolle antwoordt direct: “Ik denk dat ik daar zelfs antwoord op zou kunnen geven! Met zebravissen heb je veel minder moeite met proefdierenregels, denk ik.” Marcel vult aan: “Ja, dat klopt. Katten worden meestal niet voor dit soort onderzoeken gebruikt, je ziet vaker ratten en muizen als proefdier. Tijdens mijn promotie heb ik bijvoorbeeld ook met ratten gewerkt. Het mooie van vissen is echter dat zij het hele hormoonsysteem, met steroïden zoals cortisol, progesteron, testosteron en estradiol als het ware hebben uitgevonden. Men denkt vaak dat de moderne mens zo rond de ijstijd is ontstaan, maar 400 jaar geleden, toen de eerste vissen leefden, waren de meeste systemen er al lang. Vissen hebben dergelijke systemen als eerste geïmplementeerd en wij hebben ze gehouden omdat ze allemaal goed blijken te werken. Alle effecten van het stresssysteem zijn bij ons hetzelfde als bij vissen: de snelle stressrespons, de langzame stressrespons, alle effecten van cortisol op groei, metabolisme en ook het immuunsysteem. Je ziet het allemaal terug in vissen. Het is een prachtig evolutionair geconserveerd systeem.”
Universiteit Leiden
“Waarom gebruiken we dan die vissen: het is gewoon veel makkelijker. Ten eerste: de reguleringen. Tot vijf dagen vallen de larven niet onder een proefdierwet en dat is natuurlijk een heel groot voordeel. Daarnaast gaat alles na de bevruchting belachelijk snel. Binnen een dag heb je een ontwikkeld gewerveld organisme waar bijna alle systemen al in zitten, in ieder geval de primitieve systemen. Ze zijn heel transparant, dus je kunt er doorheen kijken en dat is fantastisch. Onder de microscoop kun je alle cellen zien bewegen. Als we een wond maken, kunnen we de witte bloedcellen naar die wond toe zien bewegen. Het is eigenlijk geen vraag meer waarom we ze gebruiken. Waarom hebben we ze niet eerder gebruikt?” “Het blijft natuurlijk wel zo dat het geen zoogdieren zijn, dus er wordt bij je onderzoek altijd gevraagd of het niet ook zo is bij ratten, muizen en in mensen. Een terechte
“Katten worden meestal niet voor dit soort onderzoeken gebruikt, je ziet vaker ratten en muizen als proefdier.” vraag, maar mensen onderschatten vaak hoe enorm geconserveerd de systemen in vissen en mensen zijn.” Na dit enthousiaste verhaal over de zebravis als modelorganisme, herinnert Nicolle iedereen eraan dat het eten koud staat te worden en dat het tijd is om lekker te gaan eten. Er wordt genoten van overheerlijke tapas, iets wat hier regelmatig gegeten wordt. Altijd zit er een tortilla bij, maar ook vaak andere dingen. Marcel is bijvoorbeeld dol op gamba’s (“Vind ik heerlijk! Hebben jullie ze al geproefd?”). Al snel komen er toch weer verhalen boven tafel. Op de vraag waar Marcel en Nicolle elkaar hebben ontmoet, antwoordt Nicolle, zodat Marcel even kan eten: “Leuke vraag! We hebben elkaar ontmoet
19
op de studentenbadmintonvereniging in Utrecht, daar zaten we samen in een team. Dat team bestond uit wel drie Marcellen, maar uiteindelijk heb ik er ééntje uitgekozen. We noemden ze bij de achternamen, om niet in de war te raken. Het was dus gewoon Schaaf.” Marcel vult aan: “Dat was altijd leuk tijdens wedstrijden, want dan ging je je vooraf voorstellen aan de tegenstander. Dat ging dan zo: “Marcel, Marcel, Marcel”. Mensen reageerden er nauwelijks op, blijkbaar luisterden ze niet echt…”
Muziek
Dan valt de aandacht op de piano in de kamer. Hoe zit het hier eigenlijk met muziek? Marcel vertelt direct dat dit eigenlijk een min of meer mislukt project is. Een aantal jaren geleden is hij begonnen met pianospelen, want dat leek hem wel wat. Nicolle heeft hem pianolessen cadeau gegeven. Ze was van mening dat Marcel veel te veel met zijn werk bezig was. Hij wilde altijd piano gaan spelen na zijn pensioen, maar Nicolle vroeg zich af waarom er gewacht moest worden. Marcel vertelt hoe dat ging: “Elke dinsdagavond ging ik naar zo’n mevrouw hier in het dorp. Dit heb ik drie jaar volgehouden en op een gegeven moment kon ik het ook wel een beetje. Toch kost het wel veel moeite om het nog helemaal onder de knie te krijgen als je op een latere leeftijd begint. Op een gegeven moment stopte die mevrouw ermee en dat was voor mij ook
20 ORIGIN #2
wel een mooi punt om ermee te stoppen. Een beetje een mislukt project dus.”
De zebravis als modelorganisme
Marcel doet onderzoek in zebravissen naar stress. Een hormoon dat hierbij genoemd moet worden, is natuurlijk cortisol, ook wel bekend als het “stresshormoon”. Cortisol wordt na stress door de bijnier gemaakt en veroorzaakt dan stresseffecten, zoals onderdrukking van het immuunsysteem, langzamere groei, verminderde vruchtbaarheid, verhoogd glucose in het bloed, verhoogde bloeddruk, etc. Cortisol en synthetische afgeleiden zoals Prednison worden corticosteroïden of glucocorticoïden genoemd. Ze binden aan glucocorticoïdreceptor en dan werkt hij als een transcriptiefactor. Het onderzoek focust op hoe de receptor werkt, hoe hij in de celkern beweegt en hoe de receptor plekken vindt om aan het DNA te binden. Belangrijk aan corticosteroïden is dat ze het immuunsysteem onderdrukken. Het zijn zogenoemde anti-inflammatoire geneesmiddelen. Ze zijn analoog aan cortisol en misschien wel het bekendste voorbeeld is Prednison. Prednison is één van de meest voorgeschreven geneesmiddelen ter wereld, onder andere tegen reumatische aandoeningen en astma. Als je deze medicijnen neemt in een stressvolle situatie, wat is dan het effect? “Je zou denken dat het dan geen effect heeft, maar dat klopt niet. Ze werken sterker dan je eigen cortisol. Cortisol onderdrukt je immuunsysteem en daarom word je vaak ziek wanneer je gestrest bent. Of eigenlijk ligt dat een beetje anders: je wordt meestal pas ziek ná een stressvolle periode, omdat je stress je er doorheen sleept. Je cortisol houdt je immuunsysteem dan een beetje onder druk. Als je stressvolle periode dan voorbij is, zakt je cortisol weer en word je ziek. Bacteriën en andere ziekteverwekkers zijn opgestapeld en worden dan opgeruimd. Daar gaat veel energie in zitten.”
