20102011 origin#2

Jaargang 6 februari 2011 Nummer 2

Bio-farmaceutische Wetenschappen | Biologie | LS&T | MST | Universiteit Leiden

Culinaire chemie met...

Carel ten Cate

Tinbergen Lecture

Carrière-avond 2010 BFW

Special Scheikunde achter vuurwerk

Redactioneel

Inhoud

Chemie, dat moet je voelen Allereerst, de beste wensen voor 2011, het jaar dat door de Verenigde Naties is omgedoopt tot het Jaar van de Chemie. Wij van de redactie wensen u een gelukkig nieuw jaar met de nieuwste uitgave van Origin Magazine.

In deze editie presenteren we u een vuurwerk special om het vorige jaar mee af te sluiten en werpen we een blik in de toekomst met de beta-vraagbaak.

Ook onze nieuwe directeur wetenschap van het Instituut Biologie Leiden komt aan bod in de rubriek Culinaire chemie met... en vertelt aio Alphert Christina over zijn onderzoek. Voor zij die het gemist hebben een verslag van de Tinbergen-lezing en een reportage van de BFW carrièreavond 2010. En mocht u nog niet ontgiftigd zijn van de bubbelwijn en gerstenat, lees dan vooral ‘A poisonous world’ als steuntje in de rug.

Ik wens u een gelukkig begin van het nieuwe jaar, opdat het ook voor u een jaar wordt vol van chemie!

Michael de Korte Hoofdredacteur Origin

Nieuws

3

Culinaire chemie met... Carel ten Cate

4

Synthese van Zwitterionische suikers

10

A poisonous world

13

Centerfold

16

De bèta-vraagbaak

18

The Chemistry behind Fireworks

20

Tinbergen Lecture

25

Carrière-avond 2010 BFW

28

Agenda en Promoties

31

4

13

25

28

Colofon , jaargang 6, nummer 2, februari 2011 Oplage:

1.500

Redactieadres: Origin Magazine

Einsteinweg 55, 2333 CC Leiden

info@originmagazine.nl

originredactie@gmail.com

www.originmagazine.nl Aan deze Origin werkten mee: Hans Slabbekoorn, Bart Valkenburg, Anthippi Chrysochou, Tijs Goldschmidt, Arjan Kemp, Sharina Chander, Lena Budko, Dennis Kap, Michael de Korte en Frans Witte 2

Origin - Universiteit Leiden

Redactie: Hoofdredactie: Gert Jan van Helden

Redactie: Johan Detollenaere, Karin van der Burg,

Michael de Korte, Mart Lubben, Rudy Brinkman,

Arjan Kemp, Lena Budko, Sharina Chander, Nikita

de Keijzer, Iris Burks, Dennis Kap en Evelien de Vries Drukkerij: Van Zessen Klaar Opmaak: teambart Origin en al haar inhoud © Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Leiden.

Alle rechten voorbehouden.

Nieuws Studenten halen derde prijs internationaal programmeerkampioenschap

Drie Jong Talent prijzen van 500 euro voor Universiteit Leiden

Team Johans Angels van drie studenten van de Universiteit Leiden heeft zondag 21 november in Bremen de derde prijs behaald op het Noord West Europees kampioenschap programmeren. Door in vijf uur zeven algoritmische problemen op te lossen, wisten de jongens uit Leiden 64 teams achter zich te laten. Binnen enkele weken wordt duidelijk of zij nu Noord-West Europa mogen gaan vertegenwoordigen bij de World Finals die dit jaar in Egypte worden gehouden. Het is niet de eerste keer dat Leiden hoge ogen scoort op het internationale podium. Ook in 2008 werd een Leids team derde van Noord-West Europa. (bron: www.science.leidenuniv.nl)

Drie studenten van de Universiteit Leiden ontvangen op woensdag 24 november een Jong Talent prijs van 500 euro van de Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen. Zij ontvangen de prijs voor de beste studie-resultaten op hun vakgebied in het eerste studiejaar. De winnaars zijn: Jan Kalmeijer (Informatica en Technische Informatica), Anne Meeussen (Natuurkunde en Technische Natuurkunde) en Niels uit de Bos (Wiskunde en Technische Wiskunde). Bij de prijs hoort een geldbedrag van 500 euro, beschikbaar gesteld door het Thomas Stieltjes Institute for Mathematics. (bron: www.science.leidenuniv.nl)

