WAT IS EEN SOORT ?

 °

I  °SOORTEN 

 watis een soort <–Doc archief 

soortbastaarden  <–Doc archief

-SOORTPROBLEEM 

Axolotl en het soortprobleem

°

SOORTVORMING 

CICHLIDS  <–doc archief 

°

Wat is een soort?

op 17 januari 2014    14

tijger

Jaarlijks worden er heel wat nieuwe soorten beschreven. Maar wat is nu eigenlijk een soort? Een simpele vraag waarop heel wat complexe antwoorden geformuleerd zijn door biologen en filosofen.

Tijd voor een overzicht.

Wat is een soort? Vele biologen deinzen stilletjes achteruit wanneer zij met deze vraag geconfronteerd worden.

Charles Darwin gaf het reeds aan in ‘On the Origin of Species:

“Geen enkele definitie heeft vooralsnog alle naturalisten tevreden gesteld; toch weet elke naturalist vaag wat hij bedoelt als hij over een soort spreekt.

Sindsdien zijn er talloze artikels en boeken over dit onderwerp geschreven. En naast biologen hebben ook enkele filosofen bijgedragen aan de discussie.

“WAT IS DE ESSENTIE VAN DE TIJGER? STREPEN? NEE!”

Essentialisme
Metafysica is een traditionele tak van de filosofie die zich bezighoudt met het verklaren van het fundamentele “zijn”.

Bestaan de dingen die wij waarnemen werkelijk of zijn het constructies van onze hersenen? Deze vraag kan ook toegepast worden op soorten.(1)

Sommige filosofen volgen het essentialisme en zien soorten als natuurlijke entiteiten (Engels: natural kinds). Een entiteit wordt gekenmerkt door een eigenschap (i.e., de essentie) die noodzakelijk is om lid te zijn van een bepaalde groep.

Een chemisch element, zoals bijvoorbeeld koolstof (C), is een entiteit, want alle koolstofatomen worden gekenmerkt door een essentiële eigenschap, het atoomnummer (het aantal protonen in de kern).

Als een element atoomnummer 6 heeft, dan is het koolstof. Maar heeft een element atoomnummer 7, dan hebben we te maken met stikstof (N).

Het atoomnummer is dus de essentie van een chemisch element.

Nu kan men dit principe doortrekken naar soorten. Heeft elke soort een essentie? Bijvoorbeeld, wat is de essentie van de soort tijger (Panthera tigris)? Strepen? Nee, want er bestaan andere soorten met een gestreept vachtpatroon, zoals de zebra.

U kunt blijven zoeken, maar een essentie voor elke soort zult u niet vinden.

°

Kenmerk van clusters
Toch hebben filosofen het essentialisme niet opgegeven.

Als soorten niet door een enkele essentie gekenmerkt worden, dan misschien door een verzameling kenmerken.

In het geval van de tijger, kunnen we een lijst opstellen met kenmerken, zoals gestreepte vacht, katachtige, carnivoor, enzovoort. Deze denkwijze, gebaseerd op clusters van kenmerken, werd geïntroduceerd door Ludwig Wittgenstein. Maar opnieuw komen we voor een probleem te staan.

Kijk bijvoorbeeld naar de wilde eend (Anas platyrhynchos). De mannetjes en vrouwtjes van deze veelvoorkomende vogel zien er totaal verschillend uit.

Het is onmogelijk om een lijst kenmerken op te stellen waardoor zowel mannetjes als vrouwtjes tot de entiteit ‘wilde eend’ behoren.

Richard Boyd loste deze situatie op met het principe van homeostatische clusters van kenmerken. Hij stelde dat een soort beschreven kan worden door een verzameling van kenmerken, maar dat een individu niet alle kenmerken moet bezitten om tot een soort gerekend te worden.

Stel dat de wilde eend beschreven wordt door tien kenmerken (om het even simpel te houden), waarvan zeven het mannetje beschrijven en zes het vrouwtje (sommige kenmerken zijn natuurlijk gemeenschappelijk), dan kunt u ‘wilde eend’ als entiteit beschouwen.

Evolutie
Probleem opgelost?

Niet dus, een essentie (in dit geval de homeostatische cluster van kenmerken) is tijdloos en eeuwig.

Een chemisch element met atoomnummer 6 is altijd koolstof, waar en wanneer we het ook tegenkomen.

Maar soorten zijn niet tijdloos en eeuwig, soorten ondergaan evolutionaire veranderingen.

Filosofen hebben twee oplossingen voor dit probleem:

soorten als historische entiteiten of als individuen.

Alle kenmerken die tot nu toe gebruikt werden om soorten te beschrijven waren intrinsiek, ze komen voort uit het individu zelf.

Maar er zijn ook extrinsieke kenmerken die bepaald worden door uitwendige invloeden.

Ik ben bijvoorbeeld de broer van mijn zus (klinkt logisch, toch?). Het feit dat ik een broer ben, is geen intrinsieke eigenschap, maar wordt bepaald door de relatie die ik heb met iemand anders (in dit geval mijn zus).

Op dezelfde manier kan een soort extrinsieke kenmerken hebben doordat alle individuen afstammen van een bepaalde gemeenschappelijke voorouder.

De onderlinge relatie tussen de individuen is de (historische) essentie van de soort.

Een andere zienswijze is soorten als individuen. Een individu heeft een bepaalde positie in tijd en ruimte. Er is een begin en een einde, hiertussen verandert het individu voortdurend. Dezelfde redenering kan toegepast worden op soorten: een soort ontstaat (speciatie) en verdwijnt (extinctie), hiertussen verandert de soort voortdurend (evolutie). Deze zienswijze is erg populair bij biologen, terwijl filosofen eerder vastklampen aan het essentialisme.

De soort als individu.

De soort als individu.

°

Biologisch Soort Concept
Genoeg gefilosofeerd, tijd om het eens langs de biologische kant te bekijken.

Iedereen kent natuurlijk het Biologische Soort Concept (BSC) van Ernst Mayr:

“Een soort is een groep populaties waarvan de individuen het potentieel hebben om onderling vruchtbare nakomelingen te produceren.”

Het bekendste voorbeeld behandelt paarden en ezels. Zij behoren tot verschillende soorten omdat de nakomelingen van een kruising tussen paard en ezel onvruchtbaar zijn.

Hoewel het Biologische Soort Concept veel gebruikt werd, heeft het enkele nadelen.

Ten eerste, sommige populaties (die tot dezelfde soort gerekend worden) leven gescheiden van elkaar en wetenschappers kunnen dus nooit vaststellen of leden van die populaties onderling ( op natuurlijke wijze ) kunnen kruisen.

Vaak is het onbegonnen werk om alle mogelijke combinaties uit te proberen.

Ten tweede, er zijn heel wat vruchtbare kruisingen bekend tussen individuen die tot verschillende soorten behoren.

Robert Kraus (Wageningen Universiteit) en collega’s toonden bijvoorbeeld aan dat diverse eendensoorten onderling extensief kruisen, met uitwisseling van genetisch materiaal als resultaat.

Volgens het Biologisch Soort Concept behoren alle betrokken eendensoorten dan tot één enkele soort, hoewel ze morfologisch zeer verschillend zijn.

Ten derde, dit soortconcept kan enkel toegepast worden op soorten die zich seksueel voortplanten.                                                   Aseksuele organismen worden simpelweg genegeerd.

“IN THEORIE WEET MEN DUS WAT EEN SOORT IS, MAAR IN DE PRAKTIJK BLIJKT HET AARTSMOEILIJK OM SOORTEN AF TE BAKENEN”

Theorie versus praktijk
Omdat het Biologisch Soort Concept niet altijd toepasbaar of praktisch is, werden andere concepten geformuleerd.

In 1997 verzamelde Richard Mayden (Saint Louis University, Missouri, USA) alle soortconcepten.

Op dat moment waren er minstens 24 concepten in gebruik. (2)

Hij ontdekte het probleem dat had geleid tot deze enorme diversiteit aan soort concepten: het gebrek aan een scheiding tussen theorie en praktijk.

In theorie weten alle biologen wat een soort is, maar in de praktijk is het zeer moeilijk om individuen in soorten te verdelen.

Mayden stelde voor om een onderscheid te maken tussen een primair, theoretisch soortconcept en secondaire, praktische soortconcepten.

Als primaire concept bracht hij het Evolutionaire Soort Concept (ESC) van George Gaylord Simpson naar voren. Dit concept stelt het volgende:

“een soort is een voorouder-afstammeling lijn die onafhankelijk van andere lijnen evolueert met zijn specifieke evolutionaire rol en betekenis.”

Alle andere soortconcepten zijn secundair en kunnen in de praktijk gebruikt worden.

Kevin de Queiroz (Smithsonian Institution, Washington DC, VS) werkte dit principe verder uit en introduceerde het tegenwoordig veelgebruikte General Lineage Concept‘.

Dit concept is zeer technisch met heel wat complexe terminologie (vandaar dat ik het voorlopig hierbij zal laten), maar lijkt sterk op het Evolutionaire Soort Concept van Simpson.

In theorie weet men dus wat een soort is, maar in de praktijk blijkt het aartsmoeilijk om soorten af te bakenen. Dit heeft te maken met de manier waarop soorten ontstaan.

Er zijn diverse modellen van soortvorming geformuleerd, maar elke situatie is hoe dan ook uniek.

Richard G. Harrison (Cornell University, Ithaca, VS) vatte dit idee samen in de ‘Life History Approach waarbij elke soort een specifieke levensgeschiedenis heeft waarvan de afzonderlijke fasen overeenkomen met verschillende soortconcepten.

Om dus te bepalen of twee individuen behoren tot verschillende soorten, moet men de evolutionaire geschiedenis van de betrokken soorten eerst achterhalen.

°

Bronmateriaal:


Boyd, R. (1999) Homeostasis, Species and Higher Taxa. In Wilson, R.A. Species: New interdisciplinary essays. MIT Press, Cambridge.
de Queiroz, K. (1998). The general lineage concept of species: Species criteria and the process of speciation. In Howard, D.J., Berlocher, S.H. Endless forms: Species and speciation. New York: Oxford University Press. pp. 57–75.
Ghiselin, M.T. (1997) Metaphysics and the Origin of Species. State University of New York Press, Albany.
Kraus R.H.S et al. (2012) Widespread horizontal genomic exchange does not erode species barriers among sympatric ducks. BMC Evolutionary Biology, 12:45.
Mayden, R. L. (1997). A hierarchy of species concepts: The denouement in the saga of the species problem. In Claridge, M.F., Dawah, H.A., Wilson, M.R. Species: The units of biodiversity. London: Chapman and Hall. pp. 381–4.
Mayr, E. (1942). Systematics and the Origin of Species, from the Viewpoint of a Zoologist. Cambridge: Harvard University Press.

Richards, R.A. (2010) The Species Problem: A Philosophical Analysis. Cambridge University Press.

The Species Problem Philosophical Analysis Richard Richards[1]   pdf

De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Moni Sertel (cc via Flickr.com).

 

_________________________________________________________________________________________

APPENDIX  

AANVULLINGEN EN KOMMENTAREN 

°

OVER SUBSOORTEN  (en   klassieke  kweek en kruisings- programma’s om  “verloren soorten”  terug te brengen )

…..

(een opinie over iets wat mij stoort in natuurbescherming:)

Ik erger me persoonlijk aan biologen die soorten puur willen houden, en daarin ook zeer fanatiek zijn. Ik begrijp het wel, want het resulteert vaak, uiteindelijk, in het verlies van een soort, in ieder geval het uiterlijk, qua genen weet ik niet.

De wilde eend bijvoorbeeld is op een aantal plekken geintroduceerd, en paart er flink op los met zijn exotische verwanten, zoals bijvoorbeeld de wenkbrauweend. Biologen spreken dan van genetische vervuiling, wat nogal doet denken aan een bepaalde politieke stroming, en organiseren in gevallen uitroeiings campagnes om hun soort te behouden van de ondergang.

Een aantal dieren in de dierentuin mogen niet worden geherintroduceerd in het wild omdat ze niet raszuiver zouden zijn.

Ik denk dan, de omgeving selecteerd uiteindelijk wel het beste type. Subsoorten zijn ook ontstaan uit één type, de vraag is alleen of wij dat zouden meemaken als subsoorten zich nu vermengen.

En daarnaast, ik heb geleerd van diezelfe biologen dat genetische diversiteit goed zou zijn, dus waarom geldt dat niet bij bijvoorbeeld de tijger (dierentuin) of de wilde eend en variaties?

Nog zoiets, beschermers van de wolf zijn dolblij dat wolven populaties die genetisch verschillend zijn, zoals de Italiaanse en Spaanse populatie, zich vermengen. Hoezo is dat geen genetische vervuiling?

Het zal ook wel de angst zijn dat een soort “het te goed doet”.

Of de ideologie dat invloed van mens onnatuurlijk is, wat paradoxaal is omdat we tegenwoordig vrijwel al het leven beinvloeden op de wereld. (Het overgrote gedeelte natuur in Nederland is bijvoorbeeld gemaakt door mensen handen en kan zonder de mens zichzelf niet in stand houden (denk aan naaldbossen en heide))

Avatarauteur  Jente  

……. Mijn onderzoek draait rond hybridisatie bij ganzen en ik denk dat zuivere soorten een illusie zijn

Ja ganzen kunnen er wat van. Op waarneming.nl staat een 20-tal hybrides.

Een ander voorbeeld: wisenten en bisons hebben bloed van onze runderen. In ieder geval de Russische populatie in de Kaukasus.

Bij tijgers is het trouwens wel zo dat de Sumatraanse tijger kleiner is, een aanpassing aan het leefgebied. Dus een Siberische tijger loslaten op Sumatra is dan weer niet zo’n goed idee. Maar ik vind het extreem als een grotendeels Sumatraanse tijger niet kan worden geherintroduceerd omdat het deels bloed heeft van bijvoorbeeld een Bengaalse tijger.

En ik denk ook dat biologen het aanpassingsvermogen van dieren onderschatten. Het gedomesticeerde varken veranderde al snel weer in het wild-type zwijn, en doet het uitstekend in bijvoorbeeld Australie en de Verenigde Staten. Die verwilderde varkens zijn dan wel vaak bont.

(Voorbeeld ) Hogzilla was a male hybrid of wild hog and domestic pig that was shot and killed by Chris Griffin in Alapaha, Georgia, United States, on June 17, 2004

It was originally considered a hoax
http://upload.wikimedia.org/wi…

Ik lees net op wikipedia dat de wilde zwijnen in Europa ook voor een deel gedomesticeerd bloed hebben.

http://www.natuurbericht.nl/?i…

Bij  de Duitse wilde zwijnen populaties  komen nog regelmatig bonte voor.

Er zijn nog veel interessante wetenswaardigheden over dit onderwerp.

Het is nu algemeen bekend dat wij DNA hebben van neanderthalers, maar de Aboriginals hebben bijvoorbeeld ook DNA van H. Denisova.

Bij de rode wolf was het onduidelijk of het een aparte soort was of een hybride tussen coyote en wolf. Ondertussen wordt het wel beschouwd als aparte soort.

De coyotes van de oostkust zijn wel echt hybrides tussen coyote en wolf, volgens wat ik nu net heb gelezen.

De wetenschap gaat zo snel dat ik soms dingen lees die na een jaar al weer niet correct zijn.

En het schijnt dat er zwarte wolven zijn omdat het ontstaan is bij honden en dat via honden de wolven ( twee nauw verwante soorten )  het gen voor zwarte vacht kregen.

De zwarte vacht schijnt wolven beter bestand te “maken” tegenover ziektes.

°

Ik wijs hierbij op de herhaalde  hoogstwaarschijnlijke    kruisingen ( genoomonderzoeken van Svante Paabo )van de vroege homo sap  mens met andere vertegenwoordigers van nauw verwante ( uitgestorven )  mensachtigen(neanderthaler / Denisova  / Erectus ?  )  … Ook hier scheen die  uitwisselingen van genen  een voordeel te hebben geboden   ( maar soms ook een nadeel  —> de verhoogde vatbaarheid  van  zuid amerikanen  voor diabetes bijvoorbeeld  ( afkomstig van   een   oost- aziatische neanderthaler populatie  , ook gevonden rond Denisova  en waarvan het beschikbare  gedeelte van het  relevante  genoom is ge- sequensed  )

(1)  FILOSOFISCHE  SITUERING VAN DE  GEBRUIKTE   TERMEN  

Of  de ” dingen”  werkelijk zijn ( zoals we   ze  ons voorstellen ) of slechts  menselijke “ideen” (–> Plato en de universalia leer      )of zelfs alleen maar (nuttig bevonden ) hersenspinsels  en projekties   zijn  of   hoogstens constructies (met eventueel enige vereenvoudigde  en gelimiteerde weergave van (connecties met ) de werkelijkheid —> Model )werden traditioneel filosofisch ook   behandeld door  het zogenaamde  kennistheoretische    ” Realisme <–>nominalisme  debat  “ 

http://nl.wikipedia.org/wiki/Nominalisme

” …..Het nominalisme is een theologische/filosofische stroming uit de tweede helft van de Middeleeuwen. Deze stroming binnen de metafysica acht de individuele dingen als werkelijk en niet de universele gestalte ervan. Niet de boomheid is werkelijk, maar de individuele boom  …. 

“t ….Het nominalisme stond tegenover het middeleeuwse realisme (homoniem voor verschillende stromingen), waarin vooral wordt gedacht in termen van het zijn en dat juist de universalia (algemeen voorkomende abstracte begrippen als kleur, smaak en dergelijke) beschouwt als werkelijk. Universalia zijn die kenmerken van een bepaald voorwerp, die het maken tot het bepaalde voorwerp dat het is. ( = essentialisme   dus )

De in alle bomen terugkerende gestalte van de boomheid is werkelijk en niet zozeer de individuele boom.

Volgens die richting is dus –>  een tijger , een tijger omdat hij deel heeft aan de “tijgerheid “—> de foto bovenaan dit artikel neemt ook deel aan de “tijgerheid ” maar dan niet de “volledige tijgerheid ” ….Maar wat de volledige ‘tijgerheid ‘inhoud , weten we (nog) niet   ( ook de tijger niet ) 

°

( de biologen spreken niet van‘ tijgerheid ‘ maar van “tijgerachtigen “ en dat heeft te maken met geneste hierarchieen  )

Nested Hierarchies

Common ancestry is conspicuous.
Evolution predicts that living things will be related to one another in what scientists refer to as nested hierarchies—rather like nested boxes. Groups of related organisms share suites of similar characteristics and the number of shared traits increases with relatedness. This is indeed what we observe in the living world and in the fossil record and these relationships can be illustrated as shown below.

cladogram illustration showing nested hierarchies

In this phylogeny, snakes and lizards share a large number of traits as they are more closely related to one another than to the other animals represented. The same can be said of crocodiles and birds, whales and camels, and humans and chimpanzees. However, at a more inclusive level, snakes, lizards, birds, crocodiles, whales, camels, chimpanzees and humans all share some common traits.

Humans and chimpanzees are united by many shared inherited traits).

But at a more inclusive level of life’s hierarchy, we share a smaller set of inherited traits in common with all primates. More inclusive still, we share traits in common with other mammals, other vertebrates, other animals.

At the most inclusive level, we sit alongside sponges, petunias, diatoms and bacteria in a very large “box” entitled: living organisms.

—>  Menselijke constructies   = 

Definities (=begrenzingen) zijn bijna altijd man made, :  gemaakt als hulp- of werkhypothese. Echte grenzen komen in de natuur maar zelden voor.

DNA-barcode maakt snelle ontdekking nieuwe  en determinatie  van  reeds   bekende  soorten , mogelijk of minstens gemakkelijker

Door het genetisch profiel van dieren en planten in een snel te lezen streepjescode te vatten is de ontdekking van nieuwe variëteiten en een betere bescherming van de biodiversiteit mogelijk.
—> Maar critici vrezen misbruik door multinationals.
Picture

DNA-barcodering is een nog zeer jonge discipline die biologische soorten wil identificeren aan de hand van een stukje DNA dat alle soorten delen (bij dieren het zogeheten CO1-gen).

°

Stofwisselingsgen CO-1, is  een stukje mitochondriaal DNA van ruim 600 baseparen. Individuen van één  diersoort hebben nagenoeg hetzelfde CO-1-gen. Bij mensen verschilt de streepjescode op slechts een tot twee van de 648 plaatsen. Tussen chimpansees en mensen daarentegen verschilt het gen op zestig plaatsen, tussen mensen en gorilla’s op zeventig plaatsen.

Eind vorig jaar(2003)  verschenen twee wetenschappelijke publicaties waarin de methode op de pijnbank werd gelegd, en werd vergeleken met de traditionele, taxonomische manier van soortbeschrijving.

-In één studie werd de streepjescode van 260 soorten Noord-Amerikaanse vogels bepaald. Alle vogelsoorten hadden zoals verwacht een verschillende streepjescode, op vier na. Die hadden twee aan twee hetzelfde CO-1-gen.

Dezelfde soorten, luidde de conclusie dan ook.

– In een andere studie, waar onder meer Paul Hebert aan meewerkte, werden exemplaren van de Costaricaanse vlindersoort ‘Astraptes fulgerator’ onder de streepjescode-lezer gelegd.

Niet één soort, luidde de conclusie, maar tien verschillende soorten.

Taxonomen hadden zich laten misleiden door de identieke verschijningsvorm van de volwassen vlinders – alle tien hebben ze beige vleugels, met een blauw centrum. Onderzoekers vermoedden al langer dat er iets niet in de haak was met de Astraptes – de vlinders komen voort uit verschillende rupsen, en hebben bovendien een verschillend dieet.

De streepjescode werkt, willen de onderzoekers maar zeggen.

Het is een bruikbaar gereedschap om soorten van elkaar te onderscheiden.

Haken en ogen zitten er evenwel ook aan de methode.

Zo is het nog maar de vraag of recent van elkaar afgesplitste soorten wel worden herkend.

Bovendien is al duidelijk dat één streepjescode niet genoeg is, legt Erik van Nieukerken van het natuurhistorisch museum Naturalis in Leiden, en deelnemer aan het symposium in Londen, uit:

“Voor amfibieën werkt CO-1 niet als streepjescode. Binnen één soort varieert dat gen veel te veel. Ook bij planten werkt CO-1 niet als identificatieplaatje. Daar zal een ander gen, afkomstig uit de bladgroenkorrels, voor worden gebruikt.

In Londen werd de start van drie megaprojecten bekendgemaakt. De komende jaren moeten de streepjescodes van álle bekende vogels (tienduizend soorten) en vissen (23 duizend soorten) bepaald worden.

Daarnaast zal de streepjescode van achtduizend zaaddragende planten op Costa Rica worden bepaald.

Worden taxonomen nu overbodig, als iedere avonturier met een draagbaar apparaatje soorten kan determineren en wellicht nieuwe soorten kan ontdekken?

Daar maakt Van Nieukerken zich niet ongerust over.

“Taxonomie is nu een versnipperde wetenschap. Kennis is verspreid over duizenden artikelen en voorwerpen in musea en bibliotheken. Op deze manier komt die informatie voor iedereen beschikbaar. Democratisering van taxonomische kennis, dus.

°

Als men al die DNA-stukjes in kaart heeft gebracht, zal men met een scanapparaatje meteen kunnen achterhalen tot welke soort een plant of dier behoort.

“Het zal de biodiversiteit van het land helpen documenteren, zodat we nadien beter beschermingsplannen kunnen maken“, zegt onderzoekster Lidia Cabrera van het Biologisch Instituut van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico (UNAM).

Mexico behoort tot de top 5 van landen met de grootste biodiversiteit ter wereld.  Het herbergt 108.519 soorten, waarvan 72.327 dieren, 29.192 planten en 7000 schimmels.

Revolutie voor taxonomen.

“Het bepalen van een soort op een betrouwbare en snelle manier zal een revolutie betekenen voor de manier waarop we de ons omringende natuur waarnemen en voor de wetenschappen die haar bestuderen, zoals de ecologie en de taxonomie“, zegt Manuel Elías van Ecosur.

Het Mexicaanse project heeft tot dusver gegevens van 20 procent van de vissen, van 70 procent van de vogels en van 10 procent van de planten.

De databank van MexBOL moet uiteindelijk openbaar worden.

Niet iedereen in Mexico is gelukkig met het project.

“Het fundamentele probleem is dat het wordt voorgesteld alsof het alleen maar een onderzoeksproject is, terwijl het een reeks organismen classificeert waarin de multinationals in de farmaceutische industrie en de synthetische biologie geïnteresseerd zijn”, zegt Silvia Ribeiro, directeur Latijns-Amerika van de Actiegroep Erosie, Technologie en Concentratie (ETC). “Er bestaat geen enkele waarborg in dit verband.” Ze wijst erop dat er in het internationale Biodiversiteitsverdrag van 1992 niets staat over artificiële creatie op basis van biologisch materiaal.

Maar daarvoor bestaat het Nagoya-protocol over de toegang tot genetische rijkdommen, dat in 2010 door 116 landen werd ondertekend en in werking treedt zodra 50 landen het hebben geratificeerd.

In Mexico was er eind jaren negentig al heel wat ophef rond het verzamelen van genetisch materiaal.Ecosur, de Amerikaanse Universiteit van Georgia en het Britse Molecular Nature waren in 1997 het project ICBG-Maya gestart in de zuidelijke deelstaat Chiapas. Dat moest onder meer tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen op basis van natuurproducten leiden.

Sociale en inheemse organisaties protesteerden. Ze vreesden dat het de deur zou openzetten naar biopiraterij en het commerciële gebruik van biologisch materiaal. Vooral de zending van zevenduizend stalen naar de Universiteit van Georgia leidde tot grote bezorgdheid. De VS hebben het Biodiversiteitsverdrag en het Nagoya-protocol niet ondertekend. Amerikaanse bedrijven zouden het genetisch materiaal commercieel kunnen exploiteren. Door het protest werd ICBG-Maya in 2000 stopgezet.

Ook bij DNA-barcodering spelen de VS een belangrijke rol, zeggen critici. Het internationale Consortium voor de Barcode van het Leven (CBOL), dat in 2004 is opgericht, heeft zijn secretariaat in het National Museum of Natural History in Washington.

Volgens onderzoeker Lidia Cabrera is misbruik niet mogelijk.

“Het gaat maar om een klein DNA-fragment, dat technologisch gezien NIET  gebruikt kan worden om genetisch gemodificeerde gewassen te maken. Daarvoor moet men de  totale plant kennen en de kenmerken van de soorten.”

“Ik zie niet in hoe een stukje gen de commerciële bedoelingen van grote bedrijven kan dienen”,

zegt ook Elías.

Maar volgens Silvia Ribeiro is”geen enkele voorzorg genomen tegen het patenteren van welke modificatie van de genetische code ook.”

Barcode van het Leven

Het internationale project voor DNA-barcodering wordt vaak als de Barcode van het Leven aangeduid. Het ontstond in 2003 aan het Instituut voor Biodiversiteit van de Universiteit van Guelph in Canada, onder impuls van bioloog Paul Herbert.

Een jaar later werd het Consortium voor de Barcode van het Leven opgericht. Mexico trad tot het consortium toe in 2009.

De databank telt al meer dan 1,2 miljoen exemplaren van ruim 100.000 soorten. In 2015 wil CBOL de barcodes van minstens een half miljoen soorten hebben.

Wereldwijd zijn er meer dan achtduizend van dergelijke DNA-projecten aan de gang.

De resultaten worden  besproken  de   internationale conferenties over DNA-barcodering. en op het blog van de universiteit  van rockefeller 

http://phe.rockefeller.edu/barcode/blog/

°

Als je de soort benadert als een verzameling individuen loop je er inderdaad tegenaan dat er dan binnen de soort essentiële verschillen zijn, vooral tussen mannelijk en vrouwelijk. Je kan dat oplossen door te stellen dat de soort uit 2 (of meer) verzamelingen bestaat: man en vrouw.

*De definitie van Ernst Mayr:(Biologisch soort concept ) 

“Een soort is een groep   populaties waarvan de individuen het potentieel hebben om onderling vruchtbare nakomelingen te produceren.” Blijkt een goede werkhypothese en je kan aan de bezwaren tegemoetkomen door scherper te definiëren, zoals:

Een soort is een eenheid van voortplanting, waarbinnen de voortplanting hoofdzakelijk of uitsluitend plaatsvindt.  (*)

Dat geldt dan ook voor een  aantal vogelsoorten, die  toch  onderling vruchtbaar zijn.

* ( mijn Kommentaar ) De begrenzing ( de barrière ) van dergelijke soorten   ligt daar dus niet alleen  bij de  fysieke vruchtbaarheid, ( bijvoorbeeld is het moeilijk voorstelbaar dat een chihuahua en een deense dog ooit  zullen paren (op natuurlijke wijze )…….maar door bijvoorbeeld    niche invulling  😦 zoals bij veel insecten ) voedselkeuze , kolonisatie van nieuwe gebieden  … etc … verschillen in  vruchtbaarheidsperiodes  ( bron,stperiodes )  volgend op  aanpassingen  van de populatie  aan  de lokale  omstandigheden …. en zelfs  door het bestaan van   RING-species  wanneer het bijvoorbeeld  gaat om kosmopolieten  met lokale ecomorfen (of rassen , om maar eens een beladen woord te gebruiken  ) en of  variabel gedrag en verschillende    “culturele normen  ” 

Er  zijn  niettemin  hybride soorten en  dan  wordt dat probleem ( van het tussen twee stoelen zitten  )dus soms opgelost.

Die voortplantingseenheid kan men ook in historisch perspectief zien en dan is er verband met de genetische afstammingslijnen. ( stambomen en fylogenetica )

De voortplantingseenheid functioneert niet overal even sterk  doordat dieren die op grote afstand wonen niet met elkaar  kunnen paren.maar ze kunnen  toch met elkaar verbonden door     tussenliggende  verwanten –  buurtschappen van beide populaties of    ondersoorten van dezelfde soort  —>  RING species …

Een goed voorbeeld is bijvoorbeeld  de  mens zelf   

ringspecies  &  subspecies

ringspecies 2

Himalayan ringspeciesEr is dan vaak wel genetische uitwisseling tussen de populaties en als die er niet  meer is dan kan de eenheid nog geruime tijd blijven bestaan, in feite dan als potentiële voortplantingseenheid. Ook hier is de historisch achtergrond van de soort als voortplantingseenheid van belang.

Ook de ongeslachtelijke voortplanting geschiedt binnen de eenheid van de soort. Hoewel dat minder relevant lijkt omdat ongeslachtelijke voortplanting primair genetisch identieke individuen voortbrengt langs de afstammingslijnen. Toch voldoet de definitie daar dan,( denk ik.)—> Alleen is er  onderscheid te maken tussen microscopische wezen en  zogenaamde  “grotere” zichtbare soorten die zich voortplanten dmv clonen (wortelstekken ) en zelfs diersoorten die bestaan uit uitsluitend vrouwelijke dieren  (en die het moeten hebben van maagdelijke geboortes  of parthenogenese  ….