jaargang 11, december 2015
“In de jaren ’40 is ontdekt dat cortisol daarvoor verantwoordelijk is. Het werd aan reumapatiënten gegeven en dat bleek goed te werken. In 1950 is hiervoor een Nobelprijs uitgereikt, hoewel dit eigenlijk onterecht was. De onderzoekers hadden namelijk cortison ingespoten, dat is een inactieve metaboliet van cortisol. Het was echter wel vervuild met cortisol. Het blijkt een miljardenindustrie te zijn.”
“Een nadeel is dat er veel bijwerkingen zijn. Niet alleen je immuunsysteem wordt onderdrukt, maar ook krijg je er een hele stressreactie bij. Je botten gaan afbreken, je bent vatbaarder voor infecties, gevoeliger voor depressie, spieren breken af en je huid wordt dun. Vaak als je een oudere ziet met blauwe plekken op de handen, betekent dat dat diegene prednison gebruikt of een astma-inhaler heeft. De bijwerkingen zijn dus enorm. Er wordt nu gekeken naar glucocorticoïden die wel anti-inflammatoir werken, maar die geen bijwerkingen hebben. Dat blijkt nog niet zo gemakkelijk te zijn. Er is nog een lange weg te gaan.”
Hoe wordt dit bestudeerd? Hoe ontwikkelt het immuunsysteem zich? Het immuunsysteem in de zebravis ontwikkelt zich zeer snel. We spreken van twee soorten immuunsystemen: het aangeboren immuunsysteem en het verworven immuunsysteem. In het aangeboren systeem zie je na een dag al macrofagen. Als je na drie dagen een wond maakt in bijvoorbeeld de staart van de vis, zie je er direct al macrofagen en neutrofielen naartoe bewegen. Als we daar dan een glucocorticoïd aan toevoegen, zien we dat we dat kunnen remmen.” “Al zestig jaar worden deze stoffen aan mensen gegeven, maar eigenlijk weet niemand precies welke cel of welke pathways binnen het immuunsysteem hiervoor verantwoordelijk zijn. Laatst hebben we gevonden dat de migratie van neutrofielen naar een wond keurig netjes wordt geremd, maar dat de macrofagen zich er niets van aantrekken en er wel naartoe gaan. We hebben daartoe naar een RNA-analyse gekeken om te zien welke RNA’s er minder gemaakt worden door de glucocorticoïden en bijna alles wordt geremd, behalve de RNA’s van genen die betrokken zijn bij de aanmaak van leukotriënen. Bizar hè?” Tijd voor een luchtiger onderwerp. Nicolle is docente Spaans. Gaan jullie veel op vakantie naar Spanje? Nicolle: “Niet echt.” Marcel: “We zijn in mei nog in Spanje geweest!” Nicolle: “Ja, maar we gaan niet áltijd naar Spanje. We kamperen meestal en we vinden Spanje iets te ver rijden, dus we gaan niet zo vaak. We
“Als ik alleen voor mijn werk zou leven, zou ik nooit uit Amerika weg gegaan zijn."
EXTREMEs
gaan wel naar Frankrijk, Engeland, Oostenrijk en afgelopen zomer zijn we naar de Verenigde Staten geweest. Daar hebben we onder andere Florida en New York bezocht, en North Carolina, waar Marcel als postdoc
gewerkt heeft en waar Nina geboren is.” Marcel vervolgt over Amerika: “Als ik alleen voor mijn werk zou leven, zou ik nooit uit Amerika weg gegaan zijn. In Amerika gebeurt alles. In de wetenschap is de rest van de wereld een provincie van Amerika. Dat wil niet zeggen dat er buiten Amerika geen goed onderzoek plaats vindt, maar het meeste goede zit wel daar. Afgelopen zomer heb ik in het oude lab een presentatie gehouden, maar alle postdocs die er destijds zaten zijn er nu niet meer en alle Europese postdocs zijn terug naar hun eigen land. Zodra ze kinderen kregen gingen ze allemaal terug, omdat iedereen hun eigen schoolsysteem het beste vindt.”