LUF-prijzen naar Anneke Madern en Sidney Richards

Research Achievement Award voor Meindert Danhof Meindert Danhof heeft op 15 november tijdens de openingsceremonie van het ‘Pharmaceutical Sciences World Congress’ de 2010 Research Achievement Award in Pharmacokinetics, Pharmacodynamics & drug Metabolism van de American Association of Pharmaceutical Scientists ontvangen. Dit is een presigieuze onderscheiding die eens per twee jaar wordt uitgereikt aan de echte toppers op dit vakgebied. Danhof is wetenschappelijk directeur van het Leiden/Amsterdam Center for Drug Research. (bron: www.science.leidenuniv.nl)

Biologiestudente Anneke Madern en rechten/politicologiestudent Sidney Richards zijn op 8 november bij het LUF in de prijzen gevallen vanwege hun academische prestaties.

Madern kreeg uit handen van alumna en Tweedekamerlid Nebahat Albayrak de LISF-prijs 2010 voor het beste verslag van een buitenlandse studiereis met subsidie uit het LUF Internationaal StudieFonds. Zij vertrok voor haar onderzoek naar ‘Biodiversiteitspatronen van Miocene zoogdieren’ naar het Neogene Old World (NOW) Lab in Finland.

In beschrijft Madern naast het verloop van haar onderzoek ook de eigenaardigheden van Finland en de problemen van werken met veel data en statistische analyse daarvan. (bron: www.science.leidenuniv.nl)

Nieuws Origin - Universiteit Leiden

3

Culinaire chemie met...

Carel ten Cate In deze rubriek gaat Origin het gesprek aan met faculteitsleden onder het genot van een heerlijk maal. Deze keer schuiven we aan bij Carel ten Cate, gedragsbioloog en de kersverse wetenschappelijk directeur van het Instituut Biologie Leiden. “Ik heb geen groot talent voor het bereiden van geweldige gerechten” ontboezemt ten Cate.

Gelukkig worden de geweldige gerechten verzorgd door de capabele koks van restaurant “Burgerzaken” in Leiden, zodat wij alle aandacht kunnen richten op een goed gesprek. En daar is hij veel beter in.

Door: Carlos de Lannoy en Arjan Kemp

4

Origin - Universiteit Leiden

‘Tinbergen’s correctie: een mooi ethisch dilemma’

Prof. dr. Carel ten Cate in zijn kantoor.

Het is half zeven ’s avonds op een koude decembeuiteindelijk trok het onderzoek me toch het meest” ravond als we binnenstappen in het drukbezochte vertelt hij. Na een studie biologie, voerde de weg naar etablissement. Buiten trekken mensen hun hoofd Cambridge voor twee postdocs, om na posities aan de nog wat dieper in hun kraag, maar binnen heerst een universiteiten van Groningen en Utrecht de leerstoel uitnodigende warmte. We nemen plaats en worden in gedragsbiologie te bekleden in Leiden. vriendelijk bediend op ons eerste biertje. “Ik De tijd aan de universi‘Internationale samenwerking is onmisbaar teit van Cambridge omkom hier graag; het is niet het simpelste of schrijft ten Cate als een voor moderne wetenschappers’ het meest luxe en het goede ervaring, die meepubliek is erg divers” hielp aan de vorming tot laat ten Cate weten. De kaart is inmiddels ter tafel wat hij geworden is. “internationale samenwerking is gekomen en de tafelgasten maken hun keus. Hoewel onmisbaar voor onderzoekers vandaag de dag”. gevogelte die dag niet op het menu staat, zal het onderwerp gedurende de avond nog regelmatig aan Verschillen in cultuur tussen universiteiten in binbod komen; korhoenders, zebravinken en zilvernen- en buitenland zijn er wel. In Engeland wordt meeuwen behoren allen tot het gevederde gezelschap minder in groepen gewerkt zoals hier vaak gebeurt. dat met regelmaat door ten Cate is ingezet voor De daarmee samenhangende hiërarchische structuur gedragsonderzoek. zoals die te vinden was in academisch Nederland, waarin één hoogleraar de scepter zwaait in zijn Loopbaan onderzoeksgroep, is nu op zijn aftocht. Een goede Hoewel eigen onderzoek momenteel op een laag pitje ontwikkeling vindt ten Cate. staat, blijft het ten Cate’s echte roeping. Dat werd Gedragsbiologie met vogels snel duidelijk na aanvang van de studie biologie in Na enige tijd heeft onze charmante serveerster haar Groningen. “Ik heb ook een tijd getwijfeld of ik misweg naar onze tafel gevonden met het voorgerecht: schien leraar op een middelbare school wilde worden,

Origin - Universiteit Leiden

5

Zebravinken.