> bv wiptail lizards  ) er wel genetische uitwisseling mogelijk ( met andere soorten dan  —> HGTof horizontale genoverdracht ….deze soorten staan dan ook dichter bij de wortels van de boom en vormen daar (genetisch gezien een netwerk  )

*OPMERKING : De meeste  van de soort-concepten zijn (historisch )  opgesteld door zooologen …. Microbiologen en botanici  zullen veel frekwenter  allerlei  andere  concepten gebruiken   en dat volgt uit de aard van hun  vakgbied en de daar waargenomen  en gedocumenteerde   feiten  : neem bijvoorbeeld de  voortplantingsystemen en verbanden    bij  verschillende  “soorten ” paardenbloemen    

(2)

http://scienceblogs.com/evolvingthoughts/2006/10/01/a-list-of-26-species-concepts/

A list of 26 Species “Concepts”

 John S. Wilkins  October 1, 2006

Here is a working list of species concepts presently in play. I quote “Concepts” above because, for philosophical reasons, I think there is only one concept – “species”, and all the rest are conceptions, or definitions, of that concept. I have christened this the Synapormorphic Concept of Species in (Wilkins 2003). More under the fold:

A Summary of 26 species concepts

There are numerous species “concepts” (i.e., conceptions of “species”) at the research and practical level in the scientific literature. (Mayden 1997) has listed 22 distinct species concepts along with synonyms, which provides a useful starting point for a review. I have added authors where I can locate them in addition to Mayden’s references, and instead of his abbreviations I have tried to give the concepts names, such as biospecies for Biological Species, etc. (following George 1956), except where nothing natural suggests itself. There have also been several additional concepts since Mayden’s review, which I have added the views of Pleijel and Wu, and several new revisions presented in Wheeler and Meier (2000). I also add some “partial” species concepts – the compilospecies concept and the nothospecies concept. I distinguish between two phylospecies concepts that go by various names, mostly the names of the authors presenting at the time (as in the Wheeler and Meier volume). To remedy this terminological inflation, I have christened them the Autapomorphic species concept and the Phylogenetic Taxon species concept.

1. Agamospecies

Synonyms: Microspecies, paraspecies, pseudospecies, semispecies, quasispecies, genomospecies (for prokaryotes Euzéby 2006) Principal authors: Cain (1954), Eigen (1993, for quasispecies) Specifications: Asexual lineages, uniparental organisms (parthenogens and apomicts), that cluster together in terms of their genome. May be secondarily uniparental from biparental ancestors.

2. Autapomorphic species

See: Phylospecies Principal authors: Nelson and Platnick (1981); Rosen (1979) Specification: A geographically constrained group of individuals with some unique apomorphous characters, the unit of evolutionary significance (Rosen); simply the smallest detected samples of self-perpetuating organisms that have unique sets of characters (Nelson and Platnick); the smallest aggregation of (sexual) populations or (asexual) lineages diagnosable by a unique combination of character traits (Wheeler and Platnick 2000).

3. Biospecies

Synonyms: Syngen, speciationist species concept Related concepts: Biological species concept, Genetic species, isolation species Principal authors: John Ray, Buffon, Dobzhansky (1935); Mayr (1942) Specifications: Inclusive Mendelian population of sexually reproducing organisms (Dobzhansky 1935, 1937, 1970), interbreeding natural population isolated from other such groups (Mayr 1942, 1963, 1970; Mayr and Ashlock 1991). Depends upon endogenous reproductive isolating mechanisms (RIMs).

4. Cladospecies

Synonyms: Internodal species concept, Hennigian species concept, Hennigian convention Principal authors: Hennig (1966; 1950); Kornet (1993) Specifications: Set of organisms between speciation events or between speciation event and extinction (Ridley 1989), a segment of a phylogenetic lineage between nodes. Upon speciation the ancestral species is extinguished and two new species are named.

5. Cohesion species

Synonyms: Cohesive individual (in part) (Ghiselin and Hull) Principal authors: Templeton (1989) Specifications: Evolutionary lineages bounded by cohesion mechanisms that cause reproductive communities, particularly genetic exchange, and ecological interchangeability.

6. Compilospecies

Synonyms: None Related concepts: Introgressive taxa Principal authors: Harlan (1963), Aguilar (1999) Specifications: A species pair where one species “plunders” the genetic resources of another via introgressive interbreeding.

7. Composite Species

Synonyms: Phylospecies (in part), Internodal species (in part), cladospecies (in part) Principal authors: Kornet (1993) Specifications: All organisms belonging to an internodon and its descendents until any subsequent internodon. An internodon is defined as a set of organisms whose parent-child relations are not split (have the INT relation).

8. Ecospecies

Synonyms: Ecotypes Related concepts: Evolutionary species sensu Simpson, Ecological mosaics Principal authors: Simpson (1961); Sterelny (1999); Turesson (1922); Van Valen (1976) Specifications: A lineage (or closely related set of lineages) which occupies an adaptive zone minimally different from that of any other lineage in its range and which evolves separately from all lineages outside its range.

9. Evolutionary species

Synonyms: Unit of evolution, evolutionary group Related concepts: Evolutionary significant unit Principal authors: Simpson (1961); Wiley (1978); (1981) Specifications: A lineage (an ancestral-descendent sequence of populations) evolving separately from others and with its own unitary evolutionary role and tendencies (Simpson).

10. Evolutionary significant unit

Synonyms: Biospecies (in part) and evolutionary species (in part) Principal authors: Waples (1991) Specifications: A population (or group of populations) that (1) is substantially reproductively isolated from other conspecific population units, and (2) represents an important component in the evolutionary legacy of the species.

11. Genealogical concordance species

Synonyms: Biospecies (in part), cladospecies (in part), phylospecies (in part) Principal authors: Avise and Ball (1990) Specifications: Population subdivisions concordantly identified by multiple independent genetic traits constitute the population units worthy of recognition as phylogenetic taxa

12. Genic species

Synonyms: none Related concepts: Genealogical concordance species, genetic species (in part), biospecies (in part), autapomorphic species (in part) Principal author: Wu (2001b; 2001a) Specifications: A species formed by the fixation of all isolating genetic traits in the common genome of the entire population.

13. Genetic species

Synonyms: Gentes (sing. Gens) Related concepts: Biospecies, phenospecies, morphospecies, genomospecies Principal authors: Dobzhansky (1950); Mayr (1969); Simpson (1943) Specifications: Group of organisms that may inherit characters from each other, common gene pool, reproductive community that forms a genetic unit

14. Genotypic cluster

Synonyms: Polythetic species Related concepts: Agamospecies, biospecies, genetic species, Hennigian species, morphospecies, non-dimensional species, phenospecies, autapomorphic phylospecies, successional species, taxonomic species , genomospecies Principal author: Mallet (1995) Specifications: Clusters of monotypic or polytypic biological entities, identified using morphology or genetics, forming groups that have few or no intermediates when in contact.

15. Hennigian species

Synonyms: Biospecies (in part), cladospecies (in part), phylospecies (in part), internodal species Principal authors: Hennig (1966; 1950); Meier and Willman (1997) Specifications: A tokogenetic community that arises when a stem species is dissolved into two new species and ends when it goes extinct or speciates.

16. Internodal species

Synonyms: Cladospecies and Hennigian species (in part), phylospecies Principal author: Kornet (1993) Specifications: Organisms are conspecific in virtue of their common membership of a part of a genealogical network between two permanent splitting events or a splitting event and extinction

17. Least Inclusive Taxonomic Unit (LITUs)

Synonyms: evolutionary group (in part), phylospecies Principal authors: Pleijel (Pleijel 1999; Pleijel and Rouse 2000) Specifications: A taxonomic group that is diagnosable in terms of its autapomorphies, but has no fixed rank or binomial.

18. Morphospecies

Synonyms: Classical species, Linnaean species. Related concepts: Linnean species, binoms, phenospecies, monothetic species, monotypes, types, Taxonomic species Principal authors: Aristotle and Linnaeus, and too many others to name, but including Owen, Agassiz, and recently, Cronquist (1978) Specifications: Species are the smallest groups that are consistently and persistently distinct, and distinguishable by ordinary means (Cronquist). Contrary to the received view, this was never anything more than a diagnostic account of species.

19. Non-dimensional species

Synonyms: Folk taxonomical kinds (Atran 1990) Related concepts: Biospecies, genetic species, morphospecies, paleospecies, successional species, taxonomic species Principal authors: Mayr (1942; 1963) Specifications: Species delimitation in a non-dimensional system (a system without the dimensions of space and time, Mayr 1963)

20. Nothospecies

Synonyms: hybrid species, reticulate species Related concepts: Compilospecies, horizontal or lateral genetic transfer Principal author: Wagner (1983) Specifications: Species formed from the hybridization of two distinct parental species, often by polyploidy.

Phylospecies

Synonyms: Autapomorphic phylospecies, monophyletic phylospecies, minimal monophyletic units, monophyletic species, lineages Related concepts: Similar to internodal species cladospecies, composite species, least inclusive taxonomic units. Principal authors: Cracraft (1983); Eldredge and Cracraft (1980); Nelson and Platnick (1981); Rosen (1979) Specifications: The smallest unit appropriate for phylogenetic analysis, the smallest biological entities that are diagnosable and monophyletic, unit product of natural selection and descent. A geographically constrained group with one or more unique apomorphies (autapomorphies). There are two versions of this and they are not identical. One derives from Rosen and is what I call the Autapomorphic species concept. It is primarily a concept of diagnosis and tends to be favoured by the tradition known as pattern cladism. The other is what I call the Phylogenetic Taxon species concept, and tends to be favoured by process cladists.

21. Phylogenetic Taxon species

See: Phylospecies Principal authors: Cracraft (1983); Eldredge and Cracraft (1980); Nixon and Wheeler(1990) Specifications: A species is the smallest diagnosable cluster of individual organisms within which there is a parental pattern of ancestry and descent (Cracraft); the least inclusive taxon recognized in a classification, into which organisms are grouped because of evidence of monophyly (usually, but not restricted to, the presence of synapomorphies), that is ranked as a species because it is the smallest ‘important’ lineage deemed worthy of formal recognition, where ‘important’ refers to the action of those processes that are dominant in producing and maintaining lineages in a particular case (Mishler and Brandon 1987).

22. Phenospecies

Synonyms: Phena (sing. phenon) (Smith 1994), operational taxonomic unit (OTU) Related concepts: Biospecies, genetic concordance species, morphospecies, non-dimensional species, phylospecies (in part), phenospecies, successional species, taxonomic species, quasispecies, viral species, genomospecies (bacteria) Principal authors: Beckner (1959); Sokal and Sneath (1963) Specifications: A cluster of characters that statistically covary, a family resemblance concept in which possession of most characters is required for inclusion in a species, but not all. A class of organisms that share most of a set of characters.

23. Recognition species

Synonyms: Specific mate recognition system (SMRS) Related concepts: Biospecies Principal author: Paterson (1985) Specifications: A species is that most inclusive population of individual, biparental organisms which share a common fertilization system

24. Reproductive competition species

Synonyms: Hypermodern species concept , Biospecies (in part) Principal author: Ghiselin (1974) Specifications: The most extensive units in the natural economy such that reproductive competition occurs among their parts.

25. Successional species

Synonyms: Paleospecies, evolutionary species (in part), chronospecies Principal authors: George (1956); Simpson (1961) Specifications: Arbitrary anagenetic stages in morphological forms, mainly in the paleontological record.

26. Taxonomic species

Synonyms: Cynical species concept (Kitcher 1984) Related concepts: Agamospecies, genealogical concordance species, morphospecies, phenospecies, phylospecies Principal author: Blackwelder (1967), but see Regan (1926) and Strickland et al. (1843) Specifications: Specimens considered by a taxonomist to be members of a kind on the evidence or on the assumption they are as alike as their offspring of hereditary relatives within a few generations. Whatever a competent taxonomist chooses to call a species.

References

Aguilar, Javier Fuertes, Josep Antoni Roselló, and Gonzalo Nieto Feliner (1999), “Molecular evidence for the compilospecies model of reticulate evolution in >Armeria> (Plumbaginaceae)”, Systematic Biology 48 (4):735-754.

Atran, Scott (1990), The cognitive foundations of natural history. New York: Cambridge University Press.

Avise, J. C., and R. M. Ball Jr (1990), “Principles of genealogical concordance in species concepts and biological taxonomy”, in D. Futuyma and J. Atonovics (eds.), Oxford Surveys in Evolutionary Biology, Oxford: Oxford University Press, 45-67.

Beckner, M (1959), The biological way of thought. New York: Columbia University Press.

Blackwelder, Richard E. (1967), Taxonomy: a text and reference book. New York: Wiley.

Cain, Arthur J. (1954), Animal species and their evolution. London: Hutchinson University Library.

Cracraft, Joel (1983), “Species concepts and speciation analysis”, in R. F. Johnston (ed.), Current Ornithology, New York: Plenum Press, 159-187.

Cronquist, A (1978), “Once again, what is a species?” in LV Knutson (ed.), BioSystematics in Agriculture, Montclair, NJ: Alleheld Osmun, 3-20.

Dobzhansky, Theodosius (1935), “A critique of the species concept in biology”, Philosophy of Science 2:344-355.

—— (1937), Genetics and the origin of species. New York: Columbia University Press.

—— (1950), “Mendelian populations and their evolution”, American Naturalist 74:312-321.

—— (1970), Genetics of the evolutionary process. New York: Columbia University Press.

Eigen, Manfred (1993), “Viral quasispecies”, Scientific American July 1993 (32-39).

Eldredge, Niles, and Joel Cracraft (1980), Phylogenetic patterns and the evolutionary process: method and theory in comparative biology. New York: Columbia University Press.

Euzéby, J.P. (2006), List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature 2006 [cited 17/2/2006 2006]. Available from http://www.bacterio.cict.fr/.

George, T. N. (1956), “Biospecies, chronospecies and morphospecies”, in P. C. Sylvester-Bradley (ed.), The species concept in paleontology, London: Systematics Association, 123-137.

Ghiselin, Michael T. (1974), The economy of nature and the evolution of sex. Berkeley: University of California Press.

Harlan, J. R., and J. M. J. De Wet (1963), “The compilospecies concept”, Evolution 17:497-501.

Hennig, Willi (1950), Grundzeuge einer Theorie der Phylogenetischen Systematik. Berlin: Aufbau Verlag.

—— (1966), Phylogenetic systematics. Translated by D. Dwight Davis and Rainer Zangerl. Urbana: University of Illinois Press.

Kitcher, Philip (1984), “Species”, Philosophy of Science 51:308-333. Kornet, D (1993), “Internodal species concept”, J Theor Biol 104:407-435.

Kornet, D, and JW McAllister (1993), “The composite species concept”, in, Reconstructing species: Demarcations in genealogical networks, Rijksherbarium, Leiden: Unpublished phD dissertation, Institute for Theoretical Biology.

Mallet, J (1995), “The species definition for the modern synthesis”, Trends in Ecology and Evolution 10 (7):294-299.

Mayden, R. L. (1997), “A hierarchy of species concepts: the denoument in the saga of the species problem”, in M. F. Claridge, H. A. Dawah and M. R. Wilson (eds.), Species: The units of diversity, London: Chapman and Hall, 381-423.

Mayr, Ernst (1942), Systematics and the origin of species from the viewpoint of a zoologist. New York: Columbia University Press.

—— (1963), Animal species and evolution. Cambridge MA: The Belknap Press of Harvard University Press.

—— (1969), Principles of systematic zoology. New York: McGraw-Hill.

—— (1970), Populations, species, and evolution: an abridgment of Animal species and evolution. Cambridge, Mass.: Belknap Press of Harvard University Press.

Mayr, Ernst, and Peter D. Ashlock (1991), Principles of systematic zoology. 2nd ed. New York: McGraw-Hill,.

Meier, Rudolf, and Rainer Willmann (1997), “The Hennigian species concept”, in QD Wheeler and R Meier (eds.), Species concepts and phylogenetic theory: A debate, New York: Columbia University Press.

Mishler, Brent D., and Robert N. Brandon (1987), “Individuality, pluralism, and the Phylogenetic Species Concept”, Biology and Philosophy 2:397-414.

Nelson, Gareth J., and Norman I. Platnick (1981), Systematics and biogeography: cladistics and vicariance. New York: Columbia University Press.

Nixon, K. C., and Q. D. Wheeler (1990), “An amplification of the phylogenetic species concept”, Cladistics 6:211-223.

Paterson, Hugh E. H. (1985), “The recognition concept of species”, in E. Vrba (ed.), Species and speciation, Pretoria: Transvaal Museum, 21-29.

Pleijel, Frederik (1999), “Phylogenetic taxonomy, a farewell to species, and a revision of Heteropodarke (Hesionidae, Polychaeta, Annelida)”, Systematic Biology 48 (4):755-789.

Pleijel, Frederik, and G. W. Rouse (2000), “Least-inclusive taxonomic unit: a new taxonomic concept for biology”, Proceedings of the Royal Society of London – Series B: Biological Sciences 267 (1443):627-630.

Regan, C. Tate (1926), “Organic evolution”, Report of the British Association for the Advancement of Science, 1925:75-86.

Ridley, M (1989), “The cladistic solution to the species problem”, Biology and Philosophy 4:1-16.

Rosen, Donn E. (1979), “Fishes from the uplands and intermontane basins of Guatemala: revisionary studies and comparative biogeography”, Bulletin of the American Museum of Natural History 162:267-376.

Simpson, George Gaylord (1943), “Criteria for genera, species and subspecies in zoology and paleontology”, Annals New York Academy of Science 44:145-178.

—— (1961), Principles of animal taxonomy. New York: Columbia University Press.

Smith, Andrew B. (1994), Systematics and the fossil record: documenting evolutionary patterns. Oxford, OX; Cambridge, Mass., USA: Blackwell Science.

Sokal, Robert R., and P. H. A. Sneath (1963), Principles of numerical taxonomy, A Series of books in biology. San Francisco,: W. H. Freeman.

Sterelny, Kim (1999), “Species as evolutionary mosaics”, in R. A. Wilson (ed.), Species, New interdisciplinary essays, Cambridge, MA: Bradford/MIT Press, 119-138.

Strickland, Hugh. E., John Phillips, John Richardson, Richard Owen, Leonard Jenyns, William J. Broderip, John S. Henslow, William E. Shuckard, George R. Waterhouse, William Yarrell, Charles R. Darwin, and John O. Westwood (1843), “Report of a committee appointed “to consider of the rules by which the nomenclature of zoology may be established on a uniform and permanent basis””, Report of the British Association for the Advancement of Science for 1842:105-121.

Templeton, Alan R. (1989), “The meaning of species and speciation: A genetic perspective”, in D Otte and JA Endler (eds.), Speciation and its consequences, Sunderland, MA: Sinauer, 3-27.

Turesson, Göte (1922), “The species and variety as ecological units”, Hereditas 3:10-113.

Van Valen, L (1976), “Ecological species, multispecies, and oaks”, Taxon 25:233-239.

Wagner, Warren H. (1983), “Reticulistics: The recognition of hybrids and their role in cladistics and classification”, in N. I. Platnick and V. A. Funk (eds.), Advances in cladistics, New York: Columbia Univ. Press, 63-79.

Waples, R S (1991), “Pacific salmon, Oncorhynchus spp., and the definition of ‘species’ under the Endangered Species Act”, Marine Fisheries Review 53:11-22.

Wheeler, Quentin D., and Rudolf Meier, eds. (2000), Species concepts and phylogenetic theory: a debate. New York: Columbia University Press.

Wheeler, Quentin D., and Norman I. Platnick (2000), “The phylogenetic species concept (sensu Wheeler and Platnick)”, in Quentin D. Wheeler and Rudolf Meier (eds.), Species concepts and phylogenetic theory: A debate, New York: Columbia University Press, 55-69.

Wiley, E. O. (1978), “The evolutionary species concept reconsidered”, Systematic Zoology 27:17-26.

—— (1981), “Remarks on Willis’ species concept”, Systematic Zoology 30:86-87.

Wilkins, John S. (2003), “How to be a chaste species pluralist-realist: The origins of species modes and the Synapomorphic Species Concept”, Biology and Philosophy 18:621-638.

Wu, Chung-I (2001a), “Genes and speciation”, Journal of Evolutionary Biology 14 (6):889-891. —— (2001b), “The genic view of the process of speciation”, Journal of Evolutionary Biology 14:851-865.

LINKS

GENETIC SPECIES  CONCEPT 

–>  Baker, R. J., and R. D. Bradley. 2006. Speciation in mammals and the genetic species concept. Journal of Mammalogy 87(4):643-662.                                                              http://www.mammalogy.org/uploads/Baker%20and%20Bradley%202006.pdf

 –>  Aardig onderzoek waarbij 2 soorten toch 1 soort blijkt te zijn                http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/02724634.2013.782875#tabModule

Advertenties

CEL en CELLEER

°

_

Celleer —doc archief

cellcycle_part1_ned  pdf 

intercellular communications  pdf 

Prokaryote cel

Kernwoorden  

Biologie, Biotechnologie,   , , , , ,Nanotechnologie,

°

woensdag 4 december 2013  Kennislink

De vijf mysteries van de cel

Jongleren met evenwicht

HeaderDeze publicatie is onderdeel van thema ‘leven bouwen met moleculen’. . Meer…

Zonder het vermogen van moleculen om zichzelf te organiseren zou jij niet bestaan. In de natuur zie je het overal: verschillende moleculen klitten samen tot onderdelen van cellen, die onderdelen organiseren zich op hun beurt weer tot complete cellen. Cellen vormen weefsels, weefsels vormen organen, en organen vormen organismen. Hoe ver komen chemici met het imiteren van die werkwijze?

De machinerie van de biologische cel is tot in detail bekend. Tenminste, als we kijken naar de kennis die een paar eeuwen celonderzoek heeft opgeleverd. Op het allerkleinste niveau is de cel echter een mysterieus terra incognita.

Kennislink neemt de cel in vijf artikelen onder de loep.

 

Nog meer weten over de cel? driedelige BBC-serie The Cell op Holland Doc 24.

Holland Doc 24 is hét documentaireplatform van de publieke omroep. Het bestaat uit het televisieprogramma Holland Doc op Nederland 2, Holland Doc Radio op Radio 1, het digitale kanaal Holland Doc 24 en de website hollanddoc.nl.

Complete bibliotheken zijn vol­ geschreven over de boeiendste machinekamer ter wereld: de cel. Van wand tot kern is de cel grotendeels in kaart gebracht. Alleen de kleinste schakels wachten nog op ontdekking, maar dat is slechts een kwestie van tijd. Althans, zo lijkt het als je afgaat op de enorme stroom aan ontdekkingen die celbiologen letterlijk dagelijks bekendmaken.

Toch zijn enkele fundamentele eigenschappen van de cel nog nauwelijks bekend, terwijl die wel het gedrag van de cel in hoge mate bepalen. Cellen zijn zo complex en eigenzinnig dat het nagenoeg ondoenlijk is ze natuurgetrouw te onderzoeken.

Cell_nucleus

Een impressie van slechts enkele processen in de cel. Wikimedia Commons

De ontelbare regelnetwerken die dwars door elkaar lopen, concentraties enzymen waar de industrie een puntje aan kan zuigen, de willekeur van chemische reacties. Stuk voor stuk zijn het gebieden waar wetenschappers hun hoofden dagelijks over breken. Veelal technologische beperkingen zorgen ervoor dat de werking van de biologische cel voorlopig nog een aantal mysteries huisvest. Kennislink duikt in vijf aspecten van de cel waar wetenschappers nog wel even zoet mee zijn.

°

1.

Jongleren met evenwicht

( een bewerking van een eerder artikel dat in NWT Magazine is verschenen.)

Biologie was eeuwenlang het domein van fysiologen, ecologen en artsen. We zijn er inmiddels achter dat op het kleinste niveau van een biologische cel niets anders gebeurt dan chemische reacties. Dus zou het ook logisch zijn om die reacties op een chemische manier te bestuderen. Maar als we onze chemische theorieën op de biologische cel proberen toe te passen levert dat aanzienlijke problemen op.

De reacties zijn namelijk fundamenteel anders dan de reacties die normaal gesproken in een chemisch lab worden bestudeerd. Chemici houden van reacties die ofwel tot een product leiden, ofwel naar een chemisch evenwicht toe lopen. In het eerste geval gooi je simpel gezegd stoffen A en B bij elkaar en wacht totdat deze in product C zijn omgezet. In het tweede geval, de evenwichtssituatie, worden er uit product C ook weer de stoffen A en B gevormd. Chemici spreken dan van een chemisch evenwicht, waarbij de stofconcentratie van A, B en C uiteindelijk gelijk blijven.

Jongleur

Een biologische cel houd geen vijf ballen in de lucht, maar duizenden. Connormah

Steady state

“Maar wat gebeurt er nou in de cel?” zegt Wilhelm Huck, hoogleraar Fysisch Organische Chemie van de Radboud Universiteit in Nijmegen. “Totaal iets anders.” De chemie van de cel doet namelijk geen van beiden. Er is geen eindproduct maar evenmin een evenwichtstoestand. Immers, als we niet eten gaan we dood; er moet constant energie worden aangevoerd voor de processen in een cel.

Huck vergelijkt de cel daarom graag met een jongleur die wel duizenden ballen tegelijk in de lucht houdt. Stopt hij daar geen energie meer in dan stort het systeem in en eindigen de ballen in hun ‘evenwichtstoestand’ op de grond.

De celinhoud, met bijvoorbeeld de duizenden eiwitten, is wel altijd op zoek naar een evenwicht, maar zal dat chemisch gezien nooit bereiken. En die toestand waarin alle reacties elkaar in evenwicht proberen te krijgen maar wat ze niet lukt wordt steady state genoemd. ‘En deze niet-evenwicht, dynamische situatie van de cel is precies de kern van het probleem voor wetenschappers, omdat er geen goede methoden zijn om zulke systemen te bestuderen,’ sprak Huck in zijn oratie voor de Radboud Universiteit in 2011. Als voorbeeld daarvoor haalde Huck een onderzoek aan wat hij deed aan actine-netwerken in de cel.

Eén molecuul, meerdere evenwichten

Actine is een eiwit dat in een vrij grote concentratie in het cytoplasma van de cel zit, en dat lange, stabiele ketens kan vormen die de cel stevigheid geven. Huck liet cellen in meer of mindere mate die actinenetwerken opbouwen, door ze op verschillende ondergronden te laten groeien.

Als actine echter wordt gebruikt in het ene evenwicht (het opbouwen van de netwerken) kunnen diezelfde actine-bouwstenen niet meer gebruikt worden in andere evenwichten. Dit betekent dat het ene evenwicht onder invloed van het andere evenwicht verschuift. Huck zag dat het veranderen van het tweede evenwicht een nieuwe reactieketen veroorzaakte: er gingen meer signaaleiwitten naar de celkern om daar specifieke genen te activeren. En zoiets gebeurt vaak. Je kunt er dan ook bijna zeker van zijn dat een bepaald (signaal)molecuul in verschillende evenwichten is betrokken.

Netwerk van moleculen in een cel

Pathway

Het netwerk van verschillende moleculen dat betrokken is bij de verspreiding van het HIV-virus.

 Je kunt er donder op zeggen dat bepaalde moleculen in een cel in verschillende ‘reactie-paden’ betrokken zijn. Het totaal vormt een ingewikkelde puzzel voor wetenschappers. Elledge Lab/Harvard Medical School

“Kijk je nu naar de concentratie van het vrije actine, dan kijk je dus eigenlijk naar een aantal verschillende processen en dat maakt het onderzoek ingewikkeld”, zegt Huck. Want de wetenschapper wil in zijn proefopstelling eigen alles constant houden, behalve de variabele die hij onderzoekt. De aard van de cel maakt dat nu net onmogelijk. We kunnen voor dit probleem ook naar computer grijpen. In feite kun je alle netwerken doorrekenen. “Daar zijn al mensen mee bezig, maar dat staat nog in de kinderschoenen,” zegt Huck.

°

2.-

File in de cel

(een bewerking van een eerder artikel dat in NWT Magazine is verschenen)

2377661863_a6db865ca7_b

Afbeelding: © M_Y

Zie hier maar eens een pakketje op te halen per vrachtwagen. M_Y

Stel je een druk stadscentrum voor. Je zit in een vrachtwagen en moet een pakketje ophalen. Daarvoor moet je de vrachtwagen precies in een laadsluis rijden aan de achterzijde van een winkel. Het centrum krioelt van voetgangers, fietsers, auto’s en andere vrachtwagens. Je rijdt rond en… hebt totaal geen idee waar je heen moet. Wat is de kans dat het pakketje wordt opgehaald?

Dit is ongeveer de situatie in de cel. Waarin de vrachtwagen een groot eiwit voorstelt dat ergens aan een receptor – de laadsluis van de winkel – moet koppelen om daar een binding met een signaalmolecuul – het pakketje – aan te gaan. Bovendien is het eiwit bijna niet vooruit te branden doordat het continu botst met andere moleculen: het ‘verkeer op straat’.

Alles behalve vloeibaar

Tot wel 40 procent van het volume van een cel wordt ingenomen door eiwitten en dat beïnvloedt de vloeibaarheid van het inwendige van de cel sterk; het is eerder een stroperige brij dan een vloeibare massa. Die drukte zorgt voor een fenomeen dat in het Engels ‘crowding’ wordt genoemd. Zo op het eerste gezicht lijkt dit een enorm probleem voor de logistiek binnen een cel. Geen economie zou ook maar één cent winst maken als alle vrachtwagens willekeurig door het drukbevolkte omgeving gingen rijden, in de hoop op de juiste plek uit te komen. En toch werkt de cel zo; maar hoe?

Astronaut vrij in de ruimte

Astronaut-eva

Bruce McCandless maakte in 1984 een ruimtewandeling waarbij hij niet direct verbonden was aan de Spaceshuttle. Hij zweefde volledig los in de ruimte. 

Afbeelding: © NASA

“Nou, misschien zou de cel zelfs niet eens kunnen werken zonder het fenomeen crowding”, zegt Wilhelm Huck, hoogleraar Fysisch Organische Chemie van de Radboud Universiteit in Nijmegen. “Neem een andere vergelijking, precies het tegenovergestelde van een drukke stad: een astronaut die werkzaamheden verricht aan de buitenkant van een ruimtestation. Stel hij raakt los van het station, dan is de kans dat hij vanzelf weer terugkomt om zijn werkzaamheden af te kunnen maken bijna nul. Hij zweeft weg van zijn doel, het lege universum in. In een vloeibaar medium gebeurt in feite hetzelfde. Als een eiwit los raakt van zijn doel, is de kans dat hij nogmaals zijn doel treft klein. In een drukke omgeving is de kans dat een eiwit weer gewoon terug komt op de plek waar hij begon juist erg groot.”