Zebravissen en hun persoonlijkheden
Zebravissen blijken verschillende persoonlijkheden te hebben die wellicht ook corresponderen met de activiteit van hun immuunsysteem. Een gespecialiseerde postdoc heeft een proefopstelling waarbij er wordt gekeken hoe exploratief zebravis-
Universiteit Leiden
sen zich gedragen. De vissen zitten in een bak met een schot dat in het midden zit. In dat schot zit een deurtje dat open gaat en er wordt vervolgens gekeken naar hoe lang het duurt totdat een vis door dat deurtje heen
zwemt. Wat blijkt? Het is altijd dezelfde vis die als eerste gaat. Elke dag, op ieder tijdstip is het dezelfde vis die als eerste door het deurtje heen durft te gaan. De eerste vis die gaat is de proactieve vis, de laatste is de reactieve vis. Marcel kijkt uiteraard hoe stress hierbij een rol speelt: “Als je gaat kijken wat er gebeurt als je die beesten laat stressen, zie je dat de één veel meer cortisol aanmaakt dan de ander, maar de concentratie blijft wel minder lang hoog. De immuunsystemen werken ook anders. De één is veel vatbaarder voor ziektes dan de ander. Ook werkt de biologische klok anders. Als je een wond maakt in de staart kun je onder de microscoop zien dat de witte bloedcellen daarheen gaan bewegen en daarin is enorme variatie zichtbaar. Er zijn wel aanwijzingen voor dat de proactieve vissen een actiever immuunsysteem hebben. Bij infecties is het dan uiteraard fijner om proac-
21
tief te zijn. Een nadeel is echter dat de kans op auto-immuunziektes groter is. Of het echt bijdraagt aan de levensvatbaarheid? Dat is moeilijk om te zeggen, want dat is ook afhankelijk van omgevingsfactoren. Reactieve individuen blijken flexibeler. Als de omstandigheden niet veranderen, is een proactieve houding daarom handiger. Als omstandigheden wel veranderen, is het echter handig om naar een nieuwe strategie op zoek te gaan.” We sluiten af met een Spaanse dessertwijn, espresso en koekjes. Voor Nina is het tijd om naar bed te gaan en Marcel telt tot drie. Na enige twijfel druipt Nina toch braaf naar boven af. “Grappig dat dit altijd werkt, ik tel tot drie, maar wat nou als ze niets doet? Ik weet het eigenlijk niet! Zo gaat het ook bij college. Ik vertel studenten dat ze de volgende keer echt op tijd aanwezig moeten zijn en gelukkig helpt dat ook, want als ik ergens niet van hou, is het studenten die te laat binnen komen.” We kunnen er allemaal om lachen, maar door de gezelligheid en goede gesprekken zijn we de tijd helemaal vergeten en slaat de klok tien uur aan. We bedanken de familie voor het heerlijke diner en hun tijd en vertrekken met een voldaan gevoel weg van huize Schaaf, terug naar Leiden. ‘Wetenschap is mensenwerk, en je kunt het dus ook aan alle mensen uitleggen.’’ Ook kinderen kunnen tot de essentie van ingewikkelde problemen komen.
2 2 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
By Dylan van Gerven, Master student Biology
Living Rain There are few things more commonplace than clouds. In fact, clouds are so mundane that we hardly ever take an interest in them. But what if I were to tell you that clouds are not merely fluffy white masses made up of water vapour? What if I were to say that clouds are, in truth, alive? Originally, clouds were believed to consist of non-living matter only. However, this premise has been proven to be problematic. For rain to fall down, water vapour must form rain drops or ice particles. We know water freezes at 0 °C. Pure water, on the other hand, freezes at about -40 °C. The reason that clouds do not remain gaseous is because aerosols increase the temperature at which ice crystals can form. The process is much like that of a heating pack. Pressing the disk inside initiates crystallization, which provides you with heat. Clouds work this way too, except in this case the aerosols are the trigger. However, cloud-triggering particles can also be of biological origin. A group of researchers led by Brent Christner, a microbiologist from Louisiana State University, investigated the role of these particles in snowfall. They found that between 69 and 100% of the particles were biological, and a substantial fraction even bacterial. It seemed that certain bacteria such as Pseudomonas syringae excrete ice-forming proteins. In normal circumstances, these proteins enable them to damage plant tissue through the formation of ice crystals, which allow the bacteria to enter the damaged site and infect the plant. However, when P. syringae enters the atmosphere, their proteins suddenly acquire a new trait: making rain.
Aside from simply being extraordinary, what would be the advantage of making rain for the bacteria? One scientist, Tim Lenton, from the University of East Anglia UK, thinks it quite plausible that “the organisms might be using their ice-nucleating ability to get out of the atmosphere”. This means that clouds do not only transport water, but are indeed carriers of living material. Moreover, the meteorological importance of rain-making bacteria is not to be underestimated. The team by Brent Christner suggests that the biological particles they discovered might altogether affect the precipitation cycle. Clouds, bacteria and the environment are all intertwined in a gigantic feedback mechanism. The exciting new field or earth system science aims at understanding these processes and then maybe, one day, we will have a weather forecast that is entirely accurate. Sources: Christner, B. et al. (2008) Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall Science 319, 1214 Schiermeijer, Q. (2008) ’Rain-making’ bacteria found around the world. .Nature. doi:10.1038/news.2008.632
EXTREMEs
Universiteit Leiden
23
Het eredoctoraat van Darwin Door Rinny E. Kooi
Lustrumjaren zijn bijzonder: bij universiteiten of faculteiten daarvan worden vaak bijzondere activiteiten georganiseerd of personen gehuldigd vanwege een bijzondere verdienste. Uiteraard gebeurt dit ook bij de universiteit van Leiden. In 2015 viert de universiteit haar 88e lustrum en bestaat de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen 200 jaar. Het zijn ook momenten om terug te kijken in de geschiedenis om aandacht te schenken aan belangrijke gebeurtenissen of activiteiten. Een belangrijke activiteit was de huldiging van Charles Darwin (1809-1882). Die huldiging vond plaats in een lustrumperiode, precies 140 jaar, geleden. Darwin kreeg op maandag 9 februari 1875 een eredoctoraat uitgereikt door de Rector Magnificus Mr. J. T. Buys (1828-1893). Opmerkelijk is dat het in 2015 ook nog een lustrumperiode, 240 jaar, geleden is dat de vader van Darwin, Robert Darwin (1766-1848) zijn proefschrift verdedigde. Hij ontving op 26 februari 1785 zijn doctorstitel op een medisch proefschrift over het gezichtsvermogen, geschreven in het Latijn en met als titel ‘Experimenta nova de spectris sen imaginibus ocularibus coloratis, quae, objectis lucidioribus antea visis, in oculo clauso vel averso percipiuntur’.1 Robert Darwin reisde in 1884 naar Leiden om te promoveren. Hij woonde aan de Apothekersdijk, vermoedelijk op nummer 21 bij Abraham Delfos (1731-1820). Hij kwam in 1784 naar Leiden om te promoveren, ongetwijfeld op advies van diens vader, Erasmus Darwin (1731-1802), een groot geleerde, die op de hoogte was van
1
Vertaling: Nieuwe proeven met gekleurde beelden of voorstellingen van licht, die na het bekijken van sterk lichtgevende objecten in het gesloten of afgewende oog zichtbaar blijven.