Restaurant Burgerzaken, Breestraat Leiden.

gerookte zalm is onze eerste verwennerij, begeleid door een frisse salade.

In ten Cate’s loopbaan was de eerste rol voor gedierte weggelegd voor de kip, in neurobiologisch onderzoek: “Eigenlijk was ik van plan mij meer met neurobiologie bezig te gaan houden, waar muizen en dergelijke een hoofdrol in spelen”. Het liep anders; een gedragsbioloog bij de onderzoeksgroep werkte met korhoenders, wat ook de volgende stap werd voor ten Cate.

Korhoenders leidden weer tot de zebravink, momenteel het werkpaard(je) van de gedragsbiologie. Kort geleden maakte hij ook een bijzonder uitstapje naar onderzoeksobjecten van een ander pluimage…

Meeuwenkuikens Het onderzoek van Niko Tinbergen aan pikgedrag naar de snavelvlek van ouders door meeuwenjongen wordt beschouwd als een van de belangrijkste onderzoeken in de geschiedenis van de gedragsbiologie.

Een reden te meer om ten Cate eens meer te vragen over zijn ontdekking van de methodische fout van Tinbergen (zie Origin nr.2 2010): “Meeuwenjongen pikken naar de rode vlek op de snavels van hun ouders om ze voedsel te laten braken. Niko Tinbergen liet meeuwenjongen nepkoppen van meeuwen zien met verschillend gekleurde vlekken. Aanvankelijk liet hij de rood gevlekte bek veel vaker zien, wat ertoe leidde dat de meeuwenjongen daar minder vaak naar pikten dan naar zwarte en anders gekleurde vlekken; er volgde immers geen voedsel, was de ervaring.

Daarvoor corrigeerde Tinbergen met extra proeven, waarbij hij zwart en rood gestipte snavels even vaak liet zien. Hieruit bleek dat de rode vlek toch populairder was bij meeuwenjongen. “In sommige publicaties vermeldde hij deze correctie echter niet.”

“De reden dat ik ontdekte dat Tinbergen zijn experiment niet precies had uitgevoerd zoals hij in sommige publicaties heeft beschreven, is dat hij in eerdere publicaties wél melding maakte van zijn cor-

6

Origin - Universiteit Leiden

Prof. dr. Carel ten Cate voor het verblijf van de zebravinken.

rectie. Later bracht hij - zonder deze vermelding - zijn data iets sterker dan het was, wellicht om een betere positie te veroveren voor zijn opkomende vakgebied.

Natuurlijk was het beter geweest als hij zijn experiment had herhaald op de juiste manier, maar ik begrijp zijn handelswijze wel. Het is belangrijk om dit te zien in de context van de tijd; Tinbergen was een pionier en heeft de methoden die gebruikt worden zelf moeten uitvinden. Een mooi ethisch dilemma dus, dat ik mijn studenten ook wel eens voorleg.”

De kans dat iets dergelijks zich tegenwoordig kan voordoen schat ten Cate klein in: “Een dergelijk geval zou vandaag de dag veel sneller uitgefi lterd worden, nu elk artikel door peer-review wordt gecontroleerd.

We hebben overigens de proef zelf nog eens uitgevoerd op Schiermonnikoog met enkele studenten, zowel op de foute als de goede manier, en de resultaten daarvan kwamen gelukkig overeen met de publicaties van Tinbergen.”

De lege borden hebben inmiddels al plaats gemaakt voor het hoofdgerecht; een mooie hertenrack en malse in pancetta gerolde varkenshaas. Wij blijven nog even bij de meeuwen…

Overlast Naast een onderzoeksonderwerp voor gedragsbiologen, vervult de meeuw ook andere rollen; die van stadse druktemaker bijvoorbeeld. Een project van de gemeente Leiden waar ten Cate bij betrokken was, met als doel de onderdrukking van meeuwenoverlast liep echter op niets uit.