Een voordeel dus, dat crowding. Maar wel één waar de cel rekening mee moet houden. “Waarschijnlijk doet de cel dat door componenten die later een reactie met elkaar moeten aangaan, bij elkaar in de buurt te fabriceren”, zegt Huck. Je hoeft dan niet met je vrachtwagen het hele stadscentrum door te ploeteren, maar je kunt gewoon naar de buurman rijden. Mocht een eiwit dan echt nodig zijn aan de andere kant van de cel, dan heeft de cel altijd nog een actief transportnetwerk tot zijn beschikking [red: meer daarover in het volgende deel van deze artikelreeks].

Crowding heeft echter nog meer voordelen. Wetenschappers ontdekten bijvoorbeeld dat de vouwing van eiwitten naar hun functionele vorm sneller gaat als botsende buren een handje helpen. Hetzelfde geldt voor het binden van twee moleculen, vaak de langzaamste stap in een chemische reactie, dat over het algemeen sterk versneld wordt in een crowded omgeving.

Experimenteren met verdunningen

“Toch vreemd dat crowding al 30 jaar bekend is, maar dat wetenschappers er nauwelijks rekening mee houden in experimenten”, zegt Huck. Vrijwel alle kennis van eiwitreacties is gebaseerd op verdunde oplossingen. Wetenschappers onderzoeken normaalgesproken eigenschappen van eiwitreacties in reageerbuizen, waar de celreacties in een verdunde, niet-crowded omgeving worden overgedaan. En aangezien crowding zo’n grote invloed kan hebben op het gedrag van eiwitten is dat op z’n minst gezegd opmerkelijk. Daarentegen ook wel weer logisch, want het is veel te duur om eiwitten in zo’n grote hoeveelheid te maken dat de concentratie overeenkomt met die in het celinterieur.

Druppeltjes voor celonderzoek

Figure_2

Professor Wilhelm Huck van de Radboud Universiteit gebruikt dergelijke druppeltjes om onderzoek te doen naar processen in de cel. De inhoud van de druppeltjes, die in grote getalen door kleine buisjes worden geleid, kan precies worden beïnvloed.

Afbeelding: © Wilhelm Huck/Radboud Universiteit

Huck werkt zelf echter aan een nieuw systeem waarin hij de inhoud van een cel kan vangen en controleren in waterdruppeltjes van een picoliter, oftewel 0,000000000001 liter. Zijn onderzoeksgroep in Nijmegen doet als één van de eerste in de wereld onderzoek met deze opstelling. “We kunnen zo eiwitten onderzoeken in natuurlijke drukke omstandigheden”, laat hij weten. Als het ware de vrachtwagen in het drukke stadscentrum.

Lees meer over het onderzoek van Wilhelm Huck:

Moleculen in de cel_slideshow

Achtergrond 28 oktober 2013

Programmeerbare chemische reacties

Normaal gesproken zijn chemische reacties overzichtelijk. Je voegt bijvoorbeeld twee stoffen bij elkaar die een reactieproduct vormen. Dat staat in schril contrast met wat de natuur chemisch gezien klaarspeelt, waar duizenden stoffen tegelijkertijd met elkaar reageren om uiteindelijk complex gedrag mogelijk te maken. “En precies dat zou wij chemici maar al te graag nadoen,” zegt Wilhelm Huck van de Radboud Universiteit, “we willen eigenlijk kunnen programmeren met chemische reacties.”

°

3.-

De snelwegen van de cel

Netwerk van actine_slideshow

Afbeelding: © Vrije Universiteit/Roos Lab 

Transport vormt een probleem in de cel. Als er geen oplossing zou zijn bedacht op de zeer trage diffusie van grote eiwitten door de cel, dan zouden ze vrijwel nooit op de plek belanden waar ze nodig zijn. En ook het doorgeven van signalen van bijvoorbeeld de kern naar de celwand zou een hele opgave zijn. De cel heeft daarom een enorm netwerk waarlangs stoffen actief getransporteerd worden, als het ware de snelwegen van de cel. Het onderzoeken van de specifieke locaties van netwerken van eiwitten in de cel is lastig, want met bestaande fluorescentietechnieken is slechts een klein aantal eiwitten te volgen.

De gewone bezorging of de dure maar snelle expressverzending? Dit is niet alleen een overweging die jij maakt als je een pakketje wilt versturen. Maar de cel doet precies hetzelfde op moleculair niveau met moleculen die op een bepaalde plek nodig zijn in de cel. Eiwitten die in de celkern worden gemaakt, kunnen bijvoorbeeld nodig zijn in de buurt van het ‘verre’ celmembraan.

Two_cups_of_tea_with_spoon

Hang een theezakje in een kop heet water voilà: diffusie. Naama ym

Nu is er zoiets als diffusie. Een ‘gratis’ kracht die ervoor zorgt dat moleculen van hetzelfde soort zich onder invloed van thermische bewegingen vanzelf verspreiden in een volume. Denk hierbij aan het proces dat gestaag je kopje heet water omtovert tot thee op het moment dat je er een theezakje in hangt.

Handig, die diffusie, maar het is niet afdoende voor de cel. Door de drukte in de cel duurt het lang voordat grote moleculen zich verspreiden. Bacteriën hebben daar met hun kleine afmetingen (zo rond de micrometer) minder last van, maar de bezorgtijden in grote eukaryote cellen van hogere organismen (tot dertig micrometer), lopen dusdanig op dat het functioneren van de cel onmogelijk wordt. De cel moet een oplossing hebben: een ware expressbezorging in de cel.

Betaalde bezorging

Die koeriersdienst voor grote moleculen vindt plaats met blaasjes die over een netwerk van buisjes vooruit worden getrokken door speciale motoreiwitten. Maar net zoals bij de echt koerier zijn daar kosten aan verbonden. En de cel betaalt niet in euro’s maar in kostbare energiemoleculen als adenosinetrifosfaat.

Wanneer een gistcel al zijn 15.000 verschillende eiwitten via deze manier zou ‘versturen’, zou dat naar schatting zo’n 60 procent van het totale energiebudget van de cel kosten. En dat kan hij zich niet veroorloven. Een eukaryotische cel gebruikt maar zo’n vier procent van zijn energie voor transport over dit snelle netwerk.

De expressbezorging van de cel in actie. Deze animatie laat zien hoe een motoreiwit een blaasje vol andere eiwitten vooruit trekt over een transportbuis.

Een groot aantal moleculen moet het dus enkel stellen met diffusie. En daar is eigenlijk niet zo veel mis mee. Voor hele kleine deeltjes is de diffusie zelfs sneller dan het actieve transport, maar met de grootte van de deeltjes loopt de diffusietijd ook snel op. Daarom heeft de cel een andere handigheid in petto.

Kettingreacties in beeld

Zogenoemde reactiediffusie-netwerken zijn in staat snel en gericht signalen te versturen door een keten van reagerende stoffen te vormen. In dat netwerk zitten eiwitten die een reactie versnellen waarvan het product weer naburige eiwitten activeert op deze manier via verschillende schakels razendsnel een signaal kunnen doorgeven.

Er is niet veel wetenschappelijke literatuur over reactiediffusie. Dat is niet gek vindt Wilhelm Huck, hoogleraar Fysisch Organische Chemie van de Radboud Universiteit Nijmegen: “Er zijn relatief weinig mensen bezig met dit onderzoek. Als je dit soort systemen wilt analyseren moet je nu eenmaal precies kunnen volgen waar moleculen zich bevinden in de cel. En daar zitten technisch gezien allerlei haken en ogen aan.”

Green Fluorescent Protein

Gfp___balachandar

Afbeelding: © balachandar, Flickr.com

Een paar buisjes met lichtgevend green fluorescent protein. balachandar, Flickr.com

We kunnen moleculen wel labelen met green fluorescent protein (gfp), een ‘geleend’ eiwit uit een lichtgevende kwal. Groot voordeel: met een ‘gewone’ lichtmicroscoop worden stoffen binnen de cel zichtbaar. Nadeel: het gfp-label kan de snelheid en de reactiviteit van een molecuul beïnvloeden.

Bovendien is het op deze manier nog steeds praktisch onmogelijk een individueel eiwit te volgen. Alleen ophopingen en dus grote concentraties van hetzelfde eiwit zijn zo zichtbaar. En je kunt maar één of hooguit een paar soorten moleculen tegelijk volgen (door ze anders te labelen). Zodra je een heel netwerk in één keer wil visualiseren loop je dus al tegen de grenzen van deze techniek aan.

Daarom werken wetenschappers hard aan andere visualisatiemanieren, bijvoorbeeld nanosensoren. Deze kunnen in de cel worden ingebracht en zenden licht uit als ze hun target tegenkomen. Deze techniek staat nu nog in de kinderschoenen maar kan wel de weg vrijmaken voor het moeilijke maar veelbelovende avontuur van het doorgronden de signaalnetwerken op celniveau.

Bronnen

  • Grzybowski B. A. et al., Reaction-diffusion systems in intracellular molecular transport and control, Angewandte Chemie (juni 2010), DOI:10.1002/anie.200905513

(Dit artikel is een bewerking van een eerder artikel dat in NWT Magazine is verschenen.)

De opbergdoos van het DNA

DNA in een doosje_slideshow

Wellicht een van de meest onderzochte moleculen in de cel is DNA. De lange streng bevat alle genetische informatie en bevindt zich in de kern van de cel. Toch is het voor wetenschappers nog grotendeels gissen naar de manieren waarop de reusachtige moleculen zijn opgeborgen in de relatief kleine celkern. En dat terwijl delen van het DNA continu worden ‘afgelezen’ door een groot aantal eiwitten.

Je genoom is vastgelegd in een langgerekt molecuul: het DNA. Uitgerold komt de lengte van het DNA van een enkele cel in de orde van meters te liggen. Maar hoe bewaart de cel dat in een kern waarvan de diameter een miljoenste van die lengte is? En hoe kan er dan nog steeds informatie worden afgelezen?

door 

We weten dat de streng tijdens de celdeling keurig geordende chromosomen vormt, die ook waarneembaar zijn onder een microscoop. Verder is bekend dat DNA zich rondom zogenoemde histonen kan wikkelen. Dat zijn eiwitten die de speciale taak hebben om de streng compacter te maken. Er zou zo een relatief ‘dikke’ DNA-worst ontstaan die ongeveer 30 nanometer (zo’n drieduizend keer dunner dan een gemiddelde haar) dik is.

“Als we een klein stuk DNA in een reageerbuis stoppen kunnen we die worst ook echt waarnemen,” laat Gijs Wuite weten, hij is hoogleraar Fysica van Levensprocessen aan de Vrije Universiteit in Amsterdam. “Of zoiets in de cel ook altijd gebeurt is maar zeer de vraag.”

Organisatiestappen_van_dna

De bekende dubbele helix van het DNA (onder) rolt zich op rondom histoneiwitten die zogenoemde nucleosomen gaan vormen (midden). Zij rollen zich op hun beurt weer op tot telomeren die bij elkaar gepakt het chromosoom (rechtsboven) vormt. 23 paren van deze chromosomen vormen samen jouw genetische materiaal dat in de kern van de cel is opgeslagen. National Human Genome Research Institute

Er is van een hoop eiwitten vastgesteld dat ze een interactie aangaan met het DNA. “Die reacties kunnen in het lab onder gecontroleerde omstandigheden worden nagebootst,” zegt Wuite. Voor bijvoorbeeld het kopiëren van het DNA gebruikt de cel tientallen eiwitten die met elkaar een kopieermachine vormen en het DNA aflopen. “Maar als we ons de vraag stellen hoe ze dat precies doen, dan tasten we weer meteen in het duister.”

G-quadruplex_fluorescentie

Fluorescentie kan bepaalde eiwitten zichtbaar maken. University of Cambridge

De onderzoeksgroep van Wuite doet fluorescentie-experimenten met eiwitten die ze aan het DNA laten binden. “We hebben daarvoor iets wat we een ‘optische pincet’ noemen. Tussen de pincetpunten kunnen we DNA spannen en daar eiwitten aan toevoegen. Zo kun je bijvoorbeeld zien hoe lang die eiwitten op het DNA blijven zitten.”

Dat is overigens niet makkelijk, eiwitten met fluorescente labels zenden maar weinig licht uit en ze blijven vaak maar een paar seconden op het DNA zitten. “Het waarnemen van die eiwitten is als een spel van een sportfotograaf die met een zo lang mogelijk sluitertijd toch nog een scherpe foto wil maken,” zegt Wuite.

Trekken aan het DNA

Wie ook aan DNA-strengen trekt is Cees Dekker, hoogleraar Moleculaire Biofysica aan de Technische Universiteit Delft. “Wij spannen het DNA ook op in zo’n optische pincet. Aan een derde pincetpunt hangen we dan een eiwit waarvan we vermoeden dat het een interactie met het DNA aangaat. Door het in de buurt te brengen van de streng kunnen we ook echt voelen of dat klopt. Bovendien kunnen we de krachten meten die er spelen, die overigens erg klein zijn, in de orde van piconewton [red: 10-12 newton].”

Ook Dekker beaamt dat we nog lang niet alles weten: “Aan de ene kant weten we al behoorlijk wat van de processen waarbij één eiwit iets doet op het DNA. Maar hoe een heel gebied in het DNA (met verschillende genen) actief kan worden terwijl anderen dat niet zijn, is nog onduidelijk.”

Wuite vult aan: “Ik denk dat er nog een lange weg voor ons ligt, voordat we alles van het DNA begrijpen. Boven die worst van 30 nanometer zitten nog twee of drie organisatorische stappen waar we nauwelijks iets vanaf weten. Ik denk dat 80 procent van wat er nu over in de boeken geschreven staat fantasie is.”

(Dit artikel is een bewerking van een eerder artikel dat in NWT Magazine is verschenen.)

Onberekenbaar gedrag

Menselijke borstcellen in clusters_slideshow

Afbeelding: © Drs. Sun-Young Moonlee en Mina Bissell

Dat cellen tot één soort behoren wil allerminst zeggen dat ze zich precies hetzelfde gedragen. Zelfs cellen die in dezelfde omgeving met dezelfde geschiedenis en hetzelfde genoom zijn opgegroeid kunnen totaal van elkaar verschillen. De oorsprong van die verschillen zit hem in het willekeurige gedrag van moleculen in de cel. In het huidige onderzoek wordt hier nauwelijks rekening mee gehouden, en veel onderzoek is gebaseerd op het ‘gemiddelde’ gedrag van een groep cellen.

Geen cel is hetzelfde. Zelfs niet wanneer ze precies hetzelfde genetisch materiaal hebben, even oud zijn en dezelfde geschiedenis kennen. Dat komt omdat de willekeurige bewegingen van moleculen voor variaties tussen cellen zorgen. Geen probleem voor de natuur, maar voor het begrijpen van de cel is dit kansspel lastig.

door 

Neem een groot aantal levende cellen, verpletter ze en kijk wat je tegenkomt in de dampende resten. Dat is in een notendop hoe biochemici de cel momenteel bestuderen. Wat ze dan eigenlijk bekijken is de gemiddelde compositie de cellen op dat fatale moment. Er is veel te ontdekken op deze manier, maar toch heeft deze aanpak beperkingen voor het begrijpen van de cel.

Van het stofje in de cel dat je wilt onderzoeken meet je zo nooit de concentratie in één individuele cel. “Ik denk echt dat er in het huidige onderzoek te weinig rekening wordt gehouden met het kansspel waarin elke cel zich eigenlijk bevindt,” zegt Frank Bruggeman, die is verbonden aan de Vrije Universiteit en het Centrum voor Wiskunde en Informatica in Amsterdam.

Een kansspel. Daarmee bedoelt hij dat alle moleculaire interacties op toeval gebaseerd zijn. De bewegingen van een molecuul zijn namelijk maar lukraak. Tijdens een trip door de cel botst zij ontelbare keren met buurmoleculen, kan een reactie aangaan, weer loskoppelen, opnieuw botsen en toevalligerwijs weer precies uitkomen op de plek waar ze even daarvoor ook was. Omdat deze dronkemanswandeling totaal willekeurig is wordt het gedrag van een cel ook willekeurig. Dat gedrag wordt ook wel de stochastisch genoemd.

Brownse_beweging

Simulatie van de zogenoemde brownse beweging van een molecuul, met in (licht)blauw steeds fijnere stappen van de simulatie. Het zijn dergelijke willekeurige bewegingen die moleculen in een cel maken. Di Gama

Hetzelfde maar toch heel anders

Nu dringt die stochasticiteit niet door op alle processen in de cel. Bruggeman legt uit: “Het heeft alles te maken met het aantal moleculen dat meedoet in een reactie. Neem bijvoorbeeld het aflezen en tot expressie brengen van genen in het DNA. Daar zijn soms maar tien (identieke) moleculen bij betrokken. Het toevalsgedrag van dat tiental maakt het hele proces stochastisch, in tegenstelling tot celreacties die bij de miljoenen of miljarden plaatsvinden. Hierdoor vindt de expressie van een gen soms in uitbarstingen plaatst, met daartussen periodes waarin er helemaal niets gebeurt. Dan slaagt geen van die tien moleculen er tijdens hun dronkemanswandeling in op de juiste plek te binden aan het DNA.”

Expressie van genen in uitbarstingen heeft erg veel gevolgen voor het gedrag van losse cellen. Het kan zijn dat de ene cel een grote voorraad eiwitten met een speciale functie heeft terwijl die in zijn buurman helemaal niet voorkomen. Cellen die in dezelfde omgeving, met dezelfde geschiedenis en hetzelfde genoom zijn opgegroeid kunnen zo toch totaal van elkaar verschillen. Maar precies die variatie wordt niet opgepikt in de veel gebruikte onderzoeksmethodes.

Celclusters_menselijke_borst

De menselijke borstcellen lijken misschien hetzelfde, maar onderling kunnen ze grote verschillen vertonen door het willekeurige gedrag van de celchemie. Drs. Sun-Young Moonlee en Mina Bissell

Oppassen voor valse signalen

Bruggeman geeft een voorbeeld. Nobelprijswinnaars Jaques Monod [1] en François Jacob[2] ontdekte halverwege de vorige eeuw dat een bacteriekolonie die twee soorten suikers krijgt, glucose [3] en lactose [4], eerst glucose opeet en dan pas lactose. “Maar toen er veel later pas naar individuele cellen werd gekeken zag men dat er wel degelijk cellen tussen zitten die al meteen op lactose groeien. Wat gemiddeld geldt voor de populatie hoeft dus helemaal niet te gelden voor individuen.”

Er zijn nog veel vraagtekens te zetten bij het stochastische gedrag van cellen. Hoe gaat een cel bijvoorbeeld om met de wispelturig doorgegeven signalen vanmembraanreceptoren [5] naar de celkern? Hoeveel glucosemoleculen moeten er binden aan glucosereceptoren aan de buitenkant van de cel, voordat de celkern een duidelijk signaal ‘er is glucose’ doorkrijgt? De celkern moet ook rekening houden met valse signalen door willekeurige moleculaire interacties.

500x_deckcardsfanned

“Het zou echt een revolutie teweeg brengen als we dit soort processen goed zouden kunnen volgen in de cel,” zegt Bruggeman. “Maar je moet dan letterlijk moleculen tellen. En dat is nu praktisch onmogelijk voor meerdere moleculen in één experiment. Als een experimenteel systeem bovendien uit meer dan vier of vijf interacterende componenten bestaat komen we er al niet meer uit met ons gezond verstand. En dat is echt iets wat mij mateloos fascineert, want de cel lijkt zijn kaarten moeiteloos zo te kunnen schudden dat hij het kansspel om overleving steeds wint.”

 

Bronvermelding

  1. Jaques Monod http://nl.wikipedia.org/wiki/Jacques_Monod
  2. François Jacob http://nl.wikipedia.org/wiki/Fran%C3%A7ois_Jacob
  3. Glucose http://nl.wikipedia.org/wiki/Glucose
  4. Lactose http://nl.wikipedia.org/wiki/Lactose
  5. Membraanreceptoren http://nl.wikipedia.org/wiki/Receptor_(biochemie) 

.-

Genetische tijdmachine verklaart complexe evolutie

Wetenschappers gebruiken ‘moleculair tijdreizen’ om het ontstaan van ingewikkelde eiwitten te achterhalen.

  • Door: Chiel Versteeg (Noorderlicht)

Moleculaire machines zijn een favoriet anti-evolutie argument van creationisten. De ingewikkelde eiwitmachines moeten simpelweg wel ontworpen zijn door een hogere macht. (= IC argument van Behe )

Een moleculair reisje door de tijd laat iets anders zien.

Zoom
© NOchotny
Een V-ATPase moleculaire machine. Het paars gekleurde gedeelte is de ring van eiwitten die de wetenschappers hebben onderzocht.

Veel van wat cellen doen wordt uitgevoerd door ‘moleculaire machines’. Dit zijn ingewikkelde, gespecialiseerde eiwitten die voor beweging of energie zorgen.

Creationisten zien het bestaan ervan als bewijs dat leven ontstaan is door een scheppingsdaad, en niet door evolutie. Volgens hen is door ergens naar te kijken meteen duidelijk of het een product van een intelligent ontwerp is (dit wordt ook het horlogemakerargument genoemd). Nu zijn moleculaire machines volgens creationisten zo ingewikkeld en slim dat ze wel ontworpen moeten zijn. Een onderzoek gepubliceerd in Nature bewijst dat de moleculaire machines wel degelijk door evolutie kunnen ontstaan, zonder dat er een ontwerper aan te pas komt.

zie ook —> ZWEEPSTAART-MOTOR 

https://tsjok45.wordpress.com/2012/10/22/flagellum/

De universiteiten van Oregon en Chicago werkten onder leiding van Joseph Thornton samen aan een onderzoek naar de vraag hoe complexe moleculaire machines ontstaan via evolutie. De wetenschappers richtten zich op een enkele moleculaire machine, de V-ATPase proton pomp, die er voor zorgt dat de zuurgraad in de cel optimaal blijft. Een onderdeel van deze machine is een ring die waterstofionen vervoert. Bij de meeste organismen bestaat deze ring uit twee verschillende soorten eiwitten, maar bij paddenstoelen is er een derde bijgekomen. Het is een goed voorbeeld van hoe evolutie voor ingewikkeldere systemen kan zorgen. De wetenschappers hebben deze ring dan ook gebruikt voor hun onderzoek.

Moleculair tijdreizen

Het team wetenschappers maakte gebruik van wat zij ‘moleculair tijdreizen’ noemen. Computers analyseerden de genen van moderne eiwitten en berekenden het meest waarschijnlijke vooroudergenen. Zo werd er in het verleden gekeken. Met behulp van deze methode konden ze vaststellen dat de complexiteit van moleculaire machines simpelweg veroorzaakt is door een serie normale evolutieprocessen. Het team verwacht dat er in de toekomst ook naar de evolutie van andere moleculaire machines wordt gekeken op deze wijze.

Met behulp van de vooroudergenen uit het computermodel hebben ze de eiwitten gemaakt zoals die waren voordat er een derde eiwit bij kwam. Vervolgens konden ze de evolutie van de moleculaire machine zelf meemaken. Door kunstmatig voor mutaties te zorgen konden de wetenschappers er stap voor stap achter komen welke genetische verandering de machine complexer heeft gemaakt.

Uiteindelijk bleek een duplicatie van een van de twee voorouderlijke eiwitten de schuldige te zijn. Een mutatie zorgde er voor dat het eiwit beperkt werd in de plaatsen die het kon innemen in de moleculaire machine. Hierdoor werd het derde eiwit behouden. Het is hierom dat paddenstoelen nu een specifieke configuratie met drie eiwitten hebben in de V-ATPase moleculaire machine. De eiwitten werden zelf dus niet complexer, maar het werden er wel meer. Hierdoor werd de moleculaire machine een ingewikkelder geheel.

Niet bijzonder

Volgens de wetenschappers was er maar een enkele, weinig bijzondere mutatie nodig voor het extra eiwit. Genduplicatie komt vaak voor in cellen, en er treden fouten op bij het kopiëren van het DNA. ‘Moleculaire machines zijn niet het resultaat van precisieontwerp. Het zijn groepen moleculen die aan elkaar plakken, bij elkaar geharkt tijdens evolutie door knutselwerk van genen, willekeurige mutatie en een beetje geluk. Ze zijn behouden gebleven omdat ze onze voorouders hielpen te overleven’, aldus Joseph Thornton in het persbericht van de Universiteit van Chicago.

Bron:

Gregory C. Finnigan, Victor Hanson-Smith, Tom H. Stevens en Joseph W. Thornton. Evolution of increased complexity in a molecular machine. In: Nature.

Voorbeeld van moleculaire machines in een cel. (ongerelateerd aan het artikel)

MITOCHONDRION

°

https://tsjok45.wordpress.com/2012/10/13/wp-evodisku-inhoud-b/  BIOLOGIE

°

http://nl.wikibooks.org/wiki/Celbiologie

Inhoud

Plantencellen
Dierlijke cellen

http://nl.wikipedia.org/wiki/Celbiologie

Celbiologie

De moleculaire opbouw en eigenschappen van cellen; het onderzoeksgebied van celbiologie

Celbiologie of cytologie is een onderdeel van de biologie met de cel als onderwerp van studie.

°

°MITOCHONDRION  <— archief document 

Mitochondrieën Benno Beukema http://home.kpn.nl/b1beukema/mitochondrien.html

°

Waarom cellen hun energiefabriekjes opeten

Belga

Mitochondriën zijn de energiefabriekjes van de cellen.

di 01/10/2013 – 14:42

Luc De Roy

Amerikaanse geleerden hebben het mechanisme ontrafeld waarmee mitochondriën -kleine organellen in de cel die de cel van energie voorzien – aangeven dat ze beschadigd zijn en opgeruimd moeten worden. Dat opent de mogelijkheid voor onderzoek naar middelen tegen ziekten als parkinson, waarvan gedacht wordt dat ze veroorzaakt worden door slecht functionerende mitochondriën in de zenuwcellen.

Het team van de University of Pittsburgh ontdekte dat cardiolipines, vetachtige stoffen die voor het eerst in hartweefsel ontdekt werden, een belangrijke rol spelen bij het mechanisme. Cardiolipines zijn een belangrijk onderdeel van het binnenste membraan van mitochondriën, en als een mitochondrium beschadigd is, verhuizen de cardiolipines van het binnenste naar het buitenste membraam. Daar moedigen ze de cel aan om het hele mitochondrium te vernietigen.

 

Belga

 

 

De cardiolipiden zijn echter maar een deel van het verhaal. Een proteïne dat LC3 heet, verbindt zich vervolgens met het cardiolipine, en LC3 zorgt er voor dat een gespecialiseerde structuur zich rond het mitochondrion vormt, om het af te voeren naar de centra in de cel waar het opgegeten wordt.

“Het is een overlevingsproces. Cellen treden actief op om slechte mitochondriën kwijt te raken, en goede mitochondriën te versterken. Als dat proces lukt, kunnen de goede mitochondriën in aantal toenemen en de cellen gedijen”, zei doctor Valerian Sagan, een van de hoofdauteurs van de studie die verschenen is in Nature Cell Biology. “Het is een prachtig, efficiënt mechanisme waar we ons op willen richten, en dat we zullen proberen na te bootsen bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen en behandelingen”, zei hij in ScienceDaily.

Veel onderzoek

Wel is er nog veel onderzoek nodig, volgens professor Charleen T. Chu, een andere hoofdauteur. “Er zijn nog veel vragen die opgevolgd moeten worden. Wat is het proces dat de aanzet geeft voor de cardiolipiden om naar de buitenkant van de mitochondriën te gaan? Hoe past dat traject in bij andere trajecten die het begin van ziektes als parkinson beïnvloeden? In dat verband is het interessant vast te stellen dat twee erfelijk genen van de ziekte van Parkinson ook gelinkt zijn met het verwijderen van mitochondriën.”

Professor Hülya Bayir, de derde hoofdauteur, zei in ScienceDaily dat het proces zich weliswaar in alle cellen met mitochondriën kan afspelen, maar dat het uitzonderlijk belangrijk is in zenuwcellen, omdat die zich niet zo makkelijk splitsen en regenereren als andere cellen in het lichaam.

“Ik denk dat deze bevindingen enorme implicaties hebben voor patiënten met hersenletsel”, zei ze. Het “eet me op”-signaal van de mitochondriën kan een therapeutisch doelwit worden, in de zin dat de beschadigde mitochondriën tot een bepaald niveau opgeruimd moeten worden. Anderzijds wil je ook niet dat het proces waarbij ze opgeruimd worden, zonder beperkingen verloopt. Je moet een bepaald evenwicht hebben, wat we kunnen proberen te bereiken met geneesmiddelen of therapie als het lichaam niet in staat is om zelf dat evenwicht te vinden.”

Congres

Het onderzoek is zo’n tien jaar geleden eerder toevallig gestart toen doctor Kagan op een congres aan de praat raakte met professor Chu. Chu bestudeerde autofagie, het proces van “zichzelf opeten”, bij parkinson, en hij zocht naar een verandering aan de buitenkant van de mitochondriën die het LC3-proteïne een signaal gaf om de beschadigde organel op te ruimen. Het bleek dat beide mannen elk een andere kant van dezelfde puzzel bestudeerden.

Samen met Hülya Bayir en een team van meer dan twintig geleerden, ontrafelden de twee geleerden hoe de mitochondriën het signaal geven dat ze niet goed meer werken en opgeruimd moeten worden.

Mitochondriën

Mitochondriën zijn organellen, kleine orgaantjes in de cel, die suikers en vetten oxideren, en daardoor energie leveren. Ze hebben twee membranen, een glad buitenmembraan en een geplooid binnenmembraan. Het is op de plooien van dat binnenste membraan, die cristae genoemd worden, dat de chemische reacties plaatsvinden die de energie produceren.

Algemeen wordt aangenomen dat mitochondriën oorspronkelijk, net als chloroplasten, de bladgroenkorrels bij planten, vrijlevende primitieve bacteriën waren die in een vroeg stadium van de evolutie in symbiose zijn gaan leven met hun gastheer. Dat wordt de endosymbiontentheorie genoemd.

Mitochondriën hebben dan ook hun eigen DNA, dat verschillend is van dat van de gastheer. Het DNA van de mitochondriën wordt enkel doorgegeven langs de kant van de moeder, aangezien in een bevruchte eicel enkel mitochondriën zitten van het cytoplasma van de moeder. Het cytoplasma is het “eiwit” van de cel, de dooier is de kern. De mitochondriën van de vader worden afgebroken in de eicel en hun DNA overleeft dus niet.

Het mitochondriale DNA blijft redelijk stabiel in de menselijke bevolking en het wordt dan ook gebruikt om onderzoek te doen naar het ontstaan en de verspreiding van de mens. Zo is men er achter gekomen dat 150.000 jaar geleden mitochondriale Eva leefde, de recentste gemeenschappelijke matrilineaire voorouder van alle nu levende mensen.