de goede reputatie van de Universiteit Leiden. Promoveren ging in die jaren heel anders dan tegenwoordig. In de biografie over Erasmus Darwin is te lezen: “It [het proefschrift] is well written, in a mature style. Was Erasmus at work under a filial pseudonym?” Het is zelfs niet onmogelijk dat Erasmus een aanzienlijk aandeel had in de totstandkoming van het proefschrift. In die tijd was iets dergelijks volgens Willem Otterspeer niet ongebruikelijk.2 Darwin was als jongen een hartstochtelijk verzamelaar van schelpen, insecten, munten en mineralen en hij had ook belangstelling voor natuurlijke historie en plantennamen. Als hij nu had geleefd, zou hij ongetwijfeld geologie of biologie zijn gaan studeren. In Darwins tijd waren de mogelijkheden voor een universitaire studie
2
Willem Otterspeer Groepsportret met Dame. De vesting van de macht. De Leidse universiteit, 1673-1775 (Amsterdam 2002) 212-219.
echter beperkt. Dat gold niet alleen voor Edinburg en Cambridge, maar ook voor Leiden. In Leiden had men in die tijd uitsluitend een juridische, theologische, filosofische, literaire en medische faculteit. Vakken als botanie, geologie en zoölogie konden alleen bij de filosofische faculteit worden gevolgd. Het is ongeveer 135 jaar geleden dat men in Leiden voor het eerst een doctoraalexamen kon afleggen in de zoölogie.3 Toen Charles Darwin in 1859 zijn theorie, beschreven in zijn boek ‘On the Origin of Species’, had gepubliceerd werd deze door de Leidse wetenschappers echter niet onmiddellijk ‘hartelijk welkom’ geheten. Charles Darwin is nooit in Leiden geweest, zelfs niet voor het in ontvangst nemen van zijn eredoctoraat. Dit wegblijven paste overigens geheel in zijn levenswijze en bovendien liet zijn lichamelijke conditie het niet toe veel op reis te gaan. Zijn leven speelde zich na zijn reis op de Beagle geheel af in het plaatsje Downe bij Londen. De uitreiking van het eredoctoraat aan Charles Darwin was geen vanzelfsprekendheid. In de feestrede die de Rector Magnificus Adriaan Heynsius (1831-1885) op zondag 8 februari 1875 ter gelegenheid van het 300-jarig bestaan van de universiteit in de Pieterskerk uitsprak komt ook tot uiting dat in Leiden meer aanhangers zijn gekomen van de evolutietheorie. Heynsius zei: “De zekerheid der resultaten is de hoofdzaak, waarom de natuurstudie zich zoozeer ziet geëerd in onzen tijd door de mannen van wetenschap op elk gebied. Het wantrouwen, dat zij aanvankelijk opwekte, omdat hare resultaten met onze overgeleverde begrippen in strijd waren, is voorbijgegaan. In steeds uitgebreider kring worden hare uitkomsten geëerbie
3
P. Dullemeijer. Van Zoötomie naar Zoölogie. Een historische studie schets van de Leidse algemene dierkunde. Universitaire pers Leiden (Leiden 1976) 1.
24 ORIGIN #2
digd. Zij roofde menige illusie, die ons lief was, maar zij gaf meer dan zij ontnam. Onder haar invloed wordt meer dan vroeger op elk gebied het wezen der dingen op de voorgrond gesteld. Zij wekte een algemeen wantrouwen tegen de schijn, en de diepere zin der waarheid, waardoor onze eeuw zich van de vroegere onderscheidt, wordt door vele, en naar ik geloof terecht, vooral van haar afhankelijk geacht.” 4 Een dag later, op 9 februari 1875, werden in de Pieterskerk de eredoctoraten uitgereikt. De nieuw aangetreden Rector Magnificus Mr. J. T. Buys (1828-1893) sprak de honoris causa benoemde hoogleraren toe. Buys las het besluit van den Academischen Senaat voor na dit met een krachtige rede te hebben ingeleid. “ Onder der honora causa gepromoveerden waren er velen, die met langdurig applaus begroet werden, waaronder de bekendsten die waren Darwin,….” 5.Darwin was echter niet tijdens die plechtigheid aanwezig. In de UBL ligt de bedankbrief van Darwin voor dit eredoctoraat6 met de volgende inhoud7: Down, Beckenham Kent Railway Station Orpington S.E.R. June 3, Sir, I beg leave to acknowledge the receipt of your obliging letter of Mar 26, and of the Diploma from the University of Leyden. I request that you will be so good, on any fitting occasion, to present to the Senate of your University my sincere acknowledgements for this distinguished honour, which is most highly gratifying to me. I beg leave to remain Sir your obliged & obedient Servant Charles Darwin. Leiden stelde zich tijdens de opgang van het van het darwinisme zeer terughoudend op. De universiteit kwam rond 1860
jaargang 11, december 2015
al in aanraking met het werk van Darwin. Jan van der Hoeven kwam in het bezit van zowel een Nederlandse als een Duitse vertaling van ‘On the Origin of Species’. In de UBL zijn beide vertalingen te vinden. Nadat Darwin zijn soortvormingtheorie had gepubliceerd werd over die theorie een grote discussiebijeenkomst in Oxford georganiseerd. Van der Hoeven was in 1860 aanwezig tijdens die bijeenkomst. Hij had bezwaren tegen Darwins theorie op zowel wetenschappelijke als godsdienstige gronden. Van der Hoeven was van mening dat “Zolang er dus in het heden geen aantoonbaar bewijs kon worden gevonden dat uit een soort een andere soort kon ontstaan, mochten we er niet van uitgaan dat het in het verleden ‘anders wezen kon’ en daarom ook ‘werkelijk anders was.’”8 Zowel op de eerste Nederlandse vertaling van Tiberius Cornelis Winkler (18221897) als de Duitse van de zoöloog en paleontoloog Heinrich G. Bronn (18001862) is wel wat aan te merken. Winkler liet voorbeelden die hem niet bevielen weg, voegde eigen waarnemingen toe, verving plantensoorten soms voor diersoorten, enz.9 Ook de vertaling van Bronn liet te wensen over.10 Bronn gebruikte volgens Van der Heide zijn vertaling om de onwaarachtigheid van de theorie van natuurlijke selectie te benadrukken. Van der Hoeven kreeg van Darwin deze Duitse vertaling en het is niet onmogelijk dat de behoudende opvatting van Van der Hoeven door Bronn is versterkt. 11 In zijn bezwaren tegen de evolutietheorie stond Van der Hoeven allerminst alleen. Ook de directeur van het ’s Rijksmuseum van Natuurlijke Historie (RMNH), Hermann Schlegel (1804-1884), had op ver-
9
4
5
Plaatsingscode 1002 C 2, Annales academici 1874-75 A. Heynsius Feestrede bij het derde eeuwfeest der Leidsche Hoogeschool, den 8ste ferbuari 1875 in de Pieterskerk uitgesproken (Leiden 1875) 22. Almanak van het Leidsche Studentencorps voor 1876. Twee-en-zestigste jaargang (Leiden, 1876).