Het vervangen van eieren door kunsteieren was een oplossing die ten Cate onderzocht; de meeuwen blijven daardoor in de broedfase en komen nooit in de overlast bezorgende verdedigings- en zorgfasen.

Dit zou echter op de langere termijn kunnen betekenen dat de meeuwen ook naar andere locaties op zoek zouden gaan om verder te broeden waardoor het probleem zich slechts zou verplaatsen.

Het struikelblok voor dit project was een offer dat sommige deelnemers moesten maken: “een onderzoek zonder een controlegroep is niets waard…er moesten dus ook mensen bereid zijn om meeuwen ongestoord op hun dak te laten broeden.” Voor deze controle groep waren niet genoeg vrijwilligers beschikbaar. Ook het plan om sympathie voor de meeuw op te wekken met via internet te volgen live-beelden van meeuwenkuikens bracht daar geen

Origin - Universiteit Leiden

7

‘Reflectie tijdens het hardlopen kan leiden tot nieuwe inzichten’

verandering in, wat helaas het einde betekende van het project.

Verantwoordelijkheid Het opvatten van een bestuurstaak als wetenschappelijk directeur is een opvallende keus voor een gepassioneerd onderzoeker als ten Cate. Hij legt uit: “deze baan is een verantwoordelijkheid die je moet nemen; de voorkeur gaat uit naar een hoogleraar die al langer op zijn plaats zit, de tijd heeft gehad om een onderzoeksgroep te organiseren en de functie niet eerder heeft bekleed, dus dat verkort de kandidatenlijst aanzienlijk.” De ervaring die hij opdeed als onderwijsdirecteur helpt ten Cate bij het vervullen van zijn huidige taak.

Zelf had hij overigens liever nog een paar jaar gewacht; zijn onderzoeksgroep heeft zich nog niet volledig ontwikkeld. Ook de subsidieaanvragen voor nieuwe lijnen in het onderzoek zullen enige vertraging oplopen.

We praten verder onder het genot van de fraai opgemaakte desserts; kaneel-cheesecake met mandarijnijs en sinaasappel-karamelmousse met specerijencake.

Onveranderde bezigheden Naast het onderzoek en zijn nieuwe functie blijft hij betrokken met de eerstejaars biologen, onder andere door zijn medewerking aan het boekenproject, met als onderwerp het populairwetenschappelijke boek met een biologische achtergond. Het schrijven van een dergelijk boek is zeker niet zijn ambitie: “Er gaat een hoop tijd in zitten en in tegenstelling tot artikelen in wetenschappelijke magazines, telt een dergelijk boek nauwelijks mee voor je prestaties als wetenschapper.”

Natuurlijk, Ten Cate moet de inhoud van de door hem geselecteerde boeken over gedragsbiologie weten om erover te kunnen praten met de studenten. Maar ook boeken aanbevolen door docenten uit andere

8

Origin - Universiteit Leiden

Zebravinken.

vakgebieden trekken de aandacht wel eens; het werk van Richard Dawkins bijvoorbeeld, wordt door ten Cate als uitstekend beargumenteerd schrijfwerk omschreven: “Daar is Oxford (waar Dawkins studeerde) ook sterk in; goed onderbouwde discussies op het scherpst van de snede.” Op de vraag waar Leiden dan sterk in is antwoord hij met een glimlach: “inzet. Ik zie vaak dat mensen bereid zijn veel meer te doen dan waar ze voor betaald worden.”

Vrije tijd wordt ook geïnvesteerd in sport. De hardloopschoenen komen zo nu en dan de kast uit en zorgen ervoor dat ten Cate fit blijft; bestuurlijke taken die op een stoel worden uitgevoerd moeten immers met fysieke arbeid worden gecompenseerd.

Tijdens het hardlopen kijk je met andere ogen naar je vakgebied en heb je de gelegenheid tot reflectie. Het is niet zo dat die reflectie altijd over een onderzoeksprobleem gaat, maar als het zo is dan kan het soms tot een nieuw inzicht leiden.