Belga

Een sterk vergrote en ingekleurde weergave (een transmission electron micrograph) van het DNA van een mitochondrium. In werkelijkheid is het DNA 5 tot 6 micrometer groot, hier is het 300.000 keer vergroot. Elk mitochondrium heeft 3 tot 6 van dergelijke DNA-molecules.

 

De energieleveranciers van onze cellen waren ooit parasieten

zo 19/10/2014 – 12:25 Luc De Roy
Parasitaire bacteriën zijn de naaste verwanten van mitochondriën, de organellen – kleine orgaantjes – die de cellen van dieren en planten van energie voorzien, en ze stalen eerst energie van de cellen in plaats van ze te leveren. Dat stelt een nieuwe studie van de University of Virginia. In die studie is met de modernste methoden het genoom ontrafeld van 18 bacteriën die nauwe verwanten zijn van de mitochondriën.

De studie is deze week verschenen in het online wetenschappelijk magazine PLoS ONE. Ze biedt een alternatief voor de twee theorieën die momenteel een verklaring geven voor het ontstaan van mitochondriën.

De eerste theorie, de endosymbiontische, stelt dat mitochondriën oorspronkelijk eenvoudige, prokariotische bacteriële cellen waren die opgeslokt werden door gastcellen, en die uiteindelijk mitochondriën werden, de “energiecentrales” die in bijna alle eukariotische cellen te vinden zijn.

Prokariotische cellen hebben geen celkern, eukariotische cellen zijn de cellen van planten en dieren die wel een celkern en bepaalde andere kenmerken hebben. De mitochondriën voorzien hen van energie door chemische energie uit suikers, vetten en eiwitten om te zetten in een voor de cel bruikbare vorm van energie. Met behulp van enzymen laten ze die stoffen reageren met zuurstof, met andere woorden, ze verbranden de stoffen, en de energie die vrijkomt bij die verbranding, wordt vastgelegd in energierijke ATP-moleculen (adenosine triphosphate in het Engels, adenosinetrifosfaat).

Mitochondriën hebben hun eigen DNA en kunnen daarmee binnen hun membraan zelf proteïnen maken, onafhankelijk van de kern van de cel. Er bestaan verschillende varianten van de endosymbiontische theorie.

De tweede theorie, de autogene, stelt dat mitochondriën ontstaan zijn doordat een deel van het DNA van de celkern van een eukariotische cel is afgesplitst rond de tijd dat de eukariotische cellen zich ontwikkeld hebben uit de prokariotische. Dat stuk DNA zou dan omgeven zijn door membranen, waar proteïnen niet door konden. Aangezien mitochondriën veel overeenkomsten vertonen met bepaalde bacteriën, heeft de endosymbiontische theorie de meeste aanhangers.

Kantelpunt

De oorsprong van mitochondriën ligt zo’n 2 miljard jaar in het verleden en is een van de belangrijkste kantelpunten in de evolutionaire geschiedenis van het leven op aarde. Er is echter weinig geweten over de omstandigheden die geleid hebben tot het ontstaan van mitochondriën.

Belga

Hun ontstaan wordt dan ook beschouwd als een van de raadsels in de moderne biologie. “We geloven dat deze studie het potentieel heeft om de manier waarop we denken over het ontstaan van mitochondriën te veranderen”, zei bioloog Martin Wu, de belangrijkste auteur van de studie, op de website van deUniversity of Virginia. “We zeggen dat de huidige theorieën, die allemaal stellen dat de relatie tussen de bacteriën en de gastcel van in het begin van de symbiose in het voordeel van beide was, waarschijnlijk fout zijn.”

“In de plaats daarvan geloven we dat de relatie waarschijnlijk vijandig was – dat de bacteriën parasieten waren en slechts later in het voordeel van de gastcel gingen spelen door de richting van het transport van ATP om te keren.”

Alzheimer

De ontdekking biedt volgens Wu een nieuw inzicht in de vroege geschiedenis van het leven op aarde, die uiteindelijk leidde tot de grote verscheidenheid aan eukariotisch leven die we vandaag kennen. Zonder mitochondriën om energie te leveren aan de rest van de cel, zou er nooit zo’n verbazende verscheidenheid kunnen ontstaan zijn, zei Wu.

“We hebben de genetische inhoud van de voorouders van mitochondriën gereconstrueerd, door het DNA van hun naaste verwanten te ontrafelen, en we voorspellen dat het parasieten waren die oorspronkelijk energie in de vorm van ATP stalen van hun gastheer –volkomen tegengesteld aan de huidige rol van mitochondriën”, zei Wu.

In de studie heeft WU ook vele menselijke genen geïdentificeerd die afgeleid zijn van mitochondriën. De identificatie daarvan kan mogelijk helpen om de genetische basis beter te begrijpen van het slecht functioneren van menselijke mitochondriën.

Dat kan een rol spelen bij verschillende ziekten, zoals alzheimer, parkinson, suikerziekte en een aantal ouderdomsziekten. Naast de belangrijke rol die mitochondriën spelen in het functioneren van cellen, wordt hun eigen DNA door geleerden ook gebruikt voor forensisch en genealogisch onderzoek, en om de menselijke evolutionaire geschiedenis te reconstrueren.

 

Cells’ powerhouses were once energy parasites: Study upends current theories of how mitochondria began

Artist's 3-D rendering of mitochondria , stock illustration.

Artist’s 3-D rendering of mitochondria , stock illustration.

October 16, 2014
 Source: University of Virginia
Summary:
Parasitic bacteria were the first cousins of the mitochondria that power cells in animals and plants — and first acted as energy parasites in those cells before becoming beneficial, according to a new study.
Zhang Wang, Martin Wu. Phylogenomic Reconstruction Indicates Mitochondrial Ancestor Was an Energy Parasite.
°

Mitochondriale  heteroplasmie  : natuurlijke selectie van mtDNA  in menselijk  cellencytoplasma  ( en weefsels ) ?

 13 november 2013   5

dna

Het voorkomen van meerdere types mitochondriaal DNA (mtDNA) in een cel of individu wordt heteroplasmie genoemd.

Dit fenomeen wordt veroorzaakt door willekeurige mutaties. Onderzoekers hebben nu vastgesteld dat deze mutaties toch niet zo willekeurig zijn als gedacht.

Mitochondria, vaak aangeduid als de energiecentrales van de cel, bevatten elk een circulair genoom, het mitochondriale DNA (mtDNA). Meestal bevat elk mitochondrium in elke cel van het lichaam hetzelfde type mtDNA. Maar af en toe komt er meer dan één type mtDNA voor in een cel of individu. Dit staat bekend als mitochondriale heteroplasmie.

Willekeurige mutaties
Heteroplasmie kan voorkomen doordat een individu het erft van zijn of haar moeder :(mtDNA wordt enkel doorgegeven via de maternale lijn) of doordat er een mutatie plaatsvindt die vervolgens door genetische drift in frequentie toeneemt.

Aangezien mutaties willekeurig zijn, zou heteroplasmie moeten verschillen tussen niet-verwante individuen, dat wil zeggen dat de heteroplasmie bij verschillende individuen veroorzaakt wordt door andere mutaties. David Samuels en collega’s testten deze aanname door het mtDNA van tien verschillende weefsels (o.a. nier, lever en long) van enkele niet-verwante individuen te vergelijken. Tot hun verbazing vertoonden bepaalde weefsels dezelfde mutaties in verschillende individuen.

Zouden mutaties dan toch niet zo willekeurig zijn als algemeen wordt aangenomen?  (1)

Selectie of mutatie-hotspot  ?
Omdat deze mutaties vooral voorkomen in de regio van het mtDNA dat een belangrijke rol speelt in de replicatie van het mitochondriale genoom, vermoeden de onderzoekers dat de mutaties leiden tot een betere replicatie.

Hierdoor verkrijgen de mitochrondria met de mutatie een selectief voordeel en nemen zo in aantal toe. Dit idee wordt ondersteund door experimenteel onderzoek op muizen door het lab van Brendan Battersby.

Zij introduceerden een ander type mtDNA in de lever en nier van muizen en stelden vast dat deze positief geselecteerd werd.

Een andere mogelijkheid is dat er weefselspecifieke mutatie-hotspots in het mtDNA aanwezig zijn. Het enzym cytidine deaminase, bijvoorbeeld, kan mutaties veroorzaken op specifieke regio’s in het mtDNA. Beide mogelijkheden sluiten elkaar natuurlijk niet uit, maar de onderzoekers geven de voorkeur aan het selectiemechanisme, grotendeels gebaseerd op het experimentele werk bij muizen.

Jente Ottenburghs (1988) heeft sinds zijn Master Evolutie en Gedragsbiologie aan de Universiteit van Antwerpen een brede interesse voor evolutionaire biologie. Sinds mei 2012 werkt hij als PhD-student bij de Resource Ecology Group aan de Universiteit van Wageningen. Meer informatie over zijn onderzoek vindt u hier.

Bronmateriaal:
David C. Samuels, Chun Li, Bingshan Li, Zhuo Song, Eric Torstenson, Hayley Boyd Clay, Antonis Rokas, Tricia A. Thornton-Wells, Jason H. Moore, Tia M. Hughes, Robert D. Hoffman, Jonathan L. Haines, Deborah G. Murdock, Douglas P. Mortlock, Scott M. Williams. Recurrent Tissue-Specific mtDNA Mutations Are Common in Humans. PLoS Genetics, 2013; 9 (11): e1003929 DOI: 10.1371/journal.pgen.1003929

http://www.plosgenetics.org/article/info:doi/10.1371/journal.pgen.1003929
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Apers0n (via Wikimedia Commons).

NOTEN  en REACTIES 

(1)

–> Alleen  niet-lethale(of neutrale)  mutaties  zijn essentieel  (in de afstammelingen-lijnen  ) … dat  is een eerste beperking van de zogenaamde( en meestal onbeperkt gedachte )  mutatiewaaier aan mogelijkheden….Veel genetische  defekten kunnen wèl latent  meereizen (wanneer ook functionele  mtDNA -genomen aanwezig blijven )                                                                                                     –>Mitochondrieën  worden verondersteld( in de endosymbiose theorie  )  af te stammen van ooit   in het celcytoplasme ingevangen oer- bacterieen  ; ook daar is er  sprake  van   variatie en mutaties  in het circulair  genoom van de bacterieen  ( zie lenski )

°

Evolutie bestaat weliswaar bij de gratie van toevallige, willekeurige mutaties, maar dat is alleen maar de relatief oninteressante basis (al vormen die mutaties wel een heel aardige ‘afstammingsklok’).

Waar het echt om gaat, is wat er NA die mutaties gebeurt: selectie. Deze selectie gebeurt op allesbehalve toevallige wijze. Mutaties die een organisme slechtere overlevingskansen geven in een bepaalde omgeving(!), zorgen ervoor dat dit organisme zich gemiddeld genomen minder goed voortplant dan een organisme van dezelfde soort met een voordelige mutatie —

Uiteraard bestaat een leefomgeving(1b) uit verschillende lagen ( of niches ) die samen een leefbare ecologisch evenwicht vormen , en dat evenwicht staat of valt met de diverse uitroeiende lethale mutaties die in de verschillende niveaus plaatsgrijpen: het grootste deel van deze mutaties zijn echter neutraal –                                                                                                                                

(1b)-> voor de mitochondrieën is dat millieu het cytoplasma …

Wat overblijft(of niet weggeselecteerd ) heeft overlevingskansen.

Wat geen overlevingskansen heeft ( bijvoorbeeld in een bepaald ecologisch evenwicht )verdwijnt. Wat er na miljoenen jaren uitkomt is onvoorspelbaar.

Wij beginnen langzaam maar zeker deze wetten door te krijgen.
Wat er uitkomt is volledig willekeurig. Heeft het levenskansen dan is er een blijvende nieuwe soort in status nascendi .

In het andere geval, is de dood het einde van het verhaal —> een cul- de- sac

°

MEER OVER TOEVAL  EN ORDE

‘Langton’s Ant’,

http://www.math.ubc.ca/~cass/www/ant/ant.html
Dit is een voorbeeld van een ontzettend simpel systeem met ontzettend simpele ‘natuurwetten’: een mier loopt over een rooster met oorspronkelijk alleen witte vlakjes. Als hij op een wit vlakje landt, gaat hij linksaf en maakt hij het vlakje zwart; als hij op een zwart vlakje landt, gaat hij rechtsaf en maakt hij het vlakje wit.

De vraag is nu of je iets kunt zeggen over het patroon dat ontstaat — en het resultaat is ronduit verrassend: je zou zeggen dat dit uiterst simpele ‘universum’ resulteert in een simpel geometrisch patroon. Dus niet. Het patroon dat ontstaat, lijkt juist volkomen chaotisch. OK, chaos dus — maar nee, ergens na zo’n 10.000 stappen ontstaat ineens een geordende structuur, die zich eindeloos uitbreidt. En de enige manier om dit te ontdekken is dus alle stappen te doorlopen; dit gedrag kan op geen enkele manier vooraf berekend of voorspeld worden.

Nu is dit natuurlijk maar een simpel ‘speeltje’, maar het geeft aan dat in zelfs de simpelste systemen zowel spontaan chaos als orde kan ontstaan — en in het geval van Langton’s Ant dus beide.

Creationisten vaak roepen vaak dat allerlei levende structuren te complex en/of goed geordend zijn om toevallig tot stand te komen vanuit een eenvoudiger systeem — en dus dat er een god ofzo aan te pas is gekomen.
Langton’s Ant bewijst het tegendeel op een even inzichtelijke als irritant ongrijpbare manier; iets zegt me dat je dit toch moet kunnen berekenen, maar nee, zelfs dit is een kwestie van gewoon maar zien gebeuren en je erover verbazen

OCTOPUSSY

°

BIODIVERSITEIT  

MOLLUSCA  

WEEKDIEREN  

°

Trefwoorden

CEPHALOPODA   

°

27-03-2009

Klik hier om een link te hebben waarmee u dit artikel later terug kunt lezen.<– oorspronkelijk  uit bloggen be  octopussy  =  (OCTOPUSSEN  EVOLUTIE  -)

1.- VONDSTEN   IN  LIBANON 

Keuppia levante sp. nov. from the Upper Cenomanian (Metoicoceras geslinianum Zone) of Hâdjoula (Lebanon).
Middle Cretaceous in Lebanon,

The holotype specimen Keuppia levante (Image credit: Dirk Fuchs, )
http://www.examiner.com/x-1242-Science-News-Examiner~y2009m3d17-Against-the-odds-ancient-octopus-fossils-discovered
another  Source here

Keuppia levante is een van de  drie (1) zopas  in  libanon  ontdekte  -95a-100 MY oude ,  fossiele  octopus soorten
(Octopoda (=Incirrata)http://nl.wikipedia.org/wiki/Achtarm  )uit het krijt

—>  Octopus fossielen zijn  zeldzaam  en  ongebruikelijk :  
Ze  bezitten geen  inwendig skelet (2)   en  daardoor zullen  na hun dood  de  weke delen  binnen enkele weken compleet verschrompeld zijn.Dit exemplaar is  echter  uitzonderlijk  compleet :   zelfs de inktzak en zuignappen zijn nog  te onderscheiden

Bovendien  ging  vroeger  niemand   gericht   op zoek naar een fossiele octopussen  , om die bovenvermelde  redenen
Toch waren  en zijn er  reeds   fossiele octopussen  bekend

O.m. uit diezelfde site  Middle Cretaceous in Lebanon ____   een zogenaamde Lagerstaete  wat staat voor een bepaalde type  formatie die exceptionele bewaring  van  (ook zachte  )weefsels mogelijk maakt  _____,werd al 100 jaar geleden een  andere  fossiele  octopus  , de  Palaeoctopus  gerecupereerd

Cretaceous Octopus Fossil

Woodward’s 1896 specimen / Old Covent, Sahel-el-Alma, Mount Lebanon( British Museum of Natural History in London)
Order Cirroctopoda(?) familie ,  Paleoctopodidae
Palaeoctopus is preserved as a film, or tissue impression, in sandstone. It is a short squat eight-armed octopus with an indistinct head.
Much as with Pohlsepia and Proteroctopus, Palaeoctopus has a pair of triangular fins on either side of its head though these are smaller than Proteroctopus.( zie appendix )
A faint trace of a web uniting the arms is visible and the presence of suckers on the arms has been identified.

Palaeoctopus newboldi

°

Er  zijn daar bovenop  genoeg  andere   fossiele COLEOIDEA  (–>  inktvisachtigen  mét  inwendige schelp )gevonden
–>-Tegenwoordig worden fossielen zeer gericht gezocht.
De kennis van de tijdschaal van de evolutie en van de geologische vorming van de aardlagen is zo ver gevorderd  dat paleontologen gericht  op locaties kunnen zoeken naar tussenvormen om hun hypotheses te testen. 
In hoeverre dit   fossiel (mogelijks)  gericht is gezocht  , weet ik (nog ) niet
Maar de
 keuze van de  site is zeker niet toevallig  (zie hierboven )

_

De ontdekker van de huidige libanese  fossielen  ,    Dirk Fuchs van de Universiteit van Berlijn.,  zei
Deze dingen zijn 95 miljoen jaar oud, maar één van de fossielen is nauwelijks van levende soorten te onderscheiden,”

Dat is een “onvoorzichtige” uitspraak die natuurlijk  door allerlei creationisten zal worden  ge-quoted
( Nu door  bijvoorbeeld ..de( Belgische YEC-er ) Oneof   ,naprater  van    de (Nederlandse  fundamentalisten van   ) Schepper en zoon  (3)

Creationisten  zijn er natuurlijk,  ook zonder die quote,   al  als de kippen bij__ zoals een korte  lezing van lezersbrieven en reacties op blogs laat zien  ____ om te  verklaren dat  ;

” Vreemd  ,dat  octopussen  er na al die miljoenen jaren nog hetzelfde uitzien. “(3**)
en ook Harun Yayah  volgelingen zullen het gegeven beslist  gaan gebruiken 


°


Maar creationisten   vergeten een bepaald  gedeelte   van de anatomie dat  kompleet anders  is dan van  de huidige  octopussen  :
Er  is zelfs  geen enkele andere  huidige koppotige( cephalopoda )  die   een  zelfde   GLADIUS  bezit   als dit fossiel . 
°

Deze  fossiele en  de huidige octopussen  gelijken  alleen oppervlakkig  op elkaar .
Het kompleetste  fossiel  bezit een  herkenbaar  vestigale  schelp  de gladius

http://scienceblogs.com/pharyngula/2009/03/18/octopods-from-the-cretaceous/

De gedetailleerde  schets (rechts ) met de  vestigale gladius  van het holotype, MSNM i26320a 


holotype, MSNM i26320a

(Click for larger image)
Keuppia levante sp. nov. from the Upper Cenomanian (Metoicoceras geslinianum Zone) of Hâdjoula (Lebanon). A,
holotype, MSNM i26320a. B, sketch of the holotype

PZ MEYERS  :
” ….there is a shell gland a chitinous chunk of vestigial shell called the gladius…”

Gladius/Zwaard. 
Hoornige, veervormige schelp van inktvissen. 
Komt overeen met de opperhuid van een schelp.
 http://www.soortenbank.nl/soorten.php?so

(PZ MEYERS )
Octopods also have something similar, but in modern forms it is reduced to a delicate little rod-like bar, nothing more.

Note that in Keuppia above, the gladius is relatively robust — it looks like a pair of clamshells imbedded in the head. Next, here’s another of the specimens found in this locality, Styletoctopus annae.
Look at the gladius here. “

i-4c45d63a0a312e034a823a85d9e7fe0a-styletoctopus.jpeg

Styletoctopus annae sp. nov. from the Upper Cenomanian (Metoicoceras geslinianum Zone) of Hâqel (Lebanon). 
A, specimen MSNM i26323. B, close-up of A showing the imprints of the stylets situated in the lateral mantle sac.

–> Deze ontdekking  is eveneens  biezonder omdat   het hier  gaat   om de   zoveelste (zogenaamde  )” transitionnal  “(4)
*het fossiel bevat een mix  van kenmerken  (= een mozaïk )
*K.Levante   bezit  een tweedelige  robustere  versie  van een vestigale  gladius , ( in elk geval  robuuster  dan de rudimentaire gladius-resten van de   huidige   leden  van de  moderne Familie Octopodidae

(nota ) Er wordt soms een andere classering gebruikt  waarbij  de hier  in dit  artikel en figuur  gebruikte 
(Engelse )Octopoda —>  =  ( ned ) Onderorde Incirrina (octopoda)     ,   (Engelse )   Ciroctopoda  —-> =  (ned) OnderordeCirrina  )

” ….If you put these data together with other observations of even older cephalopods, including more squid-like forms, you get a picture of an evolving morphology from an ancestral unpaired shell to a divided form to spread-apart lateralized stylets to the modern, even more reduced form…..”
i-84a4f08733ca149207ee361c9b486c52-oct_phylo.jpeg

(Click for larger image)

http://geology.about.com/b/2009/03/18/fossil-octopus-really.htm
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/03/090317111902.htm
http://scienceblogs.com/pharyngula/2009/03/octopods_from_the_cretaceous.php
http://www.msnbc.msn.com/id/29757659

abstract 
NEW OCTOPODS (CEPHALOPODA: COLEOIDEA) FROM THE LATE CRETACEOUS (UPPER CENOMANIAN) OF HÂKEL AND HÂDJOULA, LEBANON
Authors: FUCHS, DIRK1; BRACCHI, GIACOMO2; WEIS, ROBERT3
http://www.ingentaconnect.com/content/bpl/pala/2009/00000052/00000001/art00005
Evolutie van giften
http://scienceblogs.com/pharyngula/2009/04/cephalopod_venoms.php

____________________________________________________________________________________________________________________________________

NOTEN EN COMMENTAREN

(1)
Keuppia levante gen. nov., sp. nov.,
Keuppia hyperbolaris gen. nov,. sp. nov.
Styletoctopus annae gen.

(2)
De    COLEOIDEA   bezitten echter  wel een   inwendige ( meestal  brose ) schelp =de  meeste  fossiele cephalopoden   werden voornamelijk  (en worden nog )  door paleontologen gedetermineerd  aan de  hand van de (uitwendige ) ” schelp“(bv.ammonieten )
en de inwendige schelp ( bv.Belemnieten )
Bij octopussen ( die tot de  Coleoidea  behoren  )  is dat een klein beetje  anders

http://www.geologie.ac.at/filestore/download/BR0046_045_A.pdf
(waaruit )
“…..Their (= the octopoda) evolution can be demonstrated by allometric growth and reduction of the middle field of the gladius.  ”
Toch zijn  fossielen van  weke delen  van organismen ___en van erg vluchtige  voorvallen ____ bewaard  gebleven  ….
er  zijn  bijvoorbeeld  “fossiele”  regendruppel-inslagen en voetafdrukken  in  vulkanische  as bewaard gebleven ; om nog maar te zwijgen van  allerlei  sporen  van dino’s
Er zijn ook  kwallen en” weke “skeletloze  overblijfselen  van andere  precambrische organismen bekend  –> bijvoorbeeld   Dicksonia

(3) Bijvoorbeeld de Nederlandse  YEC creationist  ;  Schepper & zoon heeft het  ook  over
Van ‘primitieve’ octopussen werd verondersteld dat ze vlezige vinnen aan hun lijf hadden, maar daarvan werd niets gezien bij deze fossielen, hoewel ze uitzonderlijk goed bewaard zijn gebleven.”
maar dat is mogelijk  een afleidings-manoeuvre (of een niet terzake doende  opmerking   , die alleen maar  een of andere    veronderstelde  (hypotghetische) “primitieve “octopus-voorouder   verder  weg  doet plaatsen  in de tijd  …)
Waar het om gaat is  de  vestigale  GLADIUS ( in vergelijking met de  rudimentaire  gladius-resten   van tegenwoordige octopus-soorten ) ,maar  daarover zwijgt men  …..

(3**)
Hier vind je enkele  antwoorden aan   (amerikaanse ) creationisten
http://scienceblogs.com/pharyngula/2009/03/in_which_i_am_woefully_accurat.php
http://scienceblogs.com/pharyngula/2009/03/even_dumber_than_denyse_oleary.php
Omdat nederlandstalige   creationisten veelal   clonen zijn van “amerikaanse”voorbeelden  , is het verantwoord te verwijzen naar  de
antwoorden  van de  amerikaanse “debunkers ” :  je zit dan meteen aan de bron  van die “eindeloze discussies ” …

( vertaalde  samenvatting uit bovenstaande  blogposts  )
a-
“…….Creationisten  beweren  dat   deze  nieuwe   vondsten  een  “voorbeeld zijn van  stasis ”  ( bijvoorbeeld hier –>  false conclusion that this is an example of stasis  )….
Maar  dat is niet zo  : deze fossielen zijn duidelijk verschillend van moderne vormen

  ( amerikaanse )Creationisten  beweren  verder , op grond van die valse conclusie ,   dat ;
De
 octopus (vulgaris?  ) “helemaal niet evolueerde  “

Noteer echter dat het bezit van  acht  tentakels   ,  een zeer algemeen kenmerk is van  de  octopodiformes   ….
De evolutionaire   veranderingen  die worden  beschreven kan je niet zomaar   verwerpen  omdat
je meent   dat  ”  alles met acht “armen “bezaaid  met herkenbare zuignappen   , wel hetzelfde soort  schepsel moet zijn  ”
Er zijn meer dan 200 verschillende  species opgenomen   in de familie Octopodidae, en er staan  meer dan  100  specima  te wachten op verdere  beschrijvingen en classificatie in die  familie   ___er zijn ongetwijfeld nog meer octopodidae  die op ontdekking wachten .
De octopodidae  zijn  van een  ongelofelijk diversiteit ( en dat alleen al wijst op een zeer  hoge ouderdom van hun  gemeenschappelijke  voorouder  met andere  octopusachtigen ( waarvan velen ook acht  “armen “bezitten  )

Deze blinde beunharen  en  morosofe  kwaks ( of misschien wel  regelrechte leugenaars ?) doen eigenlijk  steeds hetzelfde  .
Zo zouden  ze  ___ eenzelfde redeneertrant volgend ____ook  gemakkelijk  de paleontologen erop kunnen wijzen  dat  ;
Er   GEEN  evolutie heeft plaatsgevonden  , omdat  365 miljoen oude  tetrapoda …… net als  alle hedendaagse   zoogdieren  nog  steeds  vier  ledematen bezitten …..”

(Mijn commentaar )
In feite is  het hier aangevoerde  creationistische ” bezwaar ” de aloude mantra  :
” Hoe  gegeven  organismen  ( zoals hier  , de octopussen )   ook mogen varieeren
ze blijven  octopussen   ( = een bijbelse “geschapen  “soort   of  “baramin ( baranoom  )”
waarbij  micro-evolutie  wordt aanvaard  en macroevolutie  ontkent
(micro en macro evolutie uiteraard in de creationistische terminologie  / betekenissen  )

(anderen )
* Veel  volwassenen kennen  nauwelijks   het verschil  tussen  een  spin, een insect en  zelfs kleine schaaldiertjes  (= pissebedden ) ;
Ze  vatten dat alles  gemakshalve samen als  het   te verdelgen    “klein kruipend   (on)gedierte ”  :  de  “beestjes ”
Deze creationistische  artikels tonen  nogmaals aan dat  hun doelgroep  diegenen   zijn  met het grootst mogelijk  onbegrip  over de natuur  ___
en die er het meest  over willen  vertellen  . Ze  vinden  dat zij  serieus  moeten  worden  genomen   als  plaatselijke  “autoriteiten” ter zake  …
zelfs als ze worden herkend als  ignoramus
Iets waarop  creato’s  inspelen  opdat ze hun meningen  ( met een grote portie  populair appeal ) als  “wetenschappelijk valabele  en verantwoorde   kritiek  ”
verder kunnen slijten

*” ….De 95 miljoen-jaar-oude octopus evolueerde  uiteindelijk niet  als  puntje bij paaltje komt ” ( Denise O’Leary  )
Echter  deze gevonden  octopus is een  basale vorm  uit de  orde  der  octopoda ____net zoiets  als… de   afstand maki-Mens .
Iemand moet een  classificatie-cursus   volgen

.*…de morfologische  verschillen tussen de  voorbeelden  uit het krijt    en   de  moderne octopodae zijn op zijn  minst even  divers  als die tussen  chimpansees en mensen.
Indien er slechts  micro evolutie en variatie is  opgetreden in het  inkvis -baramin ….wat is dan  de reden  om  de mens NIET te zien als een variatie  van de chimp ? (of omgekeerd )

*Zelfs als de fossiele octopus morfologisch  identiek  moest  zijn   ( wat hij  niet IS )  aan eigentijdse , zou dat nog  niets zeggen  over  de genetische drift , welke zich niet noodzakelijk  dient te manifesteren in de  restanten van de  fysieke verschijning

b.-

(creato )
1  “Wetenschappers  zijn in verwarring   gebracht door de vondst  van  het recentste fossiel ”
2″ Het is een octopus die zij  op 95 miljoen  jaar oud hebben geschat  ”
3 “en,weet je  wat?
Het  ziet eruit als een moderne  hedendaagse  modern  octopus –  kompleet  met acht armen , met rijen zuignappen   en zelfs sporen van inkt. ”
4 “Het lijkt erop  dat in al die tijd  de octopus niet  is  geëvolueerd  – niet eens  één uiterst klein beetje.
 ”

(PZ)
1.- Wetenschappers  zijn helemaal   niet  door deze ontdekking in de war  gebracht.
2.-  Oppervlakkig gezien is dit juist
Alhoewel  – ze ” schatten”  het niet (zonder onderbouwing )  op – 95 miljoen jaar .
De creationist  probeert de indruk te wekken dat het hier omeen blote gissing  (= slechts een “‘claim”)gaat …
Het is een conclusie die door het geologische  bewijsmateriaal wordt gesteund.
De vondst is gedaan in een geologische formatie die minstens al honderd jaar bekend is  en  telkens weer  is gedateerd en gekontroleerd
3 .-Er zijn honderden octopus-soorten
De hierboven vermelde  beschrijving van de “octopus ”  is van kleuter niveau  ,een vierjarige die  met een kleurpotlood iets krabbelt
De fossielen  (er waren verscheidene geïdentificeerden species) lijken NIET  op  moderne octopods, maar hebben verscheidene veelbetekenende verschillen.
4 .-Compleet  vals.
De creationist heeft het wetenschappelijke   paper ( en uiteraard de argumenten ) niet gelezen  dat deze fossielen in de  lange geschiedenis van evolutieve veranderingen
en  vertakkingen binnen het   geslacht (plausibel )  inpast.