Plaatsingscode ASF-327: Brief 86. Brieven voor bedanken deelname aan Diësviering.
Transcriptie R.H. Bremmer, Oude Britse letterkunde, Universiteit van Leiden.
6
7
Bart van Leeuwenburgh Darwin in domineesland. (Nijmegen 2009) 63.
Tentoonstelling over vertaling Darwins werk in Teylersmuseum tussen 24 november 2009 t/m 22 februari 2010.
8
Uitgave E. Schweizerbart´sche Verlagshandlung und Druckerei ( Stuttgart 1860).
Van der Heide schrijft dat het interessant zou zijn te weten welke vertaling Van der Hoeven heeft gebruikt. Die van Bronn, of de vertaling door de Duitser Julius V Carus die in 1867 uitkwam. Volgens mij is het die door Bronn. Van der Hoeven stierf in 1868. Gezien de interesse van Van der Hoeven lijkt het mij onwaarschijnlijk dat Darwin hem de Duitstalige uitgave van Carus, die pas in 1867 verscheen, toestuurde.
10
11
gelijkbare gronden grote bezwaren. Van der Hoeven en Schlegel konden overigens absoluut niet met elkaar overweg. Dit had onder meer te maken met hun uiteenlopende visie op de taken van het RMNH.12 Het RMNH is thans één van de onderdelen van het NCB Naturalis. De negatieve waardering voor ‘On the Origin of Species’ en zijn auteur zijn vermoedelijk het enige onderwerp waarover Schlegel en Van der Hoeven het ooit in hun leven eens zijn geweest. Beiden waren van mening dat Darwin geen duidelijke bewijzen voor soortvorming leverde. Er waren behalve Van der Hoeven en Schlegel meer tegenstanders van de opvattingen van Darwin. Dat betrof de Leidse botanicus Willem Frederik Reinier Suringar (1832 -1898), maar ook andere wetenschappers dan biologen, zoals Johann Karl Ludwig Martin (18511942), de eerste hoogleraar geologie in Leiden en de invloedrijke moderne theoloog Johannes Hendricus Scholten (18111885). De laatste verdedigde de opvatting dat de ‘onwijsgerige natuurstudie’ één van de oorzaken van het materialisme was. Scholten probeerde de natuurwetenschappen serieus te nemen, maar liet het terrein van het menselijk leven liever niet aan hen over.13 “In Nederland is waarschijnlijk weinig over de evolutietheorie gediscussieerd. Er zijn geen anti-Darwin uitspraken in gepubliceerde vorm te vinden. De discussie heeft zich dan ook in de informele sfeer afgespeeld en is wetenschappelijk nooit op de spits gedreven.” schrijft Paulides.14 Een verklaard voorstander van Darwin werd Hugo de Vries (1848-1935), die van 1866 tot 1870 biologie studeerde in Leiden en er in 1870 promoveerde. In 1866 kocht hij op een verkoping een Duitse vertaling van Bronn van ‘On the Origin of Species’. De Vries liet zich door Darwin overtui
Willem Otterspeer De Wiekslag van hun geest (‘s Gravenhage 1992) 279-282.
Janneke Van der Heide Darwin en de strijd om de beschaving in Nederland 1859-1909 (Amsterdam 2009). 71.
Bibliotheek Universtiteit van Amsterdam. Signatuur 243: fo. 42.01 PAUL. Ria Paulides Darwin in Nederland. De ontvangst van de leer van Darwin bij Nedeerlandse hoogleraren in de zoölogie en botanie, in de periode 1860 tot 1880. Werkstuk voor de opleiding tot Wetenschappelijk Bibliothecaris. (Amsterdam 1984) 1.