Voor nadenken is genoeg tijd gedurende de halve marathon die ten Cate met enige regelmaat liep. Toch lonkte de uitdaging van de hele marathon ook. “Dit was iets dat ik wilde doen met mijn zoon, die ook is begonnen met hardlopen. Het moest natuurlijk ook iets bijzonders zijn en niet iets als de marathon

van Leiden of Rotterdam.” Het werd de marathon van New York, afgelopen november: “We hebben het rustig aan gedaan en deden er iets langer dan vier uur over”. Het was een geweldige ervaring.

Gelukkig Terugkijkend op alle keuzes die gemaakt zijn en alle ervaringen en kansen die langs zijn gekomen voelt ten Cate zich een gelukkig man. Op de vraag of hij zijn beroepskeuze zou willen veranderen volgt een duidelijk antwoord: “Tuurlijk niet! anders had ik hier niet gezeten.”

Restaurant Burgerzaken is inmiddels wat rustiger geworden. Ook wij maken ons op om de tafel te verlaten en de decemberkou tegemoet te treden. Nee, hoewel elk seizoen zijn charme heeft, verkiest ten Cate toch de lente boven de winter. We schudden de hand en nemen afscheid voor de deur, waarna we het voorbeeld van anderen volgen door het hoofd nog wat dieper in de kraag te trekken.

Origin - Universiteit Leiden

9

Synthese van Zwitterionische Op de celwand van pathogene (ziekteverwekkende) bacteriën treffen we naast lipide- en peptidestructuren een grote verscheidenheid aan suikerstructuren (polysacchariden) aan. Wanneer ons immuunsysteem een saccharidedeel van een pathogeen herkent, heeft dit een ontstekingsreactie tot gevolg, welke bedoeld is om de pathogeen onschadelijk te maken. Polysacchariden zijn echter weinig immunogeen en worden herkend door het aspecifieke deel van het immuunsysteem. Dit aangeboren afweermechanisme herkent alleen algemene structuurelementen en genereert geen herinneringscellen, welke nodig zijn om immuun te worden voor dergelijke pathogenen.

Daarom bestaan op saccharide gebaseerde vaccins doorgaans uit een saccharidestructuur, die aan een sterk immunogeen peptide gebonden is.

door: Alphert Christina

Zwitterionische Polysacchariden (ZPs) vormen een recentelijk ontdekte klasse van verbindingen die naast herkenning door het aspecifiek immuunsysteem (middels Toll-like receptor 2), ook herkend worden door T-helpercellen (CD4+). Deze T-helpercellen vormen een essentieel onderdeel van het adaptieve immuunsysteem, dat in vergelijking met zijn bovengenoemde aspecifieke tegenhanger een langzamere, effectievere, pathogeen specifieke respons tot gevolg heeft en herinneringscellen produceert.

Hoe? Aangeboren g Immuun reactie

Hierdoor zal een volgende blootstelling aan hetzelfde pathogeen een sterkere en specifiekere respons teweeg brengen (figuur 1).

TLR2

CD4+ T cel

O

MHC II

Antigen Presenterende Cel Antigen Presenterende

10

Origin - Universiteit Leiden

Hoe? Adaptieve Immuun reactie

Figuur 1: Zwitterionische Polysacchariden activeren zowel het aangeboren als het adaptieve afweersysteem.

suikers Derhalve zijn ZPs interessante verbindingen voor onderzoek gericht op de identificatie van nieuwe vaccinkandidaten. Bovendien kunnen zuivere fragmenten van ZPs waardevolle hulpmiddelen zijn bij de opheldering van de moleculaire details van het mechanisme, volgens welke de herkenning van ZPs door het adaptief immuunsysteem plaatsvindt.

Omdat deze fragmenten niet uit de natuur kunnen worden geïsoleerd zijn wij een studie gestart naar de synthese ervan. Als specifiek doelmolecuul hebben wij de trisaccharide repeterende eenheid van de zwitterionische polysaccharide Sp1 gekozen, afkomstig van Streptococcus pneumonia.

ZPs laten zich kenmerken door de aanwezigheid van basische amino- en zure carboxylaatgroepen. De suikermonomeren zijn in Sp1 1,2-cis (α) verbonden. Dergelijke verbindingen zijn een synthetische uitdaging, omdat er geen gebruik gemaakt kan worden van een sturende acylfunctionaliteit in een glycosyleringsreactie.

Recentelijk zijn in ons lab galacturonzuur ester lactonen geïdentificeerd als α-selectieve galactose bouwstenen.