Ik kom toch nog eventjes terug op die  Schepper&zoon -figuur
die schrijft  o.a.   in het kader  van  een   soort  persoonlijk  kommentaar  op een  creationistisch  bewerkt  artikel over deze vondsten ;
Een evolutionaire voorloper van deze beesten kan niet worden getoond en in 95 miljoen jaar zou er niets aan ze veranderd zijn,
terwijl in diezelfde tijd dino’s in vogels veranderden.
Hier is iets niet in de haak als je het mij vraagt.”

1.- de evolutionaire voorloper  van “deze beesten”   is nog niet met zekerheid bekend …..heilaas zal  ook deze voorloper  niet worden  herkend  daar geen enkele van  al “deze beesten ” een   identiteitskaart op zak  heeft  of een  trouwboek  bezit
..Een beschrijving  , robotfoto’s    van   een mogelijke  kandidaat  binnen een  bekende  fossiele   groep waaruit ” deze  ( nu gevonden  fossiele)beesten ”   kunnen zijn voort gekomen , is echter  wél voorhanden
2.-” er zou niets veranderd zijn “=  is een  tendentieuze  sxuggestie die   een  ordinaire  ,   verdraaiende  leugen  tracht te  verbergen    – De huidige  verwanten /  collaterale  afstammelingen  van die  beesten  zijn dus wél veranderd  …  de gevonden  fossielen en  de hedendaagse octopussen  zijn  morfologisch  /anatomisch  wel  degelijk andere beesten
, terzelfdertijd vertonen ze ook veel  gelijkenissen  ….nogal duidelijk  toch ?
Lees   trouwens  de” paper ” , zodat je er iets meer  van afweet  dan de schijver van die creato- kwakkels en suggestieve truuks   …
3.-  Vogels  ZIJN  de   huidige  nog levende  dino’s….Niemand weet  op welk moment  of tijdstip  (een ) afstammingslijn( en ) uit  een bepaalde dino -groep  is afgetakt  die dieren heeft opgeleverd die men  “vogels” kan noemen ….Die creato  weet dat  blijkbaar wél ?
alhoewel  hij niet in evolutie “gelooft “( evolutiekunde   is trouwnes  geen geloof maar  een  interdiciplinaire wetenschap !!!   )
Er is echter  wel degelijk  genoeg  fossiel ( en  ander  vergelijkend ) materiaal  om de link   theropoda -moderne vogels , te kunnen maken  en te  ondersteunen …
4.- Wat hier ” niet in de haak”is ?   De  moedwillige onkunde   en  de mogelijke  leugenachtigheid  van deze creationist ….is voor iedereen duidelijk

(4)
Eigenlijk  is elk  fossiel (en  extant organisme )een ” transitionnal “ …
*
De term ( in het biezonder   het creationistische weggevertje  ” missing link “  )
heeft   bar  weinig  te  maken met  de wetenschap  zelf  maar  alles met  opherklopte en   sensationele persberichten  erover

——————————————————————————————————————————————————————————————————–

andere  CEPHALOPODA  

APPENDIX
(OPGEPAST  !!! de  volgende   artikels   zijn  wel   iets   verouderd  sinds deze nieuwe  vondsten  )

(Victor Strijdbos ) 

Evolutie van de Cephalopoda.
De oudste Cephalopoda zijn vermoedelijk ontstaan uit de monoplacophora, de oermollusken. Het lichaam verlengde zich in dorsoventrale richting en de voet verplaatste zich naar de kopstreek.

mollusca-phylog



Mogelijke evolutie series binnen de  mollusca 

evolutie mollusca(naar Salvini-PLawen )

crown group  and ancestors

crown group and ancestors 

°De mogelijke evolutie van de oermollusk  naar de Cephalopoda.

De voet ontwikkelde zich tot een nieuw bewegingsysteem, er vormden zich tentakels en 2 over elkaar liggende lappen, die samen een trechter vormen. Het dier bezit tentakels welke aan zijn kop bevestigd zijn, vandaar koppotigen. Uit deze traag voortbewegende vorm van Cephalopoda hebben zich weer actievere soortgenoten ontwikkeld. Een aantal tentakels reduceerde naar stevige armen en de trechterlappen vergroeiden met elkaar. De ingewandenzak werd nog langer, de mantel overgroeide de schelp die geleidelijk kleiner werd. Er zijn ook Cephalopoda met een inwendige schelp, zoals o.a. bij de belemnieten.

De uitwendige schelp, een ronde- of ellipsvormige conische rechte of opgerolde buis, is verdeeld in kamers. Een goed voorbeeld vanrecente Cephalopoda met een uitwendige schelp is de nautilus

Een ammonoida

ceratites

CERATITES 

nautilus 2

Nautilus

en met een inwendige schelp de sepia.

sepia zeekat
De uitwendige schelp van de Ammonoidea en Nautiloidea, werd omgevormd tot een hydrostatisch orgaan.
Bij Cephalopoda met een inwendige schelp verloor de schelp de drijffunctie.
De schelp werd achteraan verzwaard door materiaalafzetting, hierdoor krijgt men een betere gewichtsverdeling.
Het dier werd duidelijk mobieler en kon zich ook sneller horizontaal bewegen.

°
De evolutie ging nog verder,
nog meer actieve Cephalopoda reduceerden de schelp tot een dunne hoornpen zoals bij de pijlinktvissen.
Snel zwemmende Cephalopoda verloren hun schelp volledig, zoals bijvoorbeeld bij de Octopoda

Indeling van de Cephalopoda

De klasse Cephalopoda wordt onderverdeeld in 3 ordes: Ammonoidea, Nautiloidea en Coleoidea.
Ammonoidea hebben een uitwendige schaal, meestal planispiraal. De sutuurlijn is meestal complex en er is een eenvoudig siphokanaal aan de buitenrand van de venter.
Nautiloidea bezitten ook een uitwendige schaal, de sutuurlijn is eenvoudig en er zijn complexe siphonale trechters. Het siphokanaal ligt in het midden van de septa.


mollusca-nested-hierarchy

Bestand:Cuttlebone.jpg
Coleoidea
hebben een inwendige schaal, ( het zogenaamde “zeeschuim” ) zoals bij sepia.
de  sepia is trouwens  ook  een  achtarmige inktvis

Als fossiele Coleoidea denken wij aan de belemnieten.

Nautiloidea en Coleoidea zijn recent nog vertegenwoordigd.


OVERZICHT  OCTOPUS EVOLUTIE

http://www.tonmo.com/science/fossils/fossiloctopuses.php

 tree-of-life-mollusca
Phyllum MOLLUSCADE CLASSIFICATIE  VAN DE CEPHALOPODA  IS NOG STEEDS NIET  AFGEWERKTBOVENDIEN WORDEN OUDE EN NIEUWE  CLASSIFICATIE- SCHEMA’S ( EN VOLGENS DE  VERSCHILLENDE  TAALGEBIEDEN  ) NOG STEEDS  DOOR ELKAAR GEBRUIKT ( ook in de wetenschappelijke  publicaties  !!!  )…..1.- Encyclopedia of Life
http://www.eol.org/pages/2312Molluscs +

http://www.tonmo.com/science/public/vampyroteuthis.php

 

Darwin’s Paradox of ecosyteem met sponzen

sponzen

°

°

ecosystemen.docx (2.5 MB)

http://www.ecomare.nl/ecomare-encyclopedie/natuurlijk-milieu/ecologie/ecosystemen/

Ecosystemen

Een ecosysteem is het geheel van planten, dieren en het gebied waar ze in leven, bijvoorbeeld de wadplaten, prielen en geulen van de Waddenzee. De Noordzee en de Waddenzee zijn twee heel verschillende ecosystemen. Het kustlandschap, stranden en duinen samen, is één ander ecosysteem.

°

De spons: het antwoord op de 171 jaar oude Darwins Paradox!

°

http://www.nu.nl/wetenschap/3595230/koraalriffen-bestaan-dankzij-sponzenpoep.html

7 oktober 2013

…..Sponzen zetten de afvalstoffen van koralen en algen om in voedzame poep waarmee andere bewoners van een koraalrif zich in leven kunnen houden.De vraag hoe koraalriffen in voedselarme wateren kunnen groeien, is daarmee opgelost.

wetenschappelijk tijdschrift Science.

“Tot nu toe werd er maar weinig aandacht besteed aan sponzen”, verklaart hoofdonderzoeker Jasper de Goeij op BBC News.

“Maar nu blijkt dat sponzen grote spelers zijn in een koraalrif: ze verdienen de credits voor die rol.”

°

07 oktober 2013  1

rif

Koraalriffen zijn oasen in een grote oceaan, die verder grotendeels leeg is. Hoe is het mogelijk dat er op het koraalrif zoveel organismen leven, terwijl een paar meter verderop de oceaan wel een woestijn lijkt? Darwin vroeg zich dit 171 jaar geleden ook al af. Later werd dit raadsel ‘Darwins Paradox’ genoemd. Wetenschappers uit Nederland hebben nu het antwoord gevonden!

°

Tropische zeeën zijn over het algemeen voedselarm.

Hoe kan het dat er zoveel organismen op een koraalrif kunnen leven, terwijl er zo weinig voedsel beschikbaar is? Het antwoord is: sponzenpoep!

Sponzen kunnen het water heel goed filteren, waarbij ze bacteriën, eencellige algen en zelfs virussen eten. Het grootste deel van hun dieet bestaat echter uit organische stoffen, zoals suikers die zijn opgelost in het zeewater. Deze opgeloste organische stoffen zijn de belangrijkste bron van voedsel op de koraalriffen: ze worden geproduceerd door de koralen en algen op het rif. Deze voedselbron is echter niet beschikbaar voor de meeste andere bewoners van het koraalrif en dreigt daarom weg te lekken naar de omliggende tropische zee-woestijn.

Spons
Jasper de Goeij van de Universiteit van Amsterdam en Dick van Oevelen van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee hebben samen met een aantal collega’s onderzoek gedaan aan het koraalrif bij Curaçao.

Daar ontdekten ze dat de binnenkant van het koraalrif – een soort grotten – bedekt is met een dun laagje spons.

Omdat deze binnenkant van de koraalgrotten heel sterk geplooid is, is het toch een groot oppervlak. Al deze sponzen bij elkaar blijken in staat om de opgeloste suikers uit het zeewater te filteren.

Ondanks al dit voedsel, groeiden de sponzen niet.

Wat gebeurde er dan wel?

Close-up van de spons Halisarca caerulea met uitstroomopening voor het gefilterde water (stervormig). De sponzenpoep (detritus) is zichtbaar als lichtbruine vlokjes op het oppervlak van de spons. © Jasper de Goeij.

Close-up van de spons Halisarca caerulea met uitstroomopening voor het gefilterde water (stervormig). De sponzenpoep (detritus) is zichtbaar als lichtbruine vlokjes op het oppervlak van de spons. © Jasper de Goeij.

Sponzenpoep
Het bleek dat de sponzen enorm veel nieuwe cellen produceerden.

Maar als ze niet groeien, waar bleven die cellen dan? Uiteindelijk bleek dat ze hun cellen heel snel vernieuwen en de oude cellen als dood organisch materiaal uitpoepten. En die sponzenpoep, dat is een lekker maaltje voor krabbetjes, wormen en slakjes. En die worden op hun beurt weer gegeten door grotere dieren, zoals vissen. De Goeij en collega’s toonden hierdoor aan dat sponzen een tot nu toe onbekende en onmisbare schakel zijn in de voedselkringloop van koraalriffen.

Onopvallend
Hoe kan het dat dat niet veel eerder ontdekt is? De sponzen leven vooral aan de binnenkant van het rif, en vallen dus niet op als u langs het rif zwemt. Bovendien poepen de sponzen ook nog eens vooral ‘s nachts. En wie gaat er nu midden in de nacht in het pikkedonker aan de binnenkant van een koraalrif kijken?!

De Goeij en Van Oevelen wijzen op de belangrijke rol van sponzen in toekomstig onderzoek en in de bescherming van koraalriffen. Deze rol is tot nu onderbelicht gebleven terwijl het voortbestaan van de koraalriffen wereldwijd ernstig wordt bedreigd. Het sponzenonderzoek maakt niet alleen duidelijker hoe het koraalrif werkt, maar ook hoe het ecosysteem productief kan zijn zonder dat er energie verloren gaat. Dit is belangrijk voor de ontwikkeling van duurzame vormen van aquacultuur en het opzetten van zeeboerderijen.

°

auteur  : Nienke Bloksma is wetenschapsvoorlichter bij het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee op Texel. Sinds haar jeugd heeft ze een passie voor de natuur en het milieu, met een speciale voorkeur voor het Waddengebied en de zeeën. Na een studie Biologie en Geografie heeft ze voor de milieucommunicatie gekozen.

Science-publicatie_ Spons poept leven in tropisch koraalrif – Universiteit van Amsterdam <—PDF 

Video  

De sleutel voor echt duurzame visteelt ligt in de koraalriffen. In deze superefficiënte ecosystemen wordt al het afval gerecycled en gaat geen greintje energie verloren.

http://www.uitzendinggemist.nl/afleveringen/1300799

LINKS 

KOUDWATERKORAAL   —>‘dodemansduim’

http://natuurbericht.nl/?id=6198

Enige Nederlandse koraal in Zeeuwse Delta nagenoeg uitgestorven

Bericht uitgegeven door Stichting ANEMOON op zondag 26 juni 2011

Dodemansduim is de illustere naam van het enige in de Nederlandse kustwateren voorkomende koraal. Voor de geheel of gedeeltelijke afsluiting van het Veerse meer, Grevelingenmeer en de Oosterschelde kwam dit zachte koraal nog veelvuldig in de Zeeuwse Delta voor. Na de afronding van de Deltawerken is de soort hier heel snel achteruit gegaan. In de afgelopen jaren werd het steeds minder vaak aangetroffen. Momenteel lijkt Dodemansduim in deze wateren uitgestorven te zijn. Gelukkig komt dit zachte koraal tenminste nog veel voor op de wrakken en lokaal ook op de Klaverbank in de Noordzee. Het is een bijzondere soort die mogelijk als indicator soort kan fungeren voor te beschermen gebieden en habitats in de Noordzee. Iets waar nu nog een groot gebrek aan is.

Dat Dodemansduim een koraalsoort (Klasse Octocorallia) is blijkt uit de acht tentakels van de poliepen. De vlezige lobben en de afwezigheid van een kalkskelet geven vervolgens aan dat het een zogenaamd zacht koraal is (orde Alcyonacea). De Latijnse naam Alcyonium digitatum is afgeleid van het feit dat de lobben tweevoudig vertakt zijn. De kolonies kunnen circa twintig centimeter groot worden. De kleur van de kolonies is wit of geeloranje. Langs de Nederlandse kust kwam het vroeger op veel plaatsen voor: van enkele meters tot meer dan veertig meter diep.

Dodemansduim op Klaverbank 2011 (foto: Peter H. van Bragt)

Dodemansduim op Klaverbank 2011 (foto: Peter H. van Bragt)

De Doggersbank expeditie van 2011 heeft op de meeste wrakken die zij hebben bekeken het Dodemansduim aangetroffen. Vaak betrof het grote, mooie volgroeide kolonies. Ook op een tweetal bekeken plaatsen op de Klaverbank, ten noordoosten van Den Helder, werden veel maar vaak kleinere kolonies aangetroffen. Hier komt het enige Nederlandse koraal dus nog veelvuldig voor.

Voor de afsluiting van de het Veersemeer, Grevelingenmeer en de gedeeltelijke afsluiting van de Oosterschelde kwam het Dodemansduim ook hier op heel veel plaatsen voor. Oudere sportduikers die hier voor de Deltawerken hebben gedoken kunnen dit bevestigen. Het getijdenverschil was toen gemiddeld circa een meter groter dan het nu is. In het Veerse meer en Grevelingenmeer bestaan nu in het geheel geen getijdenstromingen meer. De waterkwaliteit en zuurstof concentraties zijn hier na de afsluiting sterk achteruit gegaan. In deze wateren hebben de veranderde factoren er toe bijgedragen dat het Dodemansduim hier nu is uitgestorven. Ook in de Oosterschelde is door de aanleg van de Oosterscheldekering de stroomsnelheid aanzienlijk afgenomen. En hoewel in de centrale en westelijke Oosterschelde nog een redelijke getijdenstroming bestaat is de afname van de stroomsnelheid ook hier een belangrijke factor geweest in de teloorgang van het koraal in deze zeearm.

Dodemansduimpje Oosterschelde mei 2011 (foto: Floor Driessen)
Dodemansduimpje Oosterschelde mei 2011 (foto: Floor Driessen)

De laatste jaren heeft er tijdelijk nog een kleine populatie Dodemansduim in het zuidwestelijke Grevelingenmeer gestaan. Die is er nu weer verdwenen. Ook zijn er recent slechts zelden en uitsluitend hele kleine kolonies Dodemansduim op enkele plaatsen van de Oosterschelde aangetroffen. Die hebben zich echter nooit kunnen vestigen of voor een nieuwe populatie kunnen zorgen. Daarom moeten we nu helaas vaststellen dat het enige Nederlandse koraal in deze zeearmen nagenoeg uitgestorven is.

Dodemansduim is door menselijk ingrijpen uit een groot deel van de Zeeuwse Delta verdwenen. We weten dat het lokaal op de wrakken en tenminste ook op de Klaverbank in de Noordzee nog veelvuldig voorkomt. Dat is een van de vele goede redenen om snel over te gaan op de bescherming van deze gebieden. We wachten nog steeds op de Nederlandse overheid om adequate maatregelen te nemen om zowel onze enige koraalsoort als de rest van de bijzondere mariene biodiversiteit die hier voorkomt te beschermen voor het te laat is!

Tekst: Peter H. van Bragt, Stichting Anemoon
Foto’s: Peter H. van Bragt en Floor Driessen

Sponsdieren /Sponzen  soorten

Sponzen

Dieren 

http://www.soortenbank.nl/hoofdgroepen.php?groep=Sponzen&selectie=65&hoofdgroepen_pad=%2C1%2C65

sponzen

Boorspons   Broodspons  Gele korstspons  Geweispons   Gewone zakspons  Grillige buisjesspons   Paarse buisjesspons                        Sliertige broodspons  Hymeniacidon perlevis   Mycale micracanthoxea

http://oud.digischool.nl/bi/onderwaterbiologie/html/biologie/sponzen.htm

Van alle dieren die zijn opgebouwd uit structuren van meerdere cellen is de spons wel de meest eenvoudigste. Bij een spons ontbreekt het aan gespecialiseerde organen als hart, maag, en darmen. Ook zijn er geen kringloopsysteem of zenuwbanen aanwezig; ze zijn niets meer dan één groot filtersysteem en dat filtersysteem is enorm efficiënt.
Door microscopisch kleine openingen (ostiën) in het sponsoppervlak stroomt het water naar binnen. De ostien zijn verbonden met kanaaltjes die door het lichaam van de spons lopen. In die kanaaltjes zitten speciale cellen die, met hun trilharen, een stroming op gang brengen, zodat er binnen het lichaam van de spons een soort vacuüm ontstaat. Op die manier is de spons in staat om elke minuut meer dan vier keer zijn eigen volume aan water door zijn lichaam heen te pompen en zodoende van microscopisch kleine organismes te zuiveren. Het gezuiverde water verlaat het lichaam weer via een veel grotere uitstroomopening (oscula).

Van de ongeveer 10.000 bekende soorten zijn er slechts enkele die in zoetwater leven. Het overgrote deel leeft in zee, van de pool tot de tropen en van ondiepe poeltjes tot de diepe oceaan troggen.

Door zijn eenvoudige bouw bezit de spons een groot regeneratievermogen. Als hij, door welke reden dan ook, in verschillende stukjes zal worden verdeeld, kan elk gedeelte weer uitgroeien tot een zelfstandige spons.

Sponzen kunnen uitgroeien tot hoge bekervormige of geweiachtige structuren. De stevigheid die daarvoor nodig is ontlenen ze aan de aanwezigheid van glas, hoorn of kalkachtige naaldjes of skeletelementen (spicula), die samen met het sponsweefsel voor een stevige structuur zorgen. Deze skeletelementen zijn er ook verantwoordelijk voor dat de spons, voor de meeste dieren, oneetbaar is.

Boorspons
Geweispons
Gewone broodspons
Oranje korstspons
Paarsebuisjesspons
Sliertige broodspons
Bleke badspons
WittebuisjessponsZaksponshttp://www.anemoon.org/search?SearchableText=zakspons
Zeeland
Zoetwaterspons zoet water
Buisspons
Bekerspons
tropen

http://users.skynet.be/sky68333/biologie/dierenrijk/k_sponzen.htm

Stam 1 Sponzen (porifera)

Sponsen zijn voornamelijk in zee levende, vastzittende dieren met een regelmatige vorm (sommige soorten zijn echter wel veranderlijk van vorm). Slechts enkele soorten komen voor in zoet water. Sponsen bezitten geen mond, geen spijsverteringsstelsel en hebben geen waarneembaar zenuwstelsel. Een spons bestaat meestal uit een verzameling cellen, die niet samen geordend zijn tot organen of weefsels. Ze omvatten een systeem van kamers en kanalen, die door middel van poriën met de buitenwereld in verbinding staan.De cellen liggen meestal in een geleiachtige massa, die wordt ondersteund door een skelet, bestaande uit kalk- of kiezelnaalden (= spicula). Deze spicula kunnen tot een fijn traliewerk samengevlochten zijn. Diverse soorten bezitten dit skelet niet maar verkrijgen hun stevigheid door een fijnmazig netwerk van sponginevezels. (Spongine is een chemische stof die nauw verwant is aan zijde.) De grondvorm van een spons is in het eenvoudigste’ geval een zak die aan de buitenkant bedekt is met afgeplatte cellen, de dekcellen, die aaneensluiten. De inwendige holte is bekleed met kraagcellen, die voorzien zijn van een zweephaar. Door het slaan met deze zweepharen bewerkstelligen de kraagcellen een waterstroom die binnenkomt langs de poriën, naar de centrale holte wordt gevoerd en door de uitstroomopening weer naar buiten vloeit. De kraagcellen houden de voedseldeeltjes vast en verteren ze of geven ze door aan andere cellen, die voor de vertering zorgen. De waterstroom kan worden vertraagd of versneld door samentrekken of uitstulpen van de poriën. Het voedsel bestaat hoofdzakelijk uit plankton en organisch afval (detritus).

Indeling:

De indeling van de sponsen gebeurt aan de hand van de bouw van de skeletnaalden. We onderscheiden 4 klassen :

  • Kalksponsen of Calcarea waarvan het skelet bestaat uit kalknaalden (Plaat 8, fig. 1 en 2)
  • Glassponsen of Hexactinellida waarvan het skelet bestaat uit kiezelnaalden. Bijna alle glassponsen zijn diepzeebewoners. (Plaat 8, fig. 3 en 4)
  • Hoornsponsen of Demospongia waarvan het skelet spongine bevat. De meest bekende sponsen behoren tot deze klasse (Plaat 9).
  • Koraalsponsen of sclerospongia waarvan het skelet opgebouwd is uit kiezelnaalden en spongine (Plaat 9, fig. 7).

Kenmerken:

Eenvoudige bouw, uitstroomopeningen zichtbaar, zacht en plooibaar

vormen:

  • korstsponzen: bedekken het substraat met een dunne korst
  • geweisponzen: hebben de typische gewei-vorm
  • bekersponzen & buissponzen: zoals de geweispons maar holle ‘buizen’ of zelfs ‘bekers’ als de binnendiameter groter is dan de lengte van de spons
  • massieve sponzen: bolvormig, zoals de badspons

  

types:

  • Ascon type: kleine sponzen; de zweephaarcellen zitten in de centrale holte
  • Sycon type: grotere sponzen; de zweephaarcellen zitten in de vetakkingen van de centrale holte
  • Leucon type: grote sponzen; zeer sterk vertakt, de zweephaarcellen zitten in kleine kamertjes 

Bouw:

bouw spons1

  1. Hol lichaam, voorzien van microscopische instroomopeningen en zichtbare uitstroomopeningen.
  2. Binnenkant bekleed met kraagcellen (cellen, voorzien van een zweephaar) of choanocysten die de waterstroom door de spons veroorzaken. De kraagcellen kunnen voedsel vangen.
  3. Naargelang de plaats waar de kraagcellen zich bevinden onderscheiden we het Ascon-, Sycon– en Leucon type.
  4. Skelet van naalden (spicula) van kalk, kiezelzuur of hoorn dat stevigheid geeft aan de spons. Naargelang de naalden worden de sponzen ingedeeld in kalk, glas en hoornsponzen. De naalden bevinden zich in de gelei-achtige massa tussen de buitenste en binnenste cellaag.
  5. Weinig verschillende soorten cellen:
  • dekcellen (pinacocyten) a.d. buitenkant. Het zijn de levende tegels van de spons.
  • mesenchymcellen (amoeboïdale cellen die voedsel transporteren tussen kraagcellen en dekcellen. zoals het bloed bij de mens). Ze kunnen uitgroeien tot eicellen, zaadcellen of cellen die skeletnaalden produceren (spiculablasten).
  • sluitcellen (porocyten) zijn doorboorde dekcellen die de instroomopeningen vormen. Ze kunnen de waterstroom door de spons regelen door zich min of meer samen te trekken.
  • drie spiculablasten die een skeletnaald (spicula) vormen.
  • contractiele cellen rondom een porie kunnen samentrekken om de waterstroom te verminderen en om de spons lichtjes van vorm te veranderen. Door het ontbreken van een zenuwstelsel zal deze contractie niet gecoördineerd verlopen.
  • kraagcel (choanocyt). Ze verzorgen de waterstroom door de spons met hun zweephaar en nemen voedseldeeltjes op. De kraag zorgt ervoor dat de deeltjes niet wegdrijven als ze de cel naderen.
  • Naargelang de vorm herkennen we de Bekersponzen, Geweisponzen en Korstsponzen

tek_spons_versch_cellen

Voeding:

De spons is een aktieve filteraar; aktief omdat ze een inspanning doet om de waterstroom te bekomen (pomp) en filteraar omdat ze het zwevende microscopische plankton uit het water filtert d.m.v. kraagcellen. Deze kraagcellen nemen ook zuurstof op uit het water. Dit microscopische plankton bestaat voornamelijk uit diatomeeën; ééncellige wiertjes. De instroom openingen zijn zeer klein om te voorkomen dat de spons zou verstoppen. Toch kan de spons niet voorkomen dat er binnenin algen samenklitten tot een vlies dat de voedselvoorzienng in gevaar brengt. Daarom zien we soms slangsterren in de spons om ze te reinigen.

Voortplanting:

1) Geslachtelijk

Sommige mesenchymcellen slaan reserve voedsel op en groeien uit tot eicellen; andere mesencymcellen vormen spermatozoïden. Sommige sponzen zijn tweeslachtig (Hermafrodiet). De spermatozoïden worden in de waterstroom gebracht en kunnen dan bij een vrouwelijke spons terecht komen. De bevruchtte eicellen ontwikkelen zich tot larven met zweepharen. Na enige tijd verlaten ze de moederspons en zwemmen rond om een vasthechtingsplaats te zoeken. Eens vastgehecht keren de zweepharen naar binnen en groeit de larve uit tot een nieuwe spons.

2) Ongeslachtelijk

  • Knopvorming: De spons vormt knoppen die kunnen uitgroeien tot sponsjes op de moederspons of die kunnen afbreken en vormen een nieuwe spons.
  • Uitbreiding: Sommige sponzen bedekken rotsen en worden steeds groter; ze breiden zich horizontaal uit (zoals de kolonievormende neteldieren). Andere bestaan uit draden. Als ze een draad laten vallen, breekt die af en zal een nieuwe spons vormen.

  

  • Gemmula: Verschillende sponzen vormen bolletjes van met voedsel gevulde cellen, omgeven door een met sponsnaalden beschermende laag. Deze gemmulae kunnen tegen uitdroging en bevriezing en geven de spons extra overlevingskansen. Onder gunstige omstandigheden barst de gemmula open en verenigen de uitgestoten cellen zich tot een nieuwe spons.
  • Regeneratie: Regeneratie is vrij algemeen bij de lagere dieren en duidt op de mogelijkheid om waar lichaamsdelen afgerukt werden, er terug een nieuw aangroeit. Bij de spons is het regeneratievermogen enorm. Een spons die door een zeef gedrukt wordt in duizenden stukjes vormt eerst een vlokkige wolk in het water. Na een tijdje zal deze wolk zich organiseren een nieuwe spons vormen. Elk stukje bezit zelfs de mogelijkheid om een nieuw spons te vormen.

Relaties met andere dieren:

Vijanden:

Sponzen staan voornamelijk op het menu van de sommige naaktslakken (géén vlokkige). Elke naaktslak heeft haar specifieke spons op het menu staan vb dalmatieërslak eet steenspons, doris eet badspons,…

De grootste vijand van de spons is het zand (verstopt de poriën) en de algen ( groeien op de spons indien er veel zonlicht bij kan en verstoppen dus ook de poriën).

Symbiose:

Sponzen leven dikwijls in symbiose met de worm eupolymnia die de filterverstoppingen van de spons wegpeuzelt. kleine slangsterretjes of galathea kreeftjes die de algenbegroeiing in de spons of de verstoppende eetbare deeltjes wegnemen. Deze bewoners komen ’s nachts uit hun spons om een frisse neus te halen

Andere relaties:

In vele bekersponzen verstoppen zich kleine visjes(5), garnalen(3) of slangsterren(4). De spons is een groot filter dat kan verstoppen door grote organische deeltjes. Deze deeltjes dienen als voedsel voor de symbiotische partner. Op deze manier blijft het sponsfilter zuiver en blijft de spons in leven.

Het tweekleppige weekdier Ark van Noach(1) bedekt zich steeds met de rode korstspons als camouflage.

Op sommige sponzen groeien korstanemonen(2)

Philippe Mertens ***I Yellow Diving School

http://nl.wikipedia.org/wiki/Sponsdieren

Sponsdieren (Porifera; een samentrekking van de Latijnse woorden porus, porie, en ferre, dragen) vormen een stam van het dierenrijk. Het zijn sessiele, primitieve meercellige dieren die in het water leven en zich vastzetten op de bodem. De meeste leven in zeeën en oceanen, tot op 8,5 kilometer diepte, maar er zijn ook zoetwatersponzen. Ze vangen hun voedsel door water te filtreren. Er is wel sprake van enige differentiatie in de cellen, maar niet van aparte organen, spieren of zenuwen.

Anno 2013 zijn ruim 8400 soorten bekend,[2][3] en regelmatig worden nieuwe soorten beschreven.

°

DIEPZEE

KORAAL  EN WORM  : een BASALE  SYMBIOSE  binnen   een  DIEPZEE  ECOSYSTEEM  van   KOUDWATER-KORAALRIFFEN    ? 