12
13
14
EXTREMEs
gen. Hij bediscussieerde Darwins ideeën met zijn medestudenten en overtuigde ook hen van Darwins gelijk.15 Ook de lector zoölogie, Hermanus Hartogh Heys van Zouteveen (1841-1891), was een groot bewonderaar van Darwin en maakte daar geen geheim van. Hartogh had in Leiden zowel rechten als biologie gestudeerd en was in beide vakgebieden gepromoveerd. Nadat Hartogh korte tijd als leraar in het middelbaar onderwijs had gewerkt was hij in 1867 lector geworden ter ondersteuning van de eerder genoemde Van der Hoeven. Deze overleed reeds in 1868 en Hartogh rekende erop dat hij diens opvolger zou worden. Dat viel tegen. De keuze viel niet op hem maar op de minder controversiële Emilius Selenka (1842-1902). “Het is vrijwel zeker dat zijn openlijke steun aan Darwin Hartogh Heys van Zouteveen bij curatoren niet populair had gemaakt en dat hij daarom werd gepasseerd” schrijft Zevenhuizen.16 “Uit achting voor zijn voorganger en in de meening dat diens
Universiteit Leiden
leerlingen ook zijn trouwe volgelingen waren, verzweeg Selenka zijn oordeel over Darwins stelling”, aldus De Vries in zijn schrift met herinneringen.17 Met name Schlegel heeft veel moeite gedaan voor de benoeming van Selenka in Leiden, vermoedelijk omdat hij in hem een tegenstander van Darwin zag. Toen het omgekeerde het geval bleek te zijn, bleef de goede verhouding toch in stand.18 Schlegel en Selenka hadden wel dezelfde opvatting over de functie van het museum. Tijdens een door Selenka kort na zijn benoeming opgericht dispuut dwong Hugo de Vries hem tot kleur bekennen.19 In zijn inaugurele rede stak Selenka daarna zijn bewondering voor het darwinisme niet onder stoelen of banken. Gedurende zijn aanstelling breidde hij zijn gedachten daarover verder uit en heeft hij zijn studenten “steeds in de leer geleid,
17
18
15
16
Erik Zevenhuizen Vast in het spoor van Darwin. Biografie van Hugo de Vries (Amsterdam/Antwerpen 2008) 50. Erik Zevenhuizen Vast in het spoor van Darwin. Biografie van Hugo de Vries (Amsterdam/Antwerpen 2008) 50.
19
Erik Zevenhuizen Vast in het spoor van Darwin. Biografie van Hugo de Vries (Amsterdam/Antwerpen 2008) 50. Willem Otterspeer De Wiekslag van hun geest (‘s Gravenhage 1992) 277. Erik Zevenhuizen Vast in het spoor van Darwin. Biografie van Hugo de Vries (Amsterdam/Antwerpen 2008). Afgaande op de informatie op pagina 50 in deze publicatie heeft Selenka kort na zijn benoeming dit dispuut opgericht.
25
en die in ruimer kring ingang doen vinden.”20 Selenka gaf op boeiende wijze colleges voor biologen, medici en ook theologen, capita selecta voor gevorderden, voordrachten en leidde excursies naar het buitenland. Selenka als een fervent Darwinist verzorgde het onderwijs in de vergelijkende anatomie heel anders dan daarvoor het geval was.21 Zijn invloed op studenten en wetenschappers is groot geweest en hij heeft sterk bijgedragen aan de acceptatie van de evolutietheorie. In 1874 vertrok Selenka naar Duitsland. In de jaren dat hij in Leiden werkte heeft hij zijn visie op Darwins theorie nooit gepubliceerd en daardoor is zijn invloed tot Leiden beperkt gebleven.22 Rond 1870 maakten in Nederland de tegenstanders van de evolutietheorie plaats voor een nieuwe generatie.23 Het is wel zeker dat de evolutietheorie steeds meer algemeen werd geaccepteerd. Dat accepteren bleek uit de benoeming van Hoffmann tot hoogleraar, uit de woorden van Hoffmann en ook uit de rede van Heynsius. Wellicht was het eredoctoraat voor Darwin al geen punt van discussie meer. Het is mij niet gelukt informatie te vinden over de inhoud van het voorstel om Darwin dit eredoctoraat toe te kennen noch over eventuele discussie in de Senaat van de Universiteit.
Janneke Van der Heide Darwin en de strijd om de beschaving in Nederland 1859-1909 (Amsterdam 2009) 111.
P Dullemeijer. Van Zoötomie naar Zoölogie. Een historische studie schets van de Leidse algemene dierkunde. Universitaire pers Leiden (Leiden !976) 6-7.
Bibliotheek Universtiteit van Amsterdam. Signatuur 243: fo. 42.01 PAUL. Ria Paulides Darwin in Nederland. (Amsterdam 1984) 10.
Bibliotheek Universtiteit van Amsterdam. Signatuur 243: fo. 42.01 PAUL. Ria Paulides Darwin in Nederland. (Amsterdam 1984) 4.
20
21
22
23
2 6 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Personality matters! By Christian Tudorache, Hans Slabbekoorn and Marcel Schaaf
People differ! There are fat ones and slim ones, short ones and tall ones, stupid ones and smart ones. But people differ especially in their character. In order to be able to suggest different personalities, these differences have to be consistent over time and across context. This means that differences remain even in the face of experience gained or adaptation to new situations. This also means, that differences are distinguishable in a social setting, between individuals in relation to each other. These differences are characterised in humans within the ‘Big Five’ personality traits. These are five broad domains or dimensions that are used to describe human personality, also known as the five-factor model. These five factors are openness, conscientiousness, extraversion, agreeableness, and neuroticism. Beneath each factor, a number of correlated and more specific primary factors are clustered: e.g., extraversion includes such related qualities as gregariousness, assertiveness, excitement seeking, warmth, activity, and positive emotions.
when it contains a variation of individuals of different constitutions. More proactive individuals are typically bold, aggressive, and dominant. However, they also need to follow a behavioural routine, learn faster, but are less flexible to changes, than more reactive individuals. They generally flourish in stable, resource-rich environments at high population densities, while reactive animals flourish at low densities, where resources are sparse and unpredictable.
Personalities, however, are not reserved exclusively to humans. Inter-individual differences in behaviour, physiology and even genetics, which are consistent over time and across context, have been shown in a large number of species from our nearest relatives, the apes, over common pets such as dogs cats and fish, down to less agreeable creatures such as cockroaches and spiders. In this case we talk about animal personalities, in order to distinguish them from our rather complex concoctions of behaviours and little ticks, which make us the individual who we are. Animal personalities have been given various names, according to the field of study occupied with the subject, such as coping style in medical research or behavioural syndrome in ethology. Here, too, five axes of behaviour have been described, which are more or less correlated, depending on the species, population or family. These are aggressiveness, activity, exploration, sociability and competitiveness. A certain concurrence profile of these axes defines a behavioural type, i.e. where you are on each of the axes. Extremes are named proactive and reactive, for scoring higher or lower on each axis, respectively. A proactive individual is therefore bold, aggressive and competitive, while a reactive is shy, docile and less competitive. Again, this makes only sense in a social context, since individual A can only be that much more aggressive, bold or explorative than individual B.
These variations are generally represented in equal numbers within a population. However, when it comes down to dust, it is the extreme individuals that save the day (or will be saved). In a simple but strikingly genius experiment, Allison Bell and Andrew Sih defined the behavioural types of a number of sticklebacks along two behavioural axes: boldness and aggressiveness. The outcome was random, there were extremes of very proactive animals with a high aggressiveness-boldness score and reactive individuals with a low score, but also individuals which showed low ratings for boldness but high ratings for aggressiveness were present, and vice versa. With other words, the population was diverse and mixed. Then, they introduced a predator, a large trout, and waited for nature to take its course. After the scientists re-evaluated the survivors of this predatory feast, they discovered that these survivors were all to be found along a proactive-reactive axis. The trout ate mainly individuals, which were aggressive but not very bold, and bold but not very aggressive. They concluded that a population under stress is reduced to its extremes. In other words, curious, but not very tough individuals don’t survive the attack, nor do the bullies with little guts. It feels good to think that nature can be just.
In nature, this variation in behaviour has numerous advantages. A population is so much stronger and more flexible
However, it is important for a population to include a variety of behavioural types. In the 90s of the last century, the financial sector favoured little men with big egos, aggressive, loud and terribly short-sighted types. These ‘Wolfs
EXTREMEs
Universiteit Leiden
27
Zebrafish in the lab. Photo by Pim Rusch. of Wall Street’, insensitive for consequences, traded at the stock exchange with other people’s money. In the beginning it went all quite well, but increasingly often, and typical for their personality, they failed to take the necessary precaution in this risky business. As a result, and still palpable, the crash from 2008 led to a large economic crisis with millions unemployed, countries in ruins and at war with each other. A society is only healthy when the variety of their behavioural types is large and the reaction to influences from outside is diverse. Not only behavioural variation can be extreme but also the variation of physiological response to the calamities of life. Proactive individuals have been shown to be more resilient to stress than reactive types. After stress, the cortisol concentration in the blood of proactive zebrafish, as we have shown at the Institute of Biology Leiden, reaches baseline levels much faster, than that of reactive fish. Cortisol is in fish, just as it is in us humans, a hormone associated with discomfort, and thus an indicator for the amount of stress an individual went through. Since proactive animals recover from a stressor much faster and more profound than proactive individuals, they are also less prone to the consequences of chronic, long-term stress, such as clinical depression, infertility and heart and vascular diseases. Another example of extremes in personality related physiological sensitivities in the immune response to infections. Simon MacKenzie, and his co-workers at the University of Sterling, UK, have shown that common carp of different coping styles, subjected to an inflammatory challenge, i.e.
the injection of harmless bacterial surface lipopolysaccharides, showed strong difference in associated gene transcripts measured in their brains. Proactive and reactive fish not only differed in baseline gene expression but also showed diametrically opposite responses to the challenge for 80% of the genes investigated. As a conclusion, the immune system of a proactive individual can be described as more ‘ready’, prepared for fast action in the fight against an intruder, than that of a reactive one. These and other examples document the interest of personalised medicine or care for coping styles. Since personalised care proposes the customization of healthcare - with medical decisions, practices, and products being tailored to the individual patient. Animal personality and associated physiological constitution is a perfect model with a variety of applications. Infection medicine, the treatment of stress and its consequences to human health, or neuropsychological affections can benefit in a not so distant future.
Christian Tudorache Post-doctoral Fellow at the Institute of Biology Leiden
2 8 ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Nacht van Kuns De Nacht van Kunst en Kennis is hét Leidsche podium voor cultuur en wetenschap voor iedereen die zich wil verrijken met de nieuwste inzichten of zich wil laten entertainen door bekende artiesten. Uiteraard mag de Originredactie niet ontbreken. Het programma is echter dermate uitgebreid dat het bij sommige bezoekers leidt tot keuze apathie. Wordt het Andre Kuipers die vertelt over zijn avonturen in de ruimte, of toch maar die bierproeverij bijwonen? Een duidelijk luxeprobleem. Ook geen Ig Nobelprijsuitreiking dit jaar, maar het mag de pret niet drukken. Want eerlijk is eerlijk, wie deze avond mocht hebben meegemaakt zou niet zeggen dat dit pas de derde editie was. De line-up en uitvoering waren verglijkbaar met de reeds succesvolle Museumnacht, een jaarlijks evenement dat al jaren bestaat. Het lustrum van zowel de Universiteit als de Faculty of Science gave deze avond een extra bijzondere glans. Wij kijken uit naar de volgende editie! @Hortus
Dijkshoorn o ic N r te ch di en er jv ri Sch verlichte boom draagt onder een mooi gedichten voor. van Blauwe Uur korte- één zin - maar Soms zelfs erg kort lachen. Dijkhet publiek kan er omehoorders door zijn shoorn verrast zijn to te presenteren, terwerk nu ook zingend arklanken speelt. wijl hij aangename gita worden deze en id Le in s je ek pl te is oo De m dere kunst. on ijz b et m ed le ek g n aa avond extra
EXTREMEs
Universiteit Leiden
29
st en Kennis 2015 @Scheltema
Schrijver Bas Heijne vert tatie van techniek in de elt over de implemener voor kunnen kiezen mens. Wat als we later te krijgen? Beginnen w om 50% meer geheugen worden? Aldous Huxley’sij onze eigen schepper te langzaam vorm te krijg Brave New World begint overgang nog door wein en, hoewel deze faseigen wordt opgemerkt. @Leidse Schouwbu rg
Andre Kuipers vertelt ov universum, maar vooral er onze plek in het turen als astronoaut zijnover hoe zijn avonleven op aarde hebben visie van het veranderd.