Liefde tussen koraal en worm

Bericht uitgegeven op maandag 18 maart 2013

De relatie tussen een koudwaterkoraal en een worm is voor beide partners voordelig, concludeert Christina Mueller van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) in haar artikel in het tijdschrift PLOS ONE van 11 maart. De worm kan zijn voedselopname vergroten door van zijn gastheer het koraal te stelen, het koraal versnelt de opbouw van zijn skelet zonder dat hem dat significant meer kost.

Koudwaterkoraal Lophelia pertusa (foto: NOAA)
Koudwaterkoraal Lophelia pertusa (foto: NOAA)
°

Koudwaterkoralen leven in koudere oceanen, tussen de 40 en meer dan 2000 meter diepte. 

De beter bekende tropische koralen leven in warm en ondiep water.
Koudwaterkoralen zijn vrij onbekend, maar hun riffen zijn ‘hotspots’ van biodiversiteit in de diepzee.
Koudwaterkoralen zoals Lophelia pertusa vormen uitgestrekte riffen op de bodem van de diepzee.
De worm Eunice norvegica leeft samen met dit koraal, maar tot voor kort was het onduidelijk waar deze samenwerking uit bestond. Mueller en haar collega’s ontdekten dat de worm meer voedsel kan opnemen door dit te stelen van zijn gastheer het koraal. Het koraal lijdt hier echter niet onder, omdat het kan omschakelen naar een ander soort voedsel. Als de worm van het koraal steelt, gaat het koraal kleinere voedseldeeltjes eten, die voor de worm minder interessant zijn. Daarnaast versnelt het koraal de opbouw van zijn skelet (calcificatie) onder invloed van de worm. Verrassend genoeg veroorzaakt dit geen significante verhoging van zijn stofwisseling. De relatie tussen koraal en worm is daarom voor beide voordelig.Experimenten in het aquarium
Wormen en koralen werden samen of alleen in aquaria geplaatst en gevoerd met verschillende soorten voedsel. Mueller en haar collega’s merkten het voedsel met een chemische ‘marker’. Hierdoor konden ze zien hoeveel voedsel werd gebruikt voor groei en hoeveel voor de stofwisseling van beide dieren. Ze keken ook of er een verschil was als de dieren alleen of samen werden gehouden. Bij het koraal bepaalden ze ook hoeveel van het voedsel werd gebruikt om het kalkskelet op te bouwen, met en zonder de aanwezigheid van wormen.Invloed van klimaatverandering
Om het koraalrif te begrijpen is het dus belangrijk om ook naar de interacties tussen organismen te kijken. Een rif is niet een louter koraalrif, maar het wordt ook gekenmerkt door de interacties tussen verschillende organismen die het rif zo rijk maken en zijn functie bepalen. De aanwezigheid van de worm stimuleert de groei van het rif en kan zo de ontwikkeling en het behoud van dit bijzondere ecosysteem bevorderen. De interacties tussen deze soorten zijn dus heel belangrijk voor de toekomst van de koudwaterkoraalriffen, gezien de veranderende omstandigheden. Dit unieke ecosysteem wordt al bedreigd door de klimaatverandering, waardoor het zeewater opwarmt en verzuurt.Dit onderzoek maakte deel uit van het promotieonderzoek CALMARO, dat mede gefinancierd werd door het Europese Zevende Kaderprogramma. De experimenten werden uitgevoerd bij het Sven Lovén Centre for Marine Sciences-Tjärnö, van de universiteit van Gothenburg in Zweden, in de zomer van 2010.Meer informatie
Lees meer in het Engelstalige wetenschappelijke artikel ‘The symbiosis between Lophelia pertusa and Eunice norvegica stimulates coral calcification and worm assimilation’, Christina E. Mueller, Tomas Lundalv, Jack J. Middelburg and Dick van Oevelen, PLOS ONE March 11, 2013.                       —–   journal.pone.0058660[1]koudwaterkoraal <—PDF Bron: Persbericht NIOZ <—  wtd026042.pdf big picture  <—-pdf 
Foto: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)

Vleesetende spons in de vorm van een harp ontdekt

 07 november 2012  1

Wetenschappers hebben voor de kust van Californië, op een diepte van zo’n 3500 meter een wel heel bijzondere en nieuwe soort spons ontdekt. De spons lijkt op een harp, maar is een stuk dodelijker. De spons is namelijk een efficiënte vleeseter.

De spons bestaat uit verschillende horizontale takken die bijna op de grond leunen. Op die takken bevinden zich vele verticale takjes. En daarmee doet de vorm van de spons – die de naam Chondrocladia lyra heeft gekregen – denken aan een harp.

Jagen
Maar de functie van de lange takken van de spons is heel anders. Hij gebruikt ze om te jagen. De spons beschikt over kleine wortels waarmee hij zich redelijk stevig in de modderige ondergrond gevestigd heeft. Waterstromen hebben dan ook geen invloed op de spons zelf. Maar wel op zijn maaltijden: kleine diertjes moeten zich wel mee laten slepen door het water en belanden dan tussen de takjes van de spons. Op de takjes zitten haartjes waar de diertjes niet meer aan ontsnappen kunnen. Zodra de spons zijn prooi zo gevangen heeft, verpakt deze de diertjes in een dun membraan en begint ze langzaam te verteren.

 

Zes takken
De onderzoekers ontdekten de spons – die op enorme diepte leeft – met behulp van twee op afstand bestuurbare voertuigen. De eerste spons die de onderzoekers vonden, had maar twee takken met daarop verticale takken. Later werden echter sponzen aangetroffen met tot wel zes horizontale takken, zo meldt het blad Invertebrate Biology. Vanzelfsprekend kan een spons met meer takken ook een groter gebied beslaan en dus meer diertjes vangen.

Bolletjes
Op de foto’s is goed te zien dat zich op de verticale takken kleine bolletjes bevinden. Hierin wordt sperma geproduceerd. Wanneer een waterstroom door de takken beweegt, laat de spons het sperma los. Het zaad wordt meegevoerd en belandt in de takken van andere sponzen waar het eitjes kan bevruchten.

De spons. Rechts een uitvergroting van de bolletjes op de uiteinden van de takjes. Ook zijn op deze foto’s de haakjes en haartjes waarmee de spons diertjes vangt goed te zien. Foto’s: © MBARI.

Wie een spons als C. lyra op de bodem van de zee tegenkomt, moet ongetwijfeld even in zijn ogen wrijven. Want dit is toch een wel heel bijzonder organisme. Ergens is dat echter logisch: een organisme moet van goede huize komen en zich aanpassen, wil het op zo’n diepte, in de kou en het donker kunnen overleven.

Bronmateriaal:
Scientists discover extraordinary new carnivorous sponge” – Mbari.org
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door © MBARI.

°

OUDSTE  DIEREN 

Eerste complexe levensvormen op aarde hadden bijna geen zuurstof nodig

Geschreven op 18 februari 2014 om 08:46 uur door 4

broodspons

Wetenschappers gaan er eigenlijk altijd vanuit dat complex leven op aarde alleen kon ontstaan toen het zuurstofniveau in de atmosfeer vergelijkbaar was met het huidige zuurstofniveau. Maar nieuw onderzoek met sponsdieren spreekt dat tegen: complexe levensvormen hebben helemaal niet zoveel zuurstof nodig om te leven en groeien.

Complexe levensvormen ontstonden zo’n 630 tot 635 miljoen jaar geleden. Hun ontstaan viel samen met een stijging van de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer. Geen wonder dat onderzoekers eigenlijk altijd dachten dat deze organismen zonder die zuurstofstijging nooit tot stand zouden zijn gekomen. Maar een nieuw onderzoek gooit dat idee nu overhoop. (1)

Laag zuurstofniveau
Experimenten met sponsdieren tonen aan dat complexe levensvormen zelfs met 0,5 procent van het huidige zuurstofniveau in de aardse atmosfeer tot hun beschikking kunnen leven en groeien. Het suggereert dat het niet de zuurstofstijging was die het ontstaan van complex leven zo’n 635 miljoen jaar geleden mogelijk maakte. “Onze studies suggereren dat het ontstaan van dieren niet voorkomen werd door een laag zuurstofniveau,” bevestigt onderzoeker Daniel Mills.

COMPLEX LEVEN

Onderzoekers maken onderscheid tussen eenvoudige levensvormen (bacteriën bijvoorbeeld) en complexe levensvormen. Complexe levensvormen onderscheiden zich met name van eenvoudige levensvormen door hun meercelligheid en het feit dat cellen kunnen differentiëren en specialiseren. Onder de complexe levensvormen vallen onder meer dieren, schimmels en planten.

Gelijkenis
De onderzoekers baseren hun conclusies op experimenten met het sponsdier Halichondria panicea. Ze kozen bewust voor dit organisme: de dieren die vandaag de dag op aarde leven en het meest op de eerste complexe levensvormen op aarde lijken, zijn sponsdieren.

“Toen we de sponzen in ons lab plaatsten, bleven ze ademhalen en groeien, zelfs wanneer het zuurstofniveau nog maar 0,5 procent van het huidige zuurstofniveau in onze atmosfeer was.”

Het interessante onderzoek roept een prangende vraag op. Jarenlang waren op aarde alleen maar eencellige organismen te vinden en 635 miljoen jaar geleden ontstond opeens complex leven. Als de zuurstofstijging daar geen of een beperkte rol in speelde: wat veroorzaakte dan deze explosie van complex leven?

“Er moeten andere ecologische en evolutionaire mechanismen in het spel zijn geweest. Misschien bleef het leven lang microbieel, omdat het lang duurde om de biologische ‘machine’ die nodig was om een dier te ‘bouwen’ te ontwikkelen. Misschien bezat de oude aarde geen dieren, omdat complexe, meercellige lichamen nu eenmaal simpelweg moeilijker evolueren.”

Bronmateriaal:
Theory on origin of animals challenged: Animals need only extremely little oxygen” – SDU.dk
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Minette Layne (via Wikimedia Commons).

°

(Reacties )

(1) .- Misschien was  toch de  sneeuwbal- aarde de trigger voor het ontstaan van complex leven.

(2) .- Het gegeven dat een huidig complex wezen kan leven met weinig zuurstof zegt  niks over juist de ontwikkeling van complexe wezens

–> Gegeven is dat :  eenvoudige levensvormen (stromatolieten/algen) voor een grote toename van zuurstof zorgen (fotosynthese), waardoor een atmosfeer en ozonlaag onstond.

Zuurstof biedt  voordelen: het maakte cellen met specifieke taken mogelijk (door mitochondriën efficiënter gebruik van zuurstof, symbiose, meercellige organismen, complexe organismen, enzovoort).

Dat achteraf een dier met weinig zuurstof kan leven zegt niks over het ontstaan van complexe wezens, er zullen vandaag de dag immers nog meer dieren en planten zijn die in ” ruige ” omstandigheden kunnen overleven.  Echter ;“ruig” is niet gelijk aan anaëroob of zuurstofarm.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Sponsdieren

FOSSIELE   SPONZEN  

Sponzen behoren tot de oudst bekende dieren. Fossielen dateren uit het Precambrium.

Sponzen  //Porifera

Het phylum Porifera omvat de sponzen. Dit zijn primitieve meercellige dieren die zich vasthechten op de zeebodem. Ze filteren het zeewater om er voedseldeeltjes uit te halen. Bij sommige fossiele sponzen kun je de uitstroomopening van de spons nog zien waar het gefilterde water naar buiten kwam.

Voorbeeld van een spons uit het cenomaan van Cap Blanc Nez

De meeste sponzen hebben een skelet dat uit kleine skeletdeeltjes (spicula of sponsnaalden) hoorn, kalk of kiezel bestaat. De aanwezigheid van deze naalden is vaak bij fossiele sponzen (onder vergroting) zichtbaar. De onderverdeling van de sponzen geschiedt dan ook op het soort skelet: Hoornsponzen (Demospongiae), Kalksponzen (Calcispongiae) en Glas of Kiezelsponzen (Hexactinellida). Sponzen met een kiezelskelet fossiliseren vrij gemakkelijk. Vooral in afzettingen uit het Krijt tijdperk vinden we vaak fossiele sponzen. De oudst bekende sponzen stammen uit het Precambrium tijdperk.


Voorbeeld van een fossiele spons uit Paulmy, Frankrijk.

Spons-fossiel

     Globe.png

Foto’s of locaties voor Porifera bekijken.

http://www.bloggen.be/info_vuursteen/archief.php?ID=936304

         
Vuursteenconcretie met fossiele sponzen in de holtes, lengte 25 cm,

Detail van de fossiele spons
vuursteeneluvium Haute Normandie

             
Doorgeslagen vuursteenknol, lengte 5 cm,  vuursteeneluvium Pas de Calais

Negatief van de fossiele spons

Gerolde vuursteen met fossiele spons, vuursteeneluvium Pas de Calais

http://community.fortunecity.ws/lavender/scarface/55/locaties/Wilsum/wilsum.htm

Deel van de verzameling Ordovicische sponzen (afgebeeld enkele Caryospongia’s). Het resultaat na vele jaren zoeken

sponzen
Anthaspidella florifera
Astylomanon praemorsa
Ordovicium
Astylomanon praemorsa
Ordovicium
Astylomanon praemorsa
Ordovicium
Astylomanon praemorsa
Ordovicium
Aulocopium cylindraceum
Ordovicium
Carpospongia conwentzi
Ordovicium
Carpospongia castanea
Ordovicium
Carpospongia globosa
(in baksteenkalk)
Ordovicium
Carpospongia globosa 
Ordovicium
Carpospongia globosa
Ordovicium
Carpospongia globosa 
Ordovicium
Patellispongia cf alternata
Ordovicium
Hindia fibrosa
Ordovicium
Hindia sphaeroidalis 
Ordovicium
Hudsonospongia
Ordovicium
Vankempenia

°

http://www.scientias.nl/oudste-fossielen-van-dieren-ontdekt/55384

fossielen uit Namibie

BIOLOGISCHE KLOKKEN

°

°

Evodisku2 biologische klokken.docx   <— Archief document 

Slaap en de biologische klok

Slaap is zo gewoon dat we er pas over na gaan denken als we er problemen mee hebben. Toch verslapen we zo’n 30% van ons leven. Er zijn aanwijzingen dat onze totale dagelijkse hoeveelheid slaap de laatste 100 jaar sterk is afgenomen, met alle gevolgen van dien. De ontwikkeling van een 24-uurs maatschappij, waarin we vaak moeten werken op tijden dat we behoren te slapen en slapen op onnatuurlijke en vaak sociaal onacceptabele tijden, is hier debet aan. In een enquête gaf ongeveer 40% van de ondervraagden boven de 18 jaar aan wel eens een periode met slechte slaap te hebben ervaren. Ongeveer 5 % van de bevolking gebruikt wel eens een slaapmiddel, 2 % slikt het dagelijks. De gevolgen van slaapgebrek, zoals ongelukken of fouten, brengen grote financiële kosten met zich mee voor de maatschappij. En ook al gebeuren er misschien niet direct ongelukken, toch moet rekening gehouden worden met een sterke afname in productiviteit en de alertheid .

Wat is slaap?

Slaap is een toestand die wordt gekenmerkt door lichamelijke rust en een laag bewustzijnsniveau.

Algemeen wordt aangenomen dat slaap vooral een herstellende functie heeft voor het lichaam en de hersenen. Deze aanname wordt ondersteund door waarnemingen dat de slaap een periode van fysieke opbouw is, waarin de productie van het groeihormoon een piek vertoont, het tempo van celdeling maximaal is en de aanmaak van eiwitten de afbraak overtreft. Ook zijn er aanwijzingen dat er in de hersenen herstelprocessen plaatsvinden. In deze zogenaamde hersteltheorie speelt de wisselwerking tussen slapen en waken een centrale rol. Verstoring van de één blijft niet zonder gevolgen voor de ander, zodanig dat de kwaliteit van de slaap samenhangt met de kwaliteit van het functioneren overdag.
Als we in slaap vallen blijven onze hersenen wel actief, maar zijn niet zo goed in staat zintuiglijke prikkels waar te nemen en er op te reageren. Metingen van de elektrische hersenactiviteit (het electro-encefalogram ofwel EEG) geven aan dat de rust tijdens de slaap wat betreft de hersenen zeer betrekkelijk is. Tijdens grote delen van de slaap zijn de hersenen zeer actief, maar op een andere manier dan tijdens de waaktoestand.

Tijdens de periode van indoezelen (aangeduid als ‘slaapstadium 1’)

worden we ons geleidelijk minder bewust van de omgeving en kunnen onze gedachten soms meer en meer op dromen gaan lijken (‘hypnagoge hallucinaties’). Ook lopen we de kans kortdurende, onwillekeurige spiertrekkingen in benen of armen te maken (‘hypnic jerks’), die soms hevig kunnen zijn.

Ook onze geheugenfunctie verandert, zodat we ons de gebeurtenissen die direct aan het inslapen voorafgingen niet meer goed kunnen herinneren.
Na het moment van inslapen treedt nog een korte periode lichte slaap op, gevolgd door een aanzienlijke periode diepe slaap.

Diepe slaap

concentreert zich vooral aan het begin van de slaap, ongeacht de tijd van de dag waarop geslapen wordt. De hoeveelheid diepe slaap is per persoon van dag tot dag vrij constant. Tenslotte is tijdens diepe slaap de kans dat een persoon spontaan ontwaakt het kleinst, is hij het moeilijkst te wekken en blijft de persoon ná het wekken nog enige tijd gedesoriënteerd (slaapdronkenschap ofwel ‘sleep inertia’ genoemd).
Het volgende slaapstadium is REM-slaap.

REM is de afkorting van ‘rapid eye movements’, de snelle oogbewegingen die zo kenmerkend zijn voor dit type slaap. Wordt iemand uit deze fase gewekt, dan is de kans groot dat hij een redelijk samenhangend, visueel gekleurd verslag uitbrengt: een droom. Bij andere slaapstadia is die kans veel kleiner. Andere kenmerken van de REM-slaap zijn de drastische verlaging van de spierspanning, zodat slechts af en toe enkelvoudige spiertrekkingen zijn waar te nemen, en het optreden van erecties bij mannen.
Het slaappatroon (‘hypnogram’) volgt in de regel een vast verloop, gekenmerkt door een regelmatig optreden van REM-slaap, afgewisseld door lichte en diepe slaap (samen ook wel aangeduid als nonREMslaap).

NonREM-slaap en REM-slaap vormen een cyclus van ongeveer 100 minuten die zich een aantal malen herhaalt. Naarmate de nacht vordert neemt het aandeel van de REM-slaap toe en dat van de diepe slaap af, zodat de slaap lichter van aard wordt. Vooral in de tweede helft van de slaap treden bovendien korte tussentijdse waakperioden op, waaraan we overigens nauwelijks enige herinnering bewaren.

Een volwassene slaapt gemiddeld 7 à 8 uren per nacht. Sommigen kunnen duidelijk met minder slaap toe (‘kortslapers’), anderen slapen gemiddeld langer (‘langslapers’). Deze slaapduur is sterk individueel bepaald en verandert met de leeftijd. Een korte slaapduur betekent dus niet automatisch een slaapstoornis, tenzij de persoon problemen heeft met de korte slaapduur.
Naast de slaapduur is ook de diepte van de slaap van belang. Hoe langer men wakker is des te dieper men daarna slaapt. Als men eens een keer laat naar bed gaat wordt dat dus niet alleen ingehaald door langer te slapen, maar vooral door dieper (‘intenser’) te slapen.

zie ook artikel : Slaperigheidstest

De biologische klok

We kunnen niet op elk gewenst moment van de 24 uur even gemakkelijk in slaap komen. De optimale tijd om te slapen wordt gedicteerd door de biologische klok die zich in de hersenen bevindt( suprachiasmatische kern )  en die de 24-uurs ritmen (ook wel circadiane ritmen genoemd) van de vele lichaamsfuncties coördineert.

suprachiasmatische kern
Deze interne klok zorgt ervoor dat we in de loop van de avond slaperig worden zodat we ‘op tijd’ naar ons bed verlangen. Hij zorgt er ook voor dat ons lichaam ‘s morgens vóór het wakker worden ‘op temperatuur’ is en over de energie kan beschikken die nodig is voor de verschillende activiteiten overdag. Kortom, de verschillende vitale functies worden door de biologische klok optimaal op elkaar afgestemd. Signalen uit de omgeving, met name de afwisseling van licht en donker, zorgen bovendien voor een goede en stabiele afstemming van onze biologische klok op de dag/nacht afwisseling. Dat dit niet voor iedereen op dezelfde manier gebeurt blijkt wel uit de verschillen tussen ochtend- en avondmensen.

zie ook artikel : Test je bioritme

Omdat deze klok biologisch verankerd is, is het moeilijk om ons ritme snel te veranderen. Dat merken we bijvoorbeeld als we een drastische verandering aanbrengen in ons dag-nacht ritme door bijvoorbeeld naar Japan te vliegen. Het duurt een aantal dagen voordat de circadiane ritmen van onze lichaamsprocessen zich aan de nieuwe situatie hebben aangepast. Dit kan gepaard gaan met klachten over vermoeidheid, slaapproblemen en slecht functioneren: de zogenaamde —> ‘jetlag’.
Ook mensen die in ploegendienst werken hebben last van een ‘verschoven’ levenspatroon ten opzichte van het ritme dat hun biologische klok aangeeft.

De signalen uit de omgeving kunnen nu niet helpen om de interne klok aan te passen aan de nieuwe situatie (het is donker als je juist actief moet zijn in de nachtdienst) en daarom zal aanpassing moeilijk zijn.

Ook is slapen overdag moeilijker, niet alleen doordat men afwijkt van wat de biologische klok aangeeft maar ook door het aanwezig zijn van meer geluid en licht.

zie ook artikel : Licht en het slaap-waakritme

Slaapstoornissen en hun behandeling

De meeste mensen hebben op enig moment van hun leven wel te maken met een tijdelijk slaapprobleem.

Als de slaapproblemen langdurig zijn en het dagelijks leven ernstig verstoren spreken we van een slaapstoornis. Er zijn op dit moment bijna 80 slaapstoornissen bekend. Ze worden gekenmerkt door problemen met in slaap vallen, tussendoor vaak wakker worden, of ‘s morgens erg vroeg wakker worden en niet meer in slaap kunnen vallen. In enkele gevallen is ook een overmatige slaapbehoefte aanwezig. Soms komen de verschillende klachten samen voor.
Er zijn slaapstoornissen waarvoor een duidelijke lichamelijke oorzaak aanwezig is. Ook psychiatrische stoornissen, zoals bijvoorbeeld een depressie, gaan vaak gepaard met slaapklachten. In andere gevallen kan er een duidelijke aanleiding vanuit de omgeving zijn of denkt men aan een verstoorde werking van de biologische klok. Echter in vele gevallen is de oorzaak van een slaapstoornis moeilijk te
achterhalen. Dit kan consequenties hebben voor de behandeling.
Er is al veel bekend over slaapstoornissen en de behandeling daarvan, met name in gespecialiseerde slaapklinieken. Soms kunnen algemene ‘slaaphygiënische’ adviezen de klachten al verhelpen. In andere gevallen is een specifiek op de slaap
gerichte gedragstherapie de aangewezen behandelwijze, terwijl in weer andere gevallen het gebruik van slaapmedicatie een oplossing kan bieden. Al deze behandelingen moeten onder deskundige begeleiding plaats vinden.

zie ook artikel : Slaapproblemen

WAARSCHUWING :

Bij problemen ga je  altijd  een arts raadplegen  ….zelf een “oplossing “zoeken op het internet  of in medische  informatieve artikeltjes  voor leken of zo  ….   is NIET de juiste manier 

http://mens-en-gezondheid.infonu.nl/lifestyle/110733-goed-slapen-leer-je-biologische-klok-kennen.html                       http://mens-en-gezondheid.infonu.nl/diversen/17605-slaapfasen-en-de-biologische-klok.html

°

Biologische klok beïnvloedt immuunsysteem

17 februari 2012   9

Worden we ziek of blijven we gezond? Nieuw onderzoek wijst erop dat onze biologische klok daar invloed op uitoefent.

De biologische  etmaal klok bij de mens  kent o.a.  een cyclus van ongeveer 24 uur( = een etmaal ). In die cyclus regelt de biologische klok de stofwisseling en de activiteiten die daaruit voortvloeien. Wanneer die biologische klok verstoord wordt, leidt dat vaak tot problemen: het immuunsysteem reageert minder alert en mensen worden sneller ziek. Onduidelijk was echter hoe het immuunsysteem precies door de biologische klok beïnvloed werd. Maar daar is nu verandering in gekomen.

TLR9
Wetenschappers van de universiteit van Yale experimenteerden met muizen. Zo ontdekten ze dat de biologische klok invloed heeft op het TLR9-gen. Dit gen is weer verantwoordelijk voor het functioneren van het stofje TLR9. Dit stofje detecteert bacteriën en virussen en waarschuwt het immuunsysteem. Maar er is niet de hele dag door evenveel TLR9 voorhanden: de activiteit van TLR9 volgt namelijk de cyclus van de biologische klok. De biologische klok beïnvloedt dus de mate waarin ons immuunsysteem op verschillende momenten in staat is om ziekteverwekkers op te merken.

Invloed
Wanneer er meer TLR9 voorhanden was, reageerde het immuunsysteem sterker en waren de muizen beter bestand tegen infecties, zo is in het blad Immunity te lezen. De onderzoekers zorgden ervoor dat de muizen een bloedvergiftiging opliepen. Het moment waarop de muis deze opliep, bleek bepalend voor het ziekteverloop. Wanneer er meer TLR-9 voorhanden was, verliep de infectie minder heftig. Dat is in lijn met eerdere observaties waaruit bleek dat bloedvergiftiging veel ernstiger is als mensen deze tussen 2 en 6 uur ‘s nachts oplopen.

Jetlag
De studie heeft ook implicaties voor mensen bij wie de biologische klok niet altijd even lekker loopt.

“Het lijkt erop dat verstoringen van de biologische klok onze vatbaarheid voor ziekteverwekkers beïnvloedt,” concludeert onderzoeker Erol Fikring.

Zo zou een jetlag bij kunnen dragen aan ziekten. En patiënten die in ziekenhuizen door lawaai de slaap niet kunnen vatten, lopen mogelijk ook een verhoogd risico op nog meer gezondheidsproblemen.

Maar ook wanneer we het immuunsysteem kunstmatig beïnvloeden, moeten we wellicht rekening houden met de biologische klok.( hie  =  Circadian clock )Fikring denkt dan bijvoorbeeld aan vaccinaties.

De biologische klok(ken)  van mensen kan mede bepalen wanneer deze beinvloedingen  het meest effectief zijn.

Bronmateriaal:
When body clock runs down, immune system takes time off” – Yale.edu
Circadian clock governs highs and lows of immune response” – Eurekalert.org
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Aaron Geller (cc via Flickr.com).

°

Biologische klok verklaart waarom we  ’s avonds willen eten

 01 mei 2013 r 4

Trek in ‘iets lekkers’ ‘s avonds: We weten dat het slecht is. Wetenschappers ontdekken nu dat er weinig aan te veranderen is, het zit namelijk van nature in ons biologische ritme om ’s avonds meer te eten.(1) 

We eten de hele nacht niets omdat we slapen, en toch hebben we ’s ochtends geen enorme eetzin. Onderzoekers van de Oregon Health & Science University en Harvard zochten naar een verklaring hiervoor. Hun onderzoek dat in het blad Obesitiy staat, toont aan dat de interne biologische klok, het circadiaanse ritme, de veroorzaker is van de minimale honger in de ochtend tegenover de honger voor het slapengaan in de avond.

Het onderzoek
De wetenschappers onderzochten twaalf gezonde volwassenen zonder overgewicht gedurende dertien dagen op al hun slaap- en eetgedrag. De deelnemers beoordeelden zelf hun eetlust en voedselvoorkeur op visuele analoge schalen. Met dit onderzoek konden de onderzoekers patronen vastleggen. Er was een circadiaans ritme te herkennen in honger met een dieptepunt in de ochtend (08:00 uur) en een piek in de avond (20:00 uur). Eenzelfde patroon zagen de onderzoekers bij de inschatting van de deelnemers over hoeveel zij konden eten en de voorkeur voor soorten voedingsmiddelen: bijvoorbeeld of iets zoet, zout, vezelrijk of eiwitrijk was.

Nachtvasten
Wanneer u gewoon ’s nachts slaapt blijkt de interne biologische klok ervoor te zorgen dat u voor de ‘vastperiode’ grotere maaltijden wil consumeren. U krijgt meer honger en heeft vooral trek in zoet, zout of vezelrijk eten. Een eetlustpiek die waarschijnlijk bedoeld is om u voor te bereiden op de nacht waarin u niets eet en het dus met de opgeslagen hoeveelheid energie moet doen.

Onze voorouders moesten overleven in tijden dat voeding schaars was en dit zou volgens de onderzoekers wel eens geleid kunnen hebben tot ons ingebouwde eet-ritme en ons verlangen naar iets lekkers voor het slapengaan.

Nu we genoeg kunnen eten – we hoeven maar naar de supermarkt te lopen en kunnen bij wijze voor 50 cent al een zak chips kopen – veroorzaakt de biologische klok overgewicht. We worden ‘aangestuurd’ ’s avonds meer te eten om een voorraadje aan te leggen terwijl we eigenlijk niets tekort komen.

Hoofdauteur van de studie, Steven Shea legt uit dat het lichaam anders omgaat met voedingsstoffen afhankelijk van het tijdstip. Zo kan het lichaam ’s avonds suiker minder goed verwerken. Het lichaam slaat de onnodige energie ’s avonds op, want we hebben deze, in tegenstelling tot de energie die we ‘s ochtends gebruiken om te werken, sporten of andere activiteiten te doen, niet meer nodig.

Toch skippen we ‘s ochtends vaker het ontbijt en dat heeft volgens de auteurs alles te maken met de biologische klok; van nature zijn we geneigd in de ochtend minder te eten zodat we ’s avonds juist meer kunnen eten.(2)

Bronmateriaal:
Study explains what triggers those late-night snack cravings” – Oregon Health & Science University.

  • (1)”Wetenschappers ontdekken nu dat er weinig aan te veranderen is”. Hebben ze werkelijk  ook  onderzocht of het te veranderen is? 

  • (2)  Simpel gezegd  ;   Hele dag werken ( of jagen , of anders actief zijn = energie opgebruiken )  tov hele nacht maffen, logisch dat je dan (meer) honger  zult  hebben . En ja het lichaamsritme zal daar ook wel op gesynchroniseerd zijn geraakt 

Molecule kan biologische klok resetten

Geschreven op 17 december 2010 1

Wetenschappers hebben een nieuwe molecule ontdekt met de naam ‘longdaysin’.

Deze molecule kan mogelijk onze biologische klok beïnvloeden, waardoor er wellicht betere medicijnen komen tegen jetlags en slaapproblemen. De nieuwe verbinding heeft de biologische klokken van larvale zebravissen al met meer dan tien uur weten te verlengen.

Om de molecule te ontdekken onderzocht een genetische onderzoeksrobot meer dan 120.000 moleculaire verbindingen die verantwoordelijk zijn voor veranderingen in het circadiane ritme in een cel. Uiteindelijk vonden de wetenschappers één verbinding die verantwoordelijk was: longdaysin.

Uiteindelijk achterhaalden onderzoekers van het Scripps onderzoeksinstituut welke drie enzymen verantwoordelijk zijn voor de chronobiologische effecten van de molecule. Vervolgens werden er testen uitgevoerd met het weefsel van muizen en met zebravissen.

De verbinding kan gebruikt worden om de biologische klokken van reizigers te resetten.

En wat te denken van nachtwerkers met een verstoord dag-nacht ritme?

Het klinkt als een grote vooruitgang!

Bronmateriaal:
Jet lag pill that slows down body clock to help you ‘catch up’ one step closer” – Bioscholar

°

Het ‘wekker-gen’

 04 oktober 2011  

Ook als we de wekker niet zetten, worden we vroeg of laat wakker.

“Het lichaam is eigenlijk een verzameling klokken,” legt onderzoeker Satchindananda Panda uit. “We wisten ongeveer welk mechanisme de klok vertelde om ‘s avonds langzamer te gaan lopen, maar we wisten niet welk mechanisme de klok ‘s ochtends weer activeerde.”

Gen
Dankzij een uitgebreid onderzoek is dat echter nu ook helemaal duidelijk.

Het gen KDM5A zorgt er middels proteïne JARID1a voor dat ons lichaam wakker wordt.

De biologische klok gaat wat sneller lopen en zorgt ervoor dat onze stofwisseling weer op gang komt. Hierbij worden ook allerlei lichaamsfuncties actief en weet ons lichaam dat het nu toch echt tijd is om wakker te worden en op te staan.

Experimenten
Experimenten wijzen erop dat de onderzoekers op het goede spoor zitten. De wetenschappers zorgden ervoor dat fruitvliegjes te weinig van het proteïne JARID1a aanmaakten. Hierop verloren de dieren hun gevoel voor tijd: ze wisten niet meer wanneer ze moesten gaan slapen of wakker moesten worden en dutten ook gedurende de dag. Toen de vliegjes het proteïne weer kregen, herstelde hun biologische klok zich.

Het onderzoek kan meer duidelijkheid verschaffen over tal van slaapproblemen. “Nu kunnen we grondiger onderzoeken hoe onze biologische klok faalt als we ouder worden en chronisch ziek worden,” stelt Panda. “We kunnen nu onderzoeken waarom het ritme van sommige mensen niet klopt en misschien zelfs nieuwe manieren vinden om ze te helpen.”

Bronmateriaal:
‘Alarm Clock’ Gene Explains Wake-Up Function of Biological Clock” – Sciencedaily.com
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Alan Cleaver (cc via Flickr.com).

°

Winterslaap

°

De winterslaap van de egel

Een voorbeeld van een dier dat een winterslaap houdt, onze stekelige vriend de egel. Zijn normale lichaamstemperatuur is 39°C, maar die kan dalen tot slechts 7 of 8°C tijdens zijn winterslaap!

http://dier-en-natuur.infonu.nl/dieren/24334-de-winterslaap-van-de-egel.html

‘Korte winterslaap verlengt leven’

Laatste update:  14 september 2011 11:55 info

AMSTERDAM – Dieren die korte winterslaapjes houden, verlengen daarmee waarschijnlijk hun leven. Dat hebben wetenschappers uit Oostenrijk aangetoond.

Tijdens een korte winterslaap of torpor neemt de lichaamstemperatuur en de stofwisseling van dieren zoals hamsters gedurende enkele uren sterk af. Daardoor stopt de natuurlijke afbraak van chromosomen die leidt tot veroudering.

Dat meldt nieuwssite Physorg.com op basis van onderzoek aan de Universiteit van Wenen.

Licht

“Onze bevindingen gelden waarschijnlijk voor alle dieren die een torpor of andere vorm van winterslaap houden”, verklaart hoofdonderzoeker Christopher Turbill.

Djungarian hamsters displaying the typical winter and summer pelage.

Palchykova et al. BMC Neuroscience 2003 4:9   doi:10.1186/1471-2202-4-9
Download authors’ original image

De wetenschappers kwamen tot hun bevindingen door hamsters( Experiments with Djugarian hamsters native to Siberia )  in een laboratorium bloot te stellen aan lage temperaturen en weinig licht. Daarmee lokten ze een kunstmatig winterslaapje uit bij de dieren.

  syrische goudhamster in winterslaap 

De lichaamstemperatuur en stofwisseling van de hamsters daalden op dezelfde manier als tijdens een natuurlijke torpor.

Telomeren

Uit aanvullend onderzoek bleek dat deze staat van hypothermie grote invloed had op de telomeren van de dieren. Telomeren zijn de uiteinden van chromosomen, die bepalen hoe vaak een cel zich kan delen.

Elke keer dat cellen zich delen, worden telomeren een stukje korter. Als de telomeren ‘versleten’ zijn en de cellen van een organisme zich daardoor niet meer kunnen delen, treedt uiteindelijk de dood in.

Herstel

Bij de hamsters die winterslaapjes hielden in het labotorium, werden de telomeren veel beter beschermd dan bij soortgenoten die sliepen onder gewone omstandigheden.

Soms herstelden de uiteinden van chromosomen zich zelfs tijdens de periodes van winterslaap. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Biology Letters.

Een staat van winterslaap is iets heel anders dan een gewone toestand van slaap”, verklaart hoofdonderzoeker Turbill.

Mensen  :  Volgens de wetenschapper zou ook het leven van mensen mogelijk kunnen worden verlengd als hun lichaamstemperatuur en stofwisseling zouden afnemen tijdens de slaap.

“Maar tot nu toe is de wetenschap nog niet in staat om mensen in een staat van winterslaap of torpor te brengen”, aldus Turbill.

Lemuur en winterslaap

 06 september 2013   2

lemuur

Een derde van ons leven brengen we slapend door. Maar waarom eigenlijk? Geloof het of niet, maar de wetenschap is er nog steeds niet uit wat het doel is van slapen. Een nieuw onderzoek helpt ons echter aan antwoorden en kan er wel eens voor zorgen dat ook wij mensen in de toekomst een winterslaap kunnen houden.

Er is al heel veel onderzoek gedaan naar slapen. Maar ondanks al die studies weten we nog steeds niet goed waarom we moeten slapen.

Sommige onderzoekers denken dat het ons helpt om informatie te verwerken, anderen vermoeden dat we moeten slapen om opgebouwde gifstoffen uit ons lichaam te verwijderen.

“We besteden bijna een derde van ons leven aan slapen, dus het moet een specifiek doel hebben,” denkt onderzoeker Andrew Krystal.

Lemuren
Krystal en zijn collega’s besloten naar dat specifieke doel op zoek te gaan. Ze bestudeerden daarvoor lemuren: primaten  die een soort winterslaap (ook wel torpor genoemd) houden.

Tijdens torpor stoppen ze met het regelen van hun lichaamstemperatuur. Vanaf dat moment stijgt en daalt hun lichaamstemperatuur met de temperatuur van de omgeving mee. Daardoor kan deze op één dag tijd wel 25 graden verschillen. Ook wordt hun stofwisseling vertraagd. Hun hartslag daalt van 120 slagen per minuut naar zes slagen per minuut. En ook de ademhaling verloopt trager.

De lemuren brengen ongeveer zeven maanden per jaar in torpor door.

Energie besparen
Doordat de lemuren hun lichaamstemperatuur niet langer ‘regelen’, besparen ze een hoop energie tijdens de winter op Madagaskar. In die periode is er weinig voedsel en water voorhanden. Wie naar de lemuren kijkt, zou denken dat thermoregulatie – het handhaven van een bepaalde lichaamstemperatuur door zelf warmte te creëren of af te geven (warmbloedig) of door toedoen van de omgeving op te warmen of af te koelen (koudbloedig) – de functie van slaap is.

De onderzoekers verdiepten zich verder in dat idee en bestudeerden de hersenactiviteit van lemuren in torpor.

Diepe slaap
Ze ontdekten dat de lemuren in torpor dagenlang oppervlakkig sliepen. Ze konden wel diep slapen, maar alleen als de temperatuur in hun omgeving boven de 25 graden Celsius steeg. Het onderzoek suggereert dat slapen een belangrijke rol speelt bij het regelen van de lichaamstemperatuur en de stofwisseling.

De onderzoekers willen in de toekomst nog meer zoogdieren die een winterslaap houden, bestuderen.

Zo hopen ze te kunnen bevestigen dat dit de belangrijkste functies van slaap zijn. En wellicht kunnen we zelfs nog iets van deze dieren leren.

Door te kijken naar de overeenkomsten tussen lemuren en andere winterslapende dieren, kunnen onderzoekers in de toekomst wellicht ook mensen zover krijgen dat ze een winterslaap houden, oftewel tijdelijk hun hartslag verlagen en hersenactiviteit terugschroeven.

Dat zou bijvoorbeeld handig kunnen zijn kort na een hartaanval (om de schade te beperken). Of tijdens een hele lange ruimtereis.

Bronmateriaal:
Hibernating Lemurs Hint at the Secrets of Sleep” – Duke.edu
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door xx (cc via Flickr.com).

Hart van beer werkt heel anders tijdens winterslaap

 08 februari 2011   2

Een grizzlybeer gaat elk jaar zo’n vijf tot zes maanden in winterslaap. Zijn hartslag daalt in die periode van 84 naar 19 slagen per minuut.

Normaal gesproken zou zo’n lage frequentie tot hartfalen leiden, maar de grizzly heeft daar iets op bedacht, zo blijkt uit een nieuwe studie. Het lijf van de beer gaat een andere soort proteïnen produceren om de winterslaap zonder kleerscheuren te overleven.

Door de lage hartslag verzamelt het bloed zich in de vier hartkamers en deze kamers zetten langzaamaan uit. De spieren worden zodoende zwakker en minder efficiënt. En dat leidt weer tot hartziektes. Maar niet bij de beer. “Beren zijn in staat om dat te vermijden,” vertelt onderzoeker Bryan Rourke.

Spieren
De onderzoekers stelden eerder al vast dat de spieren van de linker hartkamer van de beer tijdens de winterslaap stijf werden. Zo wordt voorkomen dat deze uitrekken. Maar die verstijving heeft nadelen. Het wordt namelijk lastiger om bloed door te pompen, doordat de kamer zo stijf is. “We bedachten dat er een soort mechanisme moet zijn dat ervoor zorgt dat de spier in de kamer niet slijt.”

Proteïne
De onderzoekers bestudeerden de harten van zowel wilde als in gevangenschap levende beren en ontdekten dat de beer zichzelf goed weet te beschermen. De samentrekking van spieren in het hart wordt geregeld door een proteïne. Dit proteïne komt in twee varianten voor: alfa en bèta. De alfa-versie produceert een snelle, maar iets zwakkere samentrekking dan de bèta. “We ontdekten dat de spier in de linkse kamer tijdens de winterslaap meer alfa-proteïnen produceert en dat resulteert in een iets zwakkere hartslag. Die kleinere kracht zorgt ervoor dat de kamer niet beschadigd raakt.” Zodra de beren wakker worden, winnen de bèta-proteïnen weer terrein en trekt het hart zich op een ‘normale’ manier samen.

De studie kan ook implicaties hebben voor mensen, zo menen de wetenschappers. “Beren zijn geen perfect model voor mensen, maar de manier waarop het hart van een beer verandert, kan ons helpen om menselijke ziektes te begrijpen.”

Bronmateriaal:
A change of heart keeps bears healthy while hibernating” – Eurekalert.org

Zwarte beer blijft opvallend warm tijdens winterslaap

18 februari 2011  

Wanneer een beer in winterslaap is dan vertraagt zijn stofwisseling met wel 25 procent. Wetenschappers dachten dan ook dat het lichaam van het dier ongeveer in dezelfde mate als de stofwisseling vertraagt, af moest koelen. Maar dat blijkt onjuist: de beer weet een temperatuur van zo’n 33 graden Celsius te handhaven. En daar kunnen wij mensen nog een hoop van leren!

De onderzoekers bestudeerden de stofwisseling, de hartslag, de lichaamstemperatuur en de hersenactiviteit van de beren. Zoals verwacht was de stofwisseling flink vertraagd, maar de lichaamstemperatuur daalde relatief weinig.

Stofwisseling
“We verwachtten dat de beperkte stofwisseling parallel zou lopen aan de daling van de temperatuur,” legt onderzoeker Craig Heller uit. Bij kleinere dieren die er een winterslaap op na houden, is dat namelijk wel zo. “In dit geval lijkt een groot deel van de afname in stofwisseling los te staan van de daling in temperatuur. Dat wijst erop dat een biochemisch mechanisme de stofwisseling onderdrukt.”

Mechanisme
Hoe dat mechanisme precies werkt, is nog onduidelijk. Maar dat de dieren het zo aanpakken, is ergens logisch. Een kleiner dier heeft minder moeite om zijn lichaam na de winterslaap weer op temperatuur te brengen en bij de start van de winterslaap weer te verlagen.

Voor de grote zwarte beer is die cyclus lastiger, zo legt bioloog Peter Klopfer aan de hand van een voorbeeld uit. “Als je een hot tub in een koud klimaat zet dan is het in de meeste gevallen goedkoper om deze warm te houden in plaats van elke keer af te laten koelen en weer op te warmen.”

De trucjes van de beer in winterslaap zijn van grote waarde voor ons mensen.

“Tijdens de zeven maanden inactiviteit worden de spieren of botten van de beren niet minder,” vertelt Heller. Als we erachter kunnen komen hoe de dieren hun lichaam zo goed weten te beschermen, kunnen we dat gebruiken in de medische wetenschap. Z

o zouden mensen die ongeneeslijk ziek zijn in een soort winterslaap kunnen worden gehouden totdat er een behandeling is. Of astronauten zouden op lange reizen kunnen slapen om zo te voorkomen dat hun lichaam onder de reis lijdt.

…waarom de lichaamstemperatuur van zoogdieren en mensen zo hoog is? Lees het hier!

Bronmateriaal:
Sleepy black bears stay warm through the winter” – Newscientist.com

Beer heelt zijn wonden tijdens winterslaap

21 maart 2012 om 09:37 uur door 2

Wetenschappers hebben ontdekt dat wondjes die een beer voor of tijdens de winterslaap oploopt in de winterslaap verdwijnen.

Dat schrijven de onderzoekers in het blad Integrative Zoology. Ze baseren hun conclusies op observaties onder Amerikaanse zwarte beren.

Amper littekens
Wondjes die de beren in een vroeg stadium van hun winterslaap opliepen, waren aan het einde van hun winterslaap (na twee tot drie maanden) helemaal genezen. In veel gevallen was er op de plaats van de wond zelfs al haar te vinden en was er vrijwel geen sprake van een litteken. En dat is opvallend. Want tijdens de winterslaap eet, drinkt, plast en poept een beer niet. Ook is de lichaamstemperatuur van de beer heel laag (zo’n 30 tot 35 graden Celsius). Niet de ultieme gelegenheid om energie te besteden aan het helen van wonden, zou u denken.

 

Voordeel
Maar het tegendeel is waar. En dat is maar goed ook, zo leggen de onderzoekers in hun paper uit. “Het helende vermogen van zwarte beren in winterslaap is een duidelijk voordeel wanneer dieren kort voor of tijdens de winterslaap gewond raken.”

Hoe het helingsproces tijdens de winterslaap in gang wordt gezet, is nog niet helemaal duidelijk.

De onderzoekers hopen dat in de toekomst uit te gaan zoeken. Want wij mensen kunnen daar nog wel eens baat bij hebben. Mogelijk kunnen we van de beren leren hoe we mensen die ondervoed en/of onderkoeld zijn het snelst kunnen genezen. Ook kunnen de beren ons leren hoe we wonden zonder al te erge littekens kunnen laten helen.

Bronmateriaal:
Wound healing during hibernation by black bears (Ursus americanus) in the wild: elicitation of reduced scar formation” – Integrative Zoology
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Alan Vernon (cc via Flickr.com).

Biologische klok –Kraaiende hanen

 19 maart 2013 3

haan

Hanen kraaien zodra het licht wordt. Maar kraaien ze nu, omdat ze zien dat het licht wordt of omdat ze over een interne klok beschikken die ze vertelt hoe laat het is?  (1) 

Nieuw onderzoek wijst erop dat sprake is van het laatste.

“De haan staat in heel veel landen symbool voor het aanbreken van de dageraad,” vertelt onderzoeker Takashi Yoshimura. “Maar het was onduidelijk of het kraaien wordt ingegeven door een biologisch klok of dat het simpelweg een reactie op externe prikkels is.”

Experiment
De onderzoekers zetten een aantal hanen in een ruimte waarin het licht 24 uur per dag gedimd scheen. Ondanks dat de hoeveelheid licht door de dag heen niet verschilde, kraaiden de hanen toch keurig op het moment dat de dageraad aanbrak. Het wijst erop dat hanen over een biologische klok beschikken die ze vertelt hoe laat het is en dus dat het tijd is om te kraaien. Dat schrijven de onderzoekers in het blad Current Biology.

Reactie
Dat zo lang onduidelijk was of hanen een biologische klok hadden of simpelweg op externe prikkels reageerden, is niet zo gek. Soms kraaien hanen namelijk ook midden op de dag. Bijvoorbeeld als de lampen van een auto op hun ren schijnen. Tijdens de experimenten keken de onderzoekers ook hoe hanen op dergelijke externe prikkels reageerden.

Ze ontdekten dat ook hun gedrag op die externe prikkels door de dag heen verschilde. Dat wijst erop dat zowel het kraaien dat ze ‘s ochtends laten horen als het kraaien dat overdag in reactie op prikkels klinkt, gebaseerd is op de biologische klok.

Het onderzoek smaakt naar meer. Zo willen de wetenschappers nu graag gaan achterhalen hoe het stemgeluid van de hanen is ontstaan

. “We weten nog steeds niet waarom een hond ‘woef’ zegt en een kat ‘miauw’.

We zijn benieuwd naar de mechanismen achter dit door genen gecontroleerde gedrag en denken dat kippen daar een uitstekend model voor zijn.”

Bronmateriaal:
Putting the clock in ‘cock-a-doodle-doo’” – Cell Press (via Eurekalert.org).
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door John Schneider (cc via Flickr.com).

 

  • (1) ….. Overal aanwezig is  de natuur. —> Bomen die beginnen te botten, het “lentegevoel” bij mens en dier enz … Is dat een gevolg van meer licht, temperatuurstijging of een gevolg van een biologische klok. Of misschien een combinatie van de twee  ?  

Biologische klok van plant ontdekt

op 12 maart 2012 1

Wetenschappers hebben de genen die ervoor zorgen dat een plant ‘s nachts ‘slaapt’ en overdag wakker is, ontdekt.

De onderzoekers baseren hun conclusies op computermodellen. Met behulp van deze modellen brachten ze netwerken van genen van een eenvoudige plant in kaart. Ze keken in eerste instantie welke rol het eiwit TOC1 speelde. Van TOC1 was reeds bekend dat het planten hielp om wakker te worden.

Circadiaan ritme
Uit het model blijkt dat twaalf genen nauw samenwerken. Ze voorzien de plant van een circadiaan ritme. Ze vormen het uurwerk van de plant en resetten dit uurwerk bij zonsopgang en zonsondergang.

TOC1 zorgt ervoor dat de activiteit van deze genen wordt afgeremd. Dat doet het eiwit in de avond en zo wordt er dus voor gezorgd dat de plant gaat ‘slapen’.

Seizoenen
Het onderzoek laat ook zien hoe planten zich aan seizoenen aanpassen. En wat er bijvoorbeeld voor zorgt dat een plant in het voorjaar gaat bloeien. De biologische klok – met een cyclus van ongeveer 24 uur – stelt de planten namelijk in staat om zich aan veranderingen aan te passen. Een voorbeeld van zo’n verandering is een nieuw seizoen.

De onderzoekers hopen dankzij deze studie een beter beeld te krijgen van de rol die de klok  in een plantenleven speelt. Zo kunnen ze ook weer uitzoeken welke invloed bijvoorbeeld klimaatverandering op dit circadiaan ritme heeft.

Bronmateriaal:
Gene helps plants flower in spring” – ED.ac.uk
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door eddybox43 (cc via Flickr.com).

Sleutel tot versnellen biologische klok ?

Laatste update:  4 september 2011

°  Onderzoekers van Yale Universiteit hebben een gen ontdekt dat ervoor zorgt dat de biologische klok van planten geen overuren gaat draaien.

Dankzij dit gen kunnen planten optimaal gebruikmaken van dag en nacht – en valt hun jaarlijkse groeicyclus precies binnen de juiste seizoenen.  In de natuur kunnen planten hierdoor zo efficiënt mogelijk overleven.

Voor boeren betekent het echter dat er maar één keer per jaar geoogst kan worden

Genetische modificatie  ? 

Bij planten die minder van het remmende gen hebben draait de biologische klok sneller, beschrijven de onderzoekers in het vakblad Molecular Cell.

Verdere genetische modificatie gericht op het afzwakken of uitschakelen van het nieuw ontdekte gen zou volgens hen kunnen leiden tot snellere groei en bloeitijden buiten de normale seizoenen om.

Voedselvoorziening of verdere  uitputting van de  draagkracht  van de biosfeer door overbevolking  ? 

Mogelijk kan zo ook de totale landbouwproductiviteit worden verhoogd.—>  Dit is volgens veel wetenschappers noodzakelijk om in de voedselbehoefte van een steeds verder groeiende wereldbevolking te kunnen blijven voorzien.

Volgens berekeningen van de VN Population Division werd rond 31 oktober  2011  , de 7 miljardste wereldburger geboren.

De voortdurende zoektocht naar extra landbouwgronden is bovendien de drijvende kracht achter ontbossing in tropische regenwouden, met uitstoot van CO2 en verlies aan biodiversiteit tot gevolg

Bloeiende Bamboe!

bloeiende bamboehelm  bloemetje Bamboe

Het blijft mysterieus: Bamboe in bloei.   Sommige soorten bloeien jaarlijks, andere eens in de 120 jaar

 S J GOULD    & JAPANESE BAMBOO   ……. zie bijvoorbeeld daarover  S J Gould  in hoofdstuk ESD 11     van  EVER SINCE DARWIN  01%20Ever%20Since%20Darwin[1]   <– pdf=   famous essay “Of Bamboos, Cicadas, and the Economy of Adam Smith” (which appeared in Gould’s first book Ever Since Darwin

of  een korte samenvatting van dit  hoofdstuk    :                                                                                                                                http://www.ecology.com/2013/05/14/cicadas-mathematical-brilliance/

or  the original  author   of this summary  published on Big Think.

   Cicade ) 

In de jaren ‘80 van de vorige eeuw bloeide de toen zeer populaire Fargesia murilae over de hele wereld.

De polvormende bamboesoort stierf na de bloei uiteindelijk helemaal af, waarna veel tuinliefhebbers teleurgesteld en met een beetje achterdocht ten opzichte van Bamboe achterbleven. De zaailingen die na deze bloeiperiode zijn opgekweekt en geselecteerd, kunnen echter zeker weer 60 jaar mee.

De bloeicyclus van deze soort blijkt namelijk ongeveer eens in de 80 jaar te zijn.

°Bamboebos Phyllostachys rubicunda, een woekerende soort met echt dikke halmen die wel 7 meter hoog kunnen worden. In China wordt deze soort veel aangeplant voor de houtproductie! De woekerende soorten sterven na een massale bloei bovengronds bijna helemaal af, om daarna vanuit de wortelstokken weer opnieuw te beginnen. (-=Dat hopen wij althans!)

De bloei is vooral vanwege het mysterieuze verhaal bijzonder, want de bloemetjes zelf zijn niet om aan te zien.

Verder wordt alle energie nu gebruikt om bloemen te vormen: nieuwe zijtakjes en bladeren worden niet meer gevormd waardoor het maar een kale boel is.

Overigens kun je als je goed naar de bloemetjes kijkt, zien dat Bamboe bij de Grassenfamilie hoort!

°

Blinde vissen hebben ‘dubbel etmaalritme’

Laatste update:  12 september 2011

 Een blinde vissoort uit Somalië heeft een ‘dubbel etmaalritme’ vergeleken met andere diersoorten. Dat hebben Duitse wetenschapper vastgesteld.

The cavefish, Phreatichthys andruzzii has lived isolated for 2 million years beneath the Somalian desert. (Credit: Cavallari et al, PLoS One; doi:10.1371/journal.pbio.1001142)

http://www.sciencedaily.com/releases/2011/09/110906181543.htm

Foto:  Karlsruhe Institute of Technology // Photagrapher  Saulo Bambi
Somalian cave fish (Phreatichthys andruzzii) evolved in the perpetual darkness of caves more than a million years ago. Even so, they have a working, albeit distorted, biological clock 

°

De vissen van de soort Phreatichthys andruzzii leven al meer dan 2 miljoen jaar in grotten onder de Somalische woestijn, waarin geen zonlicht doordringt.

De dieren hebben een dagritme ontwikkeld van ongeveer 47 uur. Dat meldt BBC Newsop basis van onderzoek aan het Karlsruhe Institute of Technology.

Voeding

De wetenschappers weten niet precies waarom de biologische klok van de dieren juist op dit dagritme is ingesteld.

“Mogelijk heeft het iets te maken met de beschikbaarheid van voedsel in hun leefomgeving”, aldus hoofdonderzoeker Nick Foulkes.

Het dagritme van mensen en dieren bestrijkt normaal gesproken iets meer dan 24 uur en wordt afgesteld onder invloed van het daglicht. Een reis per vliegtuig naar een gebied met een andere tijdzone leidt daarom vaak tot een jetlag. De interne lichaamsklok moet zich na de reis namelijk instellen op de nieuwe lichturen.

Licht

De onderzoekers kwamen tot hun bevindingen door de blinde vissen op regelmatige tijden te voeren en vervolgens in kaart te brengen in hoeverre de dieren hun dagritme daarop aanpasten.

Uit het onderzoek bleek al snel dat de vissen een dagritme aanhouden dat ongeveer twee keer zo lang duurt als het ritme van andere dieren. Ook ontdekten de wetenschappers dat de biologische klok van de dieren totaal niet meer gevoelig is voor licht. De resultaten van het experiment zijn gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift PLoS Biology.

Verloren ritme

“Het kan zijn dat deze dieren bezig zijn om hun dagritme totaal te verliezen”, verklaart hoofdonderzoeker Foulkes. “Als de vissen over twee miljoen jaar opnieuw worden onderzocht hebben ze MISSCHIEN  helemaal geen biologische klok meer.”

Phreatichthys andruzzii и Danio rerio

°

Zeepissebed heeft twee lichaamsklokken

26 september 2013

°

Eurydice pulchra, een intertidale pissebed

Wetenschappers hebben ontdekt dat een in zee levende pissebed over twee lichaamsklokken beschikt.

Als bij een agaatpissebed(Eurydice pulchra)   de op het 24-uurs ritme gebaseerde circadiane klok wordt uitgeschakeld, blijft het dier elke 12.4 uur zwemmen.De dieren beschikken namelijk over twee lichaamsklokken, één gebaseerd op dag en nacht, de ander op het ritme van eb en vloed.Dat melden onderzoekers van Aberystwyth University in het wetenschappelijk tijdschrift Current Biology.

Zwemmen

De wetenschappers kwamen tot hun bevindingen door met genetische manipulatie de circadiane lichaamsklokken van in hun laboratorium levende agaatpissebedden uit te schakelen. Vervolgens bleek dat dieren nog steeds op het ritme van eb en vloed bleven zwemmen.

Agaatpissebedden worden ongeveer vijf millimeter lang en leven aan de kust. Ze begraven zich diep in het zand bij eb. Als het vloed wordt, komen ze naar boven om in het zeewater te zwemmen en zich te voeden. Hierbij vertrouwen ze waarschijnlijk op hun ‘tweede’ biologische klok.

De dieren reageren echter ook op het ritme van dag en nacht. Overdag wordt het lichaam van de pissebedden donker van kleur als bescherming tegen uv-licht. ’s Nachts worden de organismen wit.

Doorbraak

Volgens hoofdonderzoeker David Wilcockson is de ontdekking van de tweede lichaamsklok van zeepissebedden een grote doorbraak. Het is voor het eerst dat het bestaan van een aparte, op eb en vloed gebaseerde biologische klok is aangetoond bij dieren.

“Het biedt ons een nieuw perspectief op hoe organismen biologische tijd definiëren”, verklaart hij op BBC News. “Dit is een volledig onontgonnen wetenschappelijk veld.

Ingekleurde gravures met een agaat-pissebed, zeewaterluis, zeerups en zeediertje, 1779.
Auteur: M. Slabber, 1779.  Bron: GAG, HB.  Tijdvak: 1785 – 1792

Door: NU.nl/Dennis Rijnvis

http://www.ecomare.nl/index.php?id=3634

Locked- in en bewustzijn

Brein en bewustzijn.docx (1.2 MB)  <— archief 

COMA.docx (82.3 KB) <— archief  

COGNITIE.docx (124 KB)  <— archief  

14/08/13

Luikse wetenschappers brengen hersenactiviteit comapatiënten in kaart

Wetenschappers van de universiteit van Luik hebben een wiskundig systeem uitgewerkt om de hersenactiviteit van comapatiënten in kaart te brengen.

Ze doen dat door de complexiteit van de hersenrespons op magnetische impulsen op te meten. De resultaten worden deze week gepubliceerd in het tijdschrift      Science Translational Medicine.

Professor Steven Laureys © photo news.

Momenteel wordt het bewustzijn van patiënten vooral gedetecteerd door fysieke responsen op stimuli en opdrachten, zoals het openen van de ogen of het bewegen van een hand.

Veel patiënten zijn echter volledig verlamd, maar wel bij bewustzijn en voor een deel onder hen blijft dat onopgemerkt.

Volgens onderzoeker Steven Laureys, van de Coma Science Group in Luik, heeft veertig procent van de patiënten die nu als vegetatief worden gediagnosticeerd nog een minimaal bewustzijn.

Daarom wordt al gebruik gemaakt van magnetische impulsen, maar de Luikse onderzoekers hebben een nieuwe manier gevonden om de resultaten daarvan te interpreteren. Het komt erop neer dat de ze complexiteit analyseren van het antwoord dat het brein formuleert op een impuls. Dat wordt in een wiskundige index gegoten, zodat een duidelijke indeling van patiënten kan worden gemaakt.

De index loopt van 0 tot 0,7 en kan onderscheid maken tussen slaap, verdoving en coma.

Onder 0,3 is er geen vorm van bewustzijn.

 

Een deel van de comapatiënten krijgt aanvankelijk een verkeerde diagnose. Ze lijken te leven als een kasplantje, en zo worden ze ook behandeld.