@Gebroeders Nobel
Kenny B sluit spectacu zomerhit ‘Praat Nederlalair af met de nds met me’.
Tekst door Rembrandt Donkersloot, Master student Physics, Foto's door Leandros Talman, Master student Physics
30  ORIGIN #2
jaargang 11, december 2015
Boek
Recensie
Dune Door Linda Poppe, Master student Biology What do you think of when you hear 'science fiction'? Perhaps something like spaceships, laser beams and sonic screwdrivers in a galaxy far, far away? Something 'in space' often seems to define the genre, but there's much more to it than that. Science fiction works often explore extremes: the boundaries of the galaxy in many cases, but also those of technology and society. It is often those other aspects that make a book, movie or game a classic. For example, what exactly made 'Dune' by Frank Herbert one of the world's bestselling science fiction novels?
Auteur Central to the novel is the product harvested on Arrakis: a drug called spice. The harvesting of spice is a dangerous affair, as gigantic sandworms guard their desert territory and will always be attracted by activity on the dunes. Everyone wants spice, and thus dealing with these enormous forces of nature is vital to all parties. This is part of what makes ecological literacy so important to the Fremen. It also provides one of the main characters, the empire's ecologist Keynes, with the power he has.
Everyone wants spice, and thus dealing with these enormous forces of nature is vital to all parties.
Dune is set on the desert planet Arrakis, where water is so scarce that every single drop is precious. This is an entirely foreign environment for the noble Artreides family, who are forced by the emperor to move from their more comfortable home planet to Arrakis to take over the spice-mining operations there from a rival house, the Harkonnens. It is clear that the situation is a trap, and the Artreides find themselves struggling to prepare for an imminent attack and attempt to enlist the help of the planet's inhabitants: the nomadic Fremen. The interaction between the people from the empire and the Fremen is difficult, and the clash of the intricate cultures is a very important and wonderful part of the story. The habits and religion of the Fremen reflect their environment, and it is not strange that their idea of paradise is a world with plenty of water. The remarkable thing is that they actively attempt to achieve this, and they consider 'ecological literacy' among their people to be crucial to do so.
It is this attention to ecology that gives Dune a special place in my heart. At the time of writing, the ecological movement that we are familiar with today had not quite started yet. While there is much more focus on climatological problems nowadays both in news and literature, Dune was one of the first novels to discuss the balance between how we as humans want to live, how we cultivate our land, and how we deal with the nature surrounding us.
Frank Patrick Herbert, Jr. (October 8, 1920 Ăą February 11, 1986) was an American science fiction writer best known for the novel Dune and its five sequels. Though he became famous for science fiction, he was also a newspaper journalist, photographer, short story writer, book reviewer, ecological consultant and lecturer.
Cover
Origin Suggests:
'In space' is therefore not what makes the 50-years old 'Dune' a masterpiece. Instead, it is the portrayed societies and the extremes their home-planet exposes them to that makes Dune a work that is as relevant today as it was when it was first published.
Recent discussions
EXTREMEs
Universiteit Leiden 
AGENDA Vrijdag 11 december
Beat the Professor Pubquiz (lustrumactiviteit) Wie is de slimste van de faculteit? Vorm een team met vijf leden en strijd in deze pubquiz tegen alle studenten, docenten en onderzoekers van de faculteit! Dinsdag 5 januari
Nieuwjaarsreceptie Op deze feestelijke receptie worden ook de C.J. Kokprijzen en facultaire onderwijsprijs uitgereikt. Gelukkig nieuwjaar!. Maandag 8 februari
Dies Natalis Universiteit Leiden Vandaag viert de Universiteit haar 441e verjaardag. Woensdag 10 februari
Open Mic Night
Laat je talenten zien op de Open Mic Night! Deze activiteit wordt georganiseerd door de studieverenigingen. Vrijdag 12 februari
Science Gala
Dit jaarlijkse Gala zal dit jaar nog fantastischer worden, omdat het in teken staat van het facultaire lustrum.
VOLGEND NUMMER In ons volgende nummer zullen wetenschappelijke misconcepties centraal staan. Feiten die altijd voor waar werden aangenomen, kunnen toch ineens anders blijken te zijn!
COLOFON Oplage 5.700 Redactieadres Origin Magazine Einsteinweg 55 2333 CC Leiden originredactie@gmail.com www.originmagazine.nl 071-5274538
eindredactie
Rembrandt Donkersloot, Annette Emerenciana, Lisette Hemelaar, Annika Koumans, Linda Poppe, Marieke Vinkenoog, Lotte de Vrijer, Joris Westerveld, Dylan van Gerven, Linda Poppe, Leandros Talman
hoofdredactie
ISSN 2352-0051
Aan deze Origin werkten mee Christian Tudorache, Marcel Schaaf, Rinny E. Kooi, Hans Peter Mulder, Vincent Ulmer, Peter Wiegman Redactie Marieke Vinkenoog Lisette Hemelaar
redactie
Productie UFB Universiteit Leiden Ontwerp en vormgeving Balyon, Rijnsburg Origin en al haar inhoud Š Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Leiden. Alle rechten voorbehouden.
31
Heb j ij een profie en te l natu chnie ur k o f natuu e e n p r en g rofiel ezond Wil je heid? wete n hoe is om het na he t vwo bèta een studi e in L volge eiden n? te
Kom proef stude ervaa ren e r het n z elf! Vrijda
g 15
Biologie - Bio-Farmaceutische Wetenschappen Informatica - Informatica & Biologie Informatica & Economie - Life Science & Technology - Molecular Science & Technology Natuurkunde - Sterrenkunde - Wiskunde Meer informatie of je direct aanmelden: www.opendageninleiden.nl/wiskunde-ennatuurwetenschappen/
Bij ons leer je de wereld kennen
april