In 2002 is de diagnostiek van comapatiënten aanzienlijk verfijnd, en sindsdien weten we dat veel comapatiënten zich bewuster zijn van zichzelf en hun omgeving dan aanvankelijk werd gedacht.

Lange tijd werden alle vormen van coma op één hoop gegooid.  Iedereen die niet of nauwelijks reageerde, werd “comateus” genoemd.

Sinds kort weten we dat er grote verschillen zijn in bewustzijnsniveaus, en dat we soms zelfs kunnen communiceren met patiënten waarvan aanvankelijk gedacht werd dat ze volkomen buiten bewustzijn waren

 

Bekijk hier een  uitgebreid interview met comaspecialist Steven Laureys.

Interview met comaspecialist Steven Laureys from VPRO on Vimeo

Misvattingen over coma

Er bestaan veel misvattingen over coma. Coma, vegetatieve toestand, minimaal bewustzijn en locked-in syndroom worden nog wel eens door elkaar gehaald. Maar wat is precies het verschil?

Bewustzijn bestaat uit twee componenten: wakker zijn (de patiënt vertoont een dag- en nachtritme) en bij bewustzijn zijn (weten waar je bent en wat er om je heen gebeurt). Deze twee componenten bepalen het onderscheid tussen de verschillende toestanden van comapatiënten. Er bestaat (nog) geen machine die het bewustzijn objectief kan meten. Daarom moet een dokter aan de hand van klinische testjes die hij aan bed uitvoert, inschatten in welke toestand een patiënt zich bevindt.

Coma: niet wakker, geen bewustzijn
Coma is de enige toestand die de naam ‘coma’ mag krijgen en duurt minstens een uur, anders heet het flauwvallen. Patiënten in coma zijn buiten bewustzijn en hebben geen besef van wat er om hen heen gebeurt. Ze hebben hun ogen dicht en lijken te slapen maar ze zijn niet wakker te krijgen en ze hebben geen dag- en nachtritme. Soms reageren ze wel op pijnprikkels. Alle comapatiënten worden binnen vier weken wakker en openen hun ogen. Soms komt het voor dat de patiënt, ondanks de geopende ogen, niet bij bewustzijn is, dan bevindt de patiënt zich in ‘vegetatieve toestand’.

Vegetatieve toestand: wakker, maar niet bewust
Een voorbeeld van een patiënt in vegetatieve toestand was de Amerikaanse Terri Schiavo die in maart 2005 veel in het nieuws was door de strijd rond het staken van haar sondevoeding. Patiënten in vegetatieve toestand kunnen spontaan, of na stimulatie, de ogen openen en vertonen een dag- en nachtritme. De patiënten zijn zich niet bewust van zichzelf of van hun omgeving. Dit wordt ook wel ‘wakker onbewustzijn’ genoemd. Alle reacties van de patiënten zijn reflexmatig en niet doelgericht.

Minimale bewustzijnstoestand: wakker, minimaal bewust
Sinds 2002 onderscheiden artsen een nieuwe toestand: de minimale bewustzijnstoestand. Patiënten in minimaal bewuste toestand vertonen minimale, maar duidelijke gedragsreacties waaruit blijkt dat ze enigszins bewust zijn van zichzelf en van hun omgeving. Je kunt dan denken aan oogvolgbewegingen, het reageren op vragen met geluid of bewegingen of het opvolgen van eenvoudige opdrachten: ‘pak mijn hand’. Het gaat om doelgericht gedrag dat de patiënt bewust uitvoert en wat de patiënt kan herhalen. De arts moet zeker weten dat het geen toeval is dat de patiënt zijn arm uitsteekt als de arts daarom vraagt.

Locked-in Syndroom: wakker, bewust maar bewegingsloos
Locked-in patiënten zijn wakker en zich volledig bewust van hun omgeving maar ze kunnen zich niet of nauwelijks bewegen. Ze zijn als het ware opgesloten in hun eigen lichaam. De enige communicatiemogelijkheid is vaak via oogbewegingen. Jean-Dominique Bauby, de schrijver van het boek en de gelijknamige film ‘the divingbell en de butterfly’, was een locked-in patiënt. Hij heeft het boek geschreven door enkel te knipperen met zijn linkeroog. Zijn logopediste las de letters van het alfabet op en Bauby knipperde dan met zijn oog als ze bij de letter was die ze moest opschrijven. Letter voor letter is zijn boek ontstaan.

Waar zit het bewustzijn?
Een nieuwe manier om te zien in welke toestand een patiënt zich bevindt, is met behulp van een PET-scan. Een PET-scan geeft het energieverbruik in de hersenen weer, hoe roder hoe meer activiteit er plaats vindt (onderstaand figuur). Een vegetatieve patiënt laat totaal geen activiteit laat zien in de zogenaamde mediale posterior cortex (wit omcirkeld gebied). Dit gedeelte van de hersenen is waarschijnlijk betrokken bij het bewustzijn. De locked-in patiënt laat veel meer activiteit zien op die plek en een minimaal bewuste patiënt zit daar tussen in.
Toch is het niet zo makkelijk om op basis van alleen een hersenscan de klinische toestand van een patiënt te bepalen. De grens tussen de verschillende toestanden is lastig vast te stellen. Daarom wordt de scan alleen nog gebruikt als aanvulling op de klinische testjes waarmee een arts bepaalt hoe bewust een patiënt zich is van zijn omgeving.

© Coma Science Group – Steven Laureys

Door: Floor Borlée

 

 

 

°

 

 

Locked-In Syndroom

  • dinsdag 24 november 2009 (DIM)
Het Locked-In Syndroom (LIS) is een  zeldzame aandoening die gekenmerkt wordt door verlamming van romp en ledematen, en verlies van de spraak- en slikfunctie. LIS kan zich manifesteren na een ongeval of als gevolg van een beroerte of ziekte. ‘Locked-in betekent letterlijk dat de patiënt gevangen zit in zijn lichaam’, zegt professor Vincent Thijs, neuroloog aan het UZ Leuven.
Er zijn twee soorten. Bij de klassieke vorm van LIS kan de patiënt nog met zijn ogen bewegen en zo communiceren. Bij de recent ontdekte ‘totale’ LIS kan de patiënt zelfs dát niet.

‘Begrijpelijk dat men er in zulke situaties van uitgaat dat de patiënt in een coma verkeert. Er is geen klinische methode om vast te stellen dat iemand aan totale LIS lijdt.’De patiënt lijkt in een coma, maar in werkelijkheid is hij volledig bij bewustzijn. Hij hoort en ziet alles; hij kan alleen niet reageren.

Thijs: ‘Stel je voor hoe verschrikkelijk zoiets moet zijn. Je familie praat over je hoofd heen, met artsen wordt in jouw nabijheid over je toestand gepraat, over therapieën, soms zelfs over euthanasie.’Voor LIS-patiënten is een zekere revalidatie mogelijk. Met onder meer ergotherapie, kinesitherapie en logopedie en psychologische ondersteuning kunnen patiënten (soms) hun hoofd opnieuw bewegen en/of praten. Met technische middelen slagen LIS-patiënten er doorgaans wel in met hun omgeving te communiceren.

Thijs: ‘Het kan paradoxaal klinken, maar de meeste LIS-patiënten vinden dat hun leven toch nog een behoorlijke kwaliteit heeft.’ 

http://www.locked-in.be/

http://en.wikipedia.org/wiki/Locked-in_syndrome

http://nl.wikipedia.org/wiki/Locked-in-syndroom

Locked-in-syndroom  /PSEUDOCOMA  

CerebellumArteries.jpg

ICD-10 G46.3
ICD-9 344.81
MeSH D011782

Het locked-in-syndroom of pseudocoma is een neurologische aandoening waarbij bijna alle communicatiemogelijkheden van de patiënt zijn weggevallen waardoor het lijkt alsof hij comateus is. Andere benamingen zijn de-efferente toestand en cerebromedullospinale disconnectie.Het is een aandoenig van het voorste deel van de pons in de hersenstam die meestal wordt veroorzaakt door een infarct ten gevolge van een trombose van de arteria basilaris of soms door een trauma. De tractus corticobulbaris, tractus corticospinalis, nervus abducens en nervus facialis vallen hierdoor tweezijdig uit. De patiënt kan niet spreken en kan zich ten gevolge van tetraplegie geheel niet bewegen. Hij kan echter wel geluiden waarnemen en als de ogen zijn geopend kan hij ook zien. De willekeurige verticale oogbewegingen zijn meestal echter wel intact gebleven, waardoor men met de patiënt kan afspreken dat hij op vragen met ‘ja’ of ‘nee’ kan antwoorden door de ogen naar boven of naar beneden te bewegen of te knipperen.

Film

De Franse film Le scaphandre et le papillon geeft het waargebeurde verhaal van Jean-Dominique Bauby weer, een succesvolle redacteur die na een beroerte aan het locked-in-syndroom lijdt. In de film toont men hoe Jean-Dominique een boek schrijft met behulp van het ESARIN-alfabet.

De oorzaken zijn meestal:

– Een herseninfarct in de hersenstam (pons). Een bloedpropje verhinderd de doorbloeding van het deel van de hersenen die de signalen verstuurt naar het ruggenmerg.Dit wordt ook wel een CVA genoemd (CerebroVascular Accident).Wanneer het een TIA betreft (Transient Ischaemic Attack: kortdurende verstopping van de bloedvaten) dient men rekening te houden met een mogelijke CVA in de toekomst.– Een hersenbloeding, spontaan ontstaan door een zwakke aderwand of na een ongeval. – Een hoge dwarslaesie.

http://bps-research-digest.blogspot.be/2009/07/detecting-consciousness-in-totally.html

  1. Steven Laureys – ‎2005 

http://www.coma.ulg.ac.be/papers/LIS/2005_PBR_vol150_495_511

.pdf

°

Virginie is begin twintig als ze na een herseninfarct in een diepe coma raakt. Enkele jaren later ontdekken artsen dat de jonge vrouw volledig bij bewustzijn is. Virginie heeft het locked in syndroom. Ze is niet in staat om zich te bewegen, en kan alleen met oogbewegingen aangeven wat ze denkt.

http://www.coma.ulg.ac.be/

 

 

 

Het locked-in syndroom

 november 2005   door Dagmar van der Neut

http://www.psychologiemagazine.nl/web/Artikelpagina/Het-lockedin-syndroom.htm

Het locked-in syndroom is een zeldzame neurologische aandoening die veroorzaakt wordt door een ongeluk of een infarct in de hersenstam. . (bijvoorbeeld ) Een propje bloed zette zich vast in zijn hersenstam. De toevoer van bloed naar het deel van de hersenen dat bewegingen aanstuurt, wordt volledig geblokkeerd. Een locked-in patiënt raakt hierdoor totaal verlamd. Hij kan niet meer slikken en niet meer spreken.

Geestelijk is er echter helemaal niets mis. En alle zintuigen zijn ook nog intact. De patient met herseninfarcten voelt dus pijn, jeuk, aanraking, verdriet en woede nog net als voorheen. Alleen kan hij niemand vragen even te krabben, niemand waarschuwen als hij pijn heeft, en zijn woede of angst kan hij niet uitschreeuwen.

Radeloosheid
Vlak na de laatste beroerte weet niemand of   de patient   geestelijk nog helemaal in orde is. Alleen zijn huisgenoten kunnen het  vermoeden.

‘Ik zag aan hem dat hij alles hoorde wat ik zei. Ik zag het aan zijn ogen. Een ander zou het niet hebben kunnen zien, maar wij waren toen 32 jaar samen. Dus je kent elkaar, hè? Ik zag de angst in zijn ogen. De radeloosheid. De ogen zeggen alles. Nu nog.’

Jeanine begint aan de tergend langzame ontdekkingstocht naar de geestelijke vermogens van haar man. Ze pakt een A4’tje met het alfabet en plaatst het voor Rolands gezicht. Langzaam beweegt ze met haar vinger langs de letters. Als ze bij de goede letter komt, dan moet Roland knipperen. ‘Hoe voel je je,’ is Jeanines eerste vraag.

Haar vinger glijdt langs de letters: O… P… Q… R… Roland knippert. ‘R’, schrijft Jeanine op. L… M… O… Roland knippert. Q… R… S… T… ‘T’, is de laatste letter.

‘Rot’ is het eerste wat haar echtgenoot tegen haar zegt. Met drie knipperingen van zijn ogen.

Vanaf dat moment vecht Jeanine om haar echtgenoot weer thuis te krijgen. Vijf jaar na zijn laatste beroerte woont Roland inderdaad thuis, en proberen ze zo goed en kwaad als het gaat een normaal leven op te bouwen. Om dat mogelijk te maken, is hulp van zijn twee kinderen en een legertje vrijwilligers onontbeerlijk. Hij heeft continu zorg nodig.

‘WELKOM’, zegt een vreemde blikken stem. ­Roland Boulengier zit in de huiskamer van zijn woning in het Belgische St-Genesius-Rode.

De stem is van Lucy, de computer waarmee Roland heeft leren communiceren. Een laserstraaltje schijnt vanaf de zijkant van zijn hoofd op een elektronisch toetsenbord. Na jarenlange bewegingstherapie kan Roland zijn hoofd een beetje bewegen. Met die kleine bewegingen stuurt hij de laserstraal van letter naar letter, en typt hij een korte zin. Die spreekt computer Lucy vervolgens uit. Weliswaar traag, en zonder kleur of intonatie, maar Roland kan weer praten!

‘Laat hem toch afkoppelen!’
Piep… piep… piep… Elke keer als de laserstraal een letter aanslaat, klinkt een piepje.

Is een leven als locked-in zo erg als gezonde mensen denken?

‘IS NACHTMERRIE’, spreekt computer Lucy emotieloos. Roland kijkt me strak aan. Er valt een stilte. Dan typt hij verder. Een minuut later volgt:

‘MAAR MOET ER PROBEREN HET BESTE VAN TE MAKEN’. ‘LUKT NIET ELKE DAG’.

Communiceren gaat erg langzaam. Roland typt:

‘BEN GEDULDIGER GEWORDEN UIT NOODZAAK’. In zijn ogen verschijnt een twinkeling. Enige zelfspot is hem niet vreemd.

‘ZOU ALLANG DOOD MOETEN ZIJN’, typt Ro­land. ‘MEN HEEFT MIJ AL WILLEN EUTHANASEREN’.

Helemaal in het begin, toen hij alleen nog met zijn ogen kon knipperen, bespraken de artsen euthanasie met Jeanine. Rolands situatie was uitzichtsloos, zeiden ze.

Als zich nog een complicatie zou voordoen, mochten ze ‘afkoppelen’, zoals dat heet. Maar Jeanine wilde daar nog niet aan.

’s Nachts hoorde Roland twee verpleegsters over hem spreken. Het was toch duidelijk dat het nooit meer wat zou worden met hem, zeiden ze.

Ze begrepen zijn vrouw niet: hij zou maar een blok aan haar been zijn. ‘Waarom laat ze hem niet afkoppelen?’

Jeanine: ‘De volgende morgen zag ik de angst in zijn ogen. Ik pakte het letterblad en toen kwam het verhaal er in stukken en brokken uit. Hij was zo bang! Men spreekt gewoon over zijn hoofd heen. Hij hoort, ziet en voelt alles. Maar hij kan niets doen en er niets van zeggen!’

Jeanine kwam via internet in contact met een Nederlandse locked-in: Wim Tusveld. Die maakte haar duidelijk dat leven met locked-in syndroom mogelijk is. Dat stimuleerde haar om voet bij stuk te houden. Roland en Jeanine vermoeden dat veel andere locked-ins in die beginfase bij hun volle bewustzijn sterven, omdat anderen over hun leven oordelen.

Toch zijn er ook voor Roland en Jeanine grenzen. ‘AFSPRAAK IS DAT ALS HAAR IETS OVERKOMT, IK ERMEE STOP’, typt Roland. ‘ZOU WEGKWIJNEN IN INSTELLING’.

En als Roland blind wordt, hoeft het van hem ook niet meer. ‘ZOU NOG HULPELOZER ZIJN. ZOU NIETS MEER KUNNEN’. In België kan men euthanasie aanvragen via de arts. Een speciaal team oordeelt dan of iemands leven nog de moeite waard is.

Maar voorlopig is dat nog niet aan de orde. ‘LEVEN IS EEN TE MOOI GESCHENK OM MEE TE SOLLEN’, schrijft de gelovige man.

Roland geniet van de goede momenten die er nog zijn. Een boswandeling, een vakantie aan zee. ‘ICH BIN EIN MENSCH GEWESEN. DAS HEISST EIN KA¨MPFER SEIN’, citeert hij Goethe. ‘MOET BLIJVEN HOPEN EN VECHTEN TOT HET NIET MEER KAN’.

Leren eten
En vechten doet hij. Een paar keer per week krijgt hij bewegingstherapie. Zijn verlamde spieren moeten soepel en getraind blijven om pijn te voorkomen, en voor het geval dat hij spontaan herstelt – dat gebeurt immers een enkele keer.

Dus worden Rolands ledematen gerekt en bewogen, wat moeilijk en vaak pijnlijk is. Ook zijn longen moeten getraind worden, want zelfs ademhalen is niet vanzelfsprekend. Vijf keer in de week krijgt hij logopedie. De logopediste probeert zijn kaakspieren soepel te maken. Hij krijgt nu zelfs botox in zijn kaak gespoten. ­Roland wil uiteindelijk dolgraag weer zelfstandig kunnen eten, maar dan moet hij leren slikken en zijn tongspieren leren gebruiken. Nu gaat eten via een maagsonde (‘dat vervloekte eetzakje’, volgens Roland). Af en toe hangt Jeanine een soort buideltje in zijn mond met een klein beetje vlees of groente, zodat hij nog eens iets kan proeven.

De mimiek in zijn gezicht is een heel klein beetje teruggekomen, volgens Jeanine omdat hij de eerste tijd zijn emoties niet kon bedwingen. ‘Bij een trieste film weende en weende hij. Vroeger deed hij dat nooit. Hij was een harde man. Opeens moest hij ook om het minste of geringste lachen. Eigenlijk is dat zijn geluk geweest.’

Ook het schrijven gaat steeds beter. In het begin was vijf minuten typen het maximum. Nu kan hij uren achtereen op zijn computer werken. Hij schreef zelfs twee boekjes over zijn ziekte. Het is zijn lust en zijn leven geworden, schrijft hij in zijn laatste boek: ‘Alles is mij afgenomen, maar schrijven kan ik nog. Het is zowat mijn enige manier van bestaan. Zonder dat ben ik niet veel meer dan een stuk vlees. (…) Ik vraag mij af of het zonder dit schrijven allemaal wel zou lukken. Of de put waarin ik zit niet te diep zou worden. Een put waarin iedereen mij vergeet. De totale leegte. Het niets.’

Met het schrijven wil Roland ook een boodschap overbrengen: een van hoop. ‘ALS ER GEEN HOOP MEER IS DAN STOPT ALLES’, typt hij. Uit onderzoek blijkt dat er aan de rechterhelft van zijn hersenstam geen blijvende schade is. Eén kant van zijn lichaam zou dus misschien na heel veel training weer kunnen gaan functioneren, als andere bloedvaten het transport overnemen – althans, dat hopen Roland en Janine.

Nooit meer een knuffel
Roland voelt zich ook verplicht te vechten vanwege zijn familieleden, die hun hele leven voor hem hebben omgegooid. Zijn kinderen raakten zelfs hun partners kwijt, omdat die niet begrepen dat ze zoveel tijd in hun vader wilden steken. ‘MOET OOK REKENING HOUDEN MET VROUW DIE ALLES VOOR MIJ HEEFT OPGEGEVEN’, zegt ­Roland. Jeanine zegde haar baan op en zorgt nu fulltime voor haar man.

‘Ja’, zegt Jeanine zacht. ‘Ik denk dat ik eigenlijk voor hem leef en hij voor mij.’

Geestelijk groeiden de twee sterker naar elkaar toe. Hoewel het niet makkelijk is. ‘Als ik hem iets wil vragen, krijg ik er één woordje uit. Vroeger zouden we een heel gesprek gehad hebben,’ zegt ze. ‘Op een gegeven moment ga je er tegenop zien wat te vragen, omdat het zo’n inspanning is.’

Lichamelijk contact is er nauwelijks meer. Roland kan zijn vrouw nooit meer omhelzen. ‘O, ik mis dat,’ verzucht Jeanine. ‘Iedereen zit er wel eens doorheen. Als je elkaar dan even kunt vastpakken, gaat het al een stuk beter. Maar dat kan niet, hè. Als ik hem vastpak, krijgt hij juist op dat moment een hoestbui. ’s Avonds wordt Roland in bed gepositioneerd. Op de millimeter. Dan mag niemand meer aan hem komen, want het minste of geringste zorgt ervoor dat hij niet meer goed ligt en dan kan hij niet slapen.

Ik zeg wel eens: ik zou zo graag bij je komen liggen, maar dat kan niet. Er is geen plaats voor mij in zijn bed.’ Even zwijgt ze. Dan zegt ze zacht: ­‘Eigenlijk moet je wel veel missen, hoor.’ Maar dan: ‘Veel mensen hebben mij gevraagd: waarom blijf je bij hem? Maar ik heb daar nooit over nagedacht. Ik hou van hem. We waren altijd een goed koppel.’

‘HET DENKEND RIET VAN PASCAL’, zegt computer Lucy opeens.

De Franse filosoof Blaise Pascal vergeleek de mens met een rietstengel. Zo zwak dat hij makkelijk verpletterd kan worden. Maar omdat hij zich bewust is van zijn kwetsbaarheid en kan denken, redeneerde Pascal, is hij sterker dan hetgeen hem kan vernietigen. Na een minuut typen vult Roland aan: ‘EEN RIETSTENGEL BUIGT, MAAR BREEKT NIET’. Zoals hij in zijn boek schrijft: ‘Mijn lichaam zit vast, maar mijn geest blijft vrij.’

Bij patiënten met het locked-in syndroom is het neurologisch centrum bij de pons (een gebiedje in de hersenstam) uitgeschakeld. De oorzaak is meestal een hersenstaminfarct: een bloedpropje dat zich vastzet en de bloedtoevoer blokkeert. De patiënt raakt vrijwel totaal verlamd en moet vaak langdurig kunstmatig worden beademd en gevoed.

De meeste locked-ins hebben geen schade opgelopen in de rest van het brein. Ze beschikken vrijwel altijd nog over alle zintuigen en hun denkvermogen, maar spreken is niet meer mogelijk: communiceren lukt alleen met de ogen. Slechts in een heel enkel geval komt geheel herstel voor.

Omdat leven op deze manier ondraaglijk lijkt, bespreken veel artsen euthanasie met de patiënt en zijn familie.

De Duitse neurowetenschapper Niels Birbaumer zet vraagtekens bij de aanname dat de levens van locked-in patiënten niet meer de moeite waard zijn.

Hij ontwikkelde een machine die een stem moet geven aan patiënten. Zijn ‘Thought Translation Device’ (TTD) zet hersenactiviteit om in computercommando’s. Hij toonde al aan dat een patiënt op deze manier kon leren typen. Het systeem is nog in ontwikkeling, maar uiteindelijk moeten patiënten met hun gedachten een cursor kunnen sturen, kunnen internetten of bijvoorbeeld kunnen schaken op de computer.

Uit onderzoek van Birbaumer blijkt dat ernstig verlamde patiënten weliswaar meer depressieve klachten hebben dan gezonde mensen, maar lang niet zo ongelukkig zijn als mensen met een klinische depressie.

95 Procent van de patiënten die locked-in raken, weigeren kunstmatige beademing op advies van hun arts, en sterven dus vanwege wat de Duitse neurowetenschapper ‘een vooroordeel’ noemt.

‘Mensen hebben een enorm aanpassingsvermogen,’ aldus Birbaumer. ‘Zolang ze kunnen communiceren, kan de kwaliteit van leven, zelfs in deze extreme toestand, hoog blijven.’

°

23 jaar opgesloten in eigen lijf

24-11-09
 – 23 jaar lang lag  Rom Houben gevangen in zijn eigen lichaam. Bewust van wat er om hem heem gebeurde maar niet in staat om te reageren of iemand te vertellen dat hij niet in coma lag, maar verlamd was.

Na een zwaar auto-ongeluk in 1983 stelden doktoren vast dat Rom Houben (43) uit het Limburgse Riemst in coma lag. Niets blijkt minder waar. Houben blijkt de hele tijd bij bewustzijn te zijn geweest. Pas nadat neuroloog Steven Laureys van de Universiteit van Luik in 2006 officieel had vastgesteld dat Houben ‘er nog was’ maar zat opgesloten in zijn lichaam – het ‘locked-in-syndroom’ – kon de weg naar herstel beginnen.

Volgens neuroloog Audrey Vanhaudenhuyse, die veel met Houben aan zijn herstel heeft gewerkt, is het locked-in-syndroom een toestand waarin ‘je in een bed ligt en je wil bewegen en spreken maar hier niet toe in staat bent, ondanks dat jij en je hersenen in orde zijn’. 

De ontdekking wordt nu pas naar buiten gebracht door een publicatie over gevallen waarin patiënten ten onrechte als comateus bestempeld worden. Hoewel een fout van 23 jaar ongebruikelijk is, wordt er volgens het onderzoek te vaak de verkeerde diagnose gesteld bij patiënten in een bewusteloze staat. 

Houben communiceert nu via een vinger en een touchscreen op zijn rolstoel. In gesprek met de Franstalige zender RTBF beschrijft Houben hoe hij zich voelde gedurende zijn 23 jaar gevangenschap in zijn eigen lichaam. ‘‘Compleet machteloos. In het begin was ik zo kwaad, daarna leerde ik om ermee te leven.” 

Gedurende Houbens twee verloren decennia was zijn zicht slecht, maar kon hij de doktoren, zusters en bezoekers naast zijn bed wel horen en aanraking door een familielid of dokter ook voelen. Houben zegt dat hij in 1997 kon horen dat zijn familie hem vertelde dat zijn vader overleden was, maar hij was niet in staat om emoties te tonen.

”We zijn altijd alles blijven vertellen tegen onze Rom,” zegt moeder Josephina (73) in gesprek met Het Laatste Nieuws. De familie is al die tijd blijven zoeken naar specialisten die Houben konden helpen.

Na de diagnose door Laureys begonnen familie en doktoren te zoeken naar mogelijkheden tot communicatie met Houben. De doorbraak kwam toen Roms zus op tv zag hoe locked-in-patiënten soms kunnen communiceren door een computer via een voetpedaal te bedienen. Toen Houben zijn eerste woorden ‘Ik ben Rom’ op het scherm deed verschijnen, kreeg iedereen die rond het bed stond tranen in de ogen. Nu, na veel oefening, communiceert Houben met hele zinnen en is hij zelfs begonnen met het schrijven van een boek. 

”Ik ben enorm blij dat ik nu weer contact kan maken, dat ik mezelf eindelijk kan tonen. Leven heeft voor mij een nieuwe dimensie gekregen. 43 jaar na mijn geboorte werd ik een tweede keer geboren.’

°

Communicatie met locked-in-patiënten

5/08/13 – 19u56  Bron: Belga

De techniek meet de grootte van de pupillen.

© thinkstock.

Luikse wetenschappers hebben samen met buitenlandse collega’s een nieuwe techniek ontwikkeld om te communiceren met zogenaamde locked-in-patiënten.Die mensen zijn nog steeds bij bewustzijn, maar alle communicatiemiddelen zijn weggevallen.

De techniek combineert hoofdrekenen met de omvang van de pupillen van de patiënt.

Het mooie is vooral dat training of aanpassingen – naargelang de patiënt – overbodig zijn om het antwoord op ja-neenvragen te decoderen. Bovendien lijkt de techniek ook geschikt om het bewustzijn van patiënten na te gaan, zo blijkt uit het rapport dat vandaag verscheen in het vakblad Current Biology.De techniek baseert zich op de omvang van de pupillen van een patiënt. Zoals bekend verandert die bijvoorbeeld bij emotionele veranderingen, maar onderzoek wees al uit dat ook andere hersenactiviteit invloed heeft op de pupillen.Hoofdrekenen
In dit geval blijkt hoofdrekenen erg nuttig. Zo meet een camera de pupillen van de patiënt terwijl die ja-neenvragen krijgt voorgeschoteld. Op een groot scherm verschijnt vervolgens eerst “ja” en nadien “neen”, telkens vergezeld van een rekensom. Door de patiënten te vragen enkel aan het rekenen te slaan wanneer het juiste antwoord op de vraag verschijnt, konden de onderzoekers die antwoorden ontcijferen.Het team wetenschappers omvat naast Steven Laureys en Camille Chatelle van de Université de Liège onderzoekers uit  Duitsland, Australië en de VS.
°
http://gocognitive.net/interviews/communicating-locked-patient
°24/02/11

Meeste patiënten met Locked-In syndroom zijn toch  gelukkig ?

Uit een onderzoek van de Universiteit van Luik blijkt dat een meerderheid van de van de patiënten met een Locked-in-syndroom zich gelukkig voelt. Dat schrijven de onderzoekers donderdag in het medisch tijdschrift British Medical Journey.

Patiënten met het Locked-in-syndroom zijn verlamd over het hele lichaam en beschikken nauwelijks over communicatiemogelijkheiden, terwijl hun bewustzijn wel bewaard is gebleven. Klassiek beperkt hun contact zich met de buitenwereld door het knipperen met de ogen of een codetaal.Aan de hand van de ACSA-score (Anamnestic Comparative Self-Assesment) werd 168 Franse patiënten gevraagd om hun persoonlijke levenskwaliteit te plaatsen tegenover de beste en slechtste periode die ze ooit meemaakten. De scores lopen uiteen van +5, wat betekent dat de mensen zich even goed voelen als in de beste periode van hun leven, tot -5, wat betekent dat ze zich even slecht voelen als in de slechtste periode van hun leven.Euthanasie
Van de 65 bruikbare antwoorden zeiden 57 patiënten dat ze zich zeer goed voelden (+3), 18 voelden zich niet gelukkig (-4). Die laatste groep kampte met angstgevoelens, de beperkte mogelijkheden om aan het gemeenschapsleven en activiteiten deel te nemen en de onmogelijkheid om te spreken.Toch wilde 58 pct niet gereanimeerd worden in het geval van een hartstilstand en 7 pct vroeg om euthanasie. De onderzoekers besluiten dat er meer palliatieve zorg nodig is, maar patiënten die getroffen worden door het syndroom moet duidelijk gemaakt worden dat er een grote kans is dat ze terug geluk ervaren en een zinvol leven kunnen leiden. Hoe langer patiënten met het syndroom leven, hoe meer kans ze maken om opnieuw geluk te ervaren.
Het onderzoek werd gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk onderzoek en de Europese Commissie. (belga/mvl)

http://phys.org/news/2011-02-locked-in-patients-happier-thought-.html