‘Dergelijke verbindingen zijn een synthetische uitdaging’ Sp1 is een netto anionisch lineair polysaccharide waarvan de repeterende eenheid is weergegeven in figuur 2: [→3)-α-2,4,6-trideoxy-4-amino-D-GalNAc(1→4)-α-D-GalAp-(1→3)-α-D-GalAp-(1→].

Schema 1: Synthese van een trisaccharide repeterende eenheid van Zwitterionisch Polysaccharide Sp1.

Wij wilden onderzoeken of we deze vondst konden gebruiken in onze synthetische strategie. Verder hebben wij lacton nucleofiel 6 (Schema 1) aangewend om koppelingsreacties met een notoir inreactief axiaal georiënteerd 4-hydroxyl nucleofiel te omzeilen.

Figuur 2: Trisaccharide repeterende eenheid van Zwitterionische Polysaccharide Sp1.

Onze synthese begon met het converteren van lacton bouwsteen 1 naar een geschikte eindstandige bouwsteen door koppeling met dibenzyl glycerol 2 (schema 1). Hierbij werd voornamelijk het 1,2-cis product geïsoleerd. Verzeping van het lacton en bescherming

Origin - Universiteit Leiden

11

senteerde trisaccharide nog 2 trisaccharides aan te van het ontstane zuur gaven ons galacturonzuur ester wijzen welke in volgorde van residuen verschillen.

4. Het koppelen van azidolactol 5 op de equatoriaal georiënteerde hydroxylfunctionaliteit van lacton nuRecentelijk hebben we een manuscript dat de cleofiel 6 bleek inderdaad een productieve reactie. Het synthese van de 3 mogelijke trisaccharide repeteverkregen disaccharide kon direct worden gebruikt in rende eenheden beschrijft een α-selectieve gycoingestuurd voor publicatie. sylering met nucleofiel ‘herinneringscellen zijn nodig om Voorts zullen onze samen4. In dit stadium was de werkingspartners uit het assemblage compleet en immuun te worden voor dergelijke Leids Universitair Medisch werd begonnen met het pathogenen’ Centrum de activiteiten van ontschermen van trisacde gesynthetiseerde verbincharide 8. Middels dedingen bepaald worden. chloroacetylering, reductie en in situ acetylering van Het beschreven onderzoek is uitgevoerd onder azide 9 werd acetamide 10 verkregen. Hydrogenering, begeleiding van prof. Gijs van der Marel en dr. gevolgd door volledige opening van het lacton onder Jeroen Codée in de Bioorganische Synthese Groep zure condities stelden ons in staat om doelverbinding (BIOSYN) van prof. Herman Overkleeft. trisaccharide 11 te verkrijgen.

Omdat de repeterende eenheid van Sp1 bestaat uit 3 gekoppelde suikerresiduen, zijn er naast het gepre-

12

Origin - Universiteit Leiden

A poisonous world There is still one hell of a job to do for the idealistic people among us. Mankind is just walking around on earth a negligible 160,000 – 190,000 years 1, but succeeded to intoxicate the world in great detail. Among others are beer, societies, ecosystems and taking the sky as the limit, thousands of Homo sapiens-made objects are spinning around the world 2. Although the semantics of poison might be a human invention, poison itself isn’t. Mother earths’ capabilities are infinite. She gave rise to the moon 3 as a natural object polluting the earths orbit and to bacteria capable of reproducing in lakes with a naturally high arsenic concentration 4 (out of scope now is if they built them into their DNA). What is poison? Are we really surrounded by toxic compounds? Is mankind a poison to the world? Can we stop it?

Censorship and beer are poisoning societies for ages, but they are not by definition dangerous or wrong

Some people might be called harmful because according to other people they disrupt what by some is called smooth progress in for example businesses, research or politics. When we look at the explanations (box 1) of “poison” according to Oxfords’ dictionary of chemistry5 we indeed see a common ground of definitions.

Something active is disturbed by some kind of substance or particle. Dr. P. M. Chapman, working in the field of ecotoxicology, seems to agree with this definition in which relativity plays an important rule. He points out that that “we should not rely on individual tools for environmental assessments, so we should not assess environmental compartments or processes in isolation”6.

A strong cohesion with some kind of context is apparently important when talking about toxic compounds.

This seems obvious, but is it possible to trace back this obviousness in daily practice?

door: Dennis Kap

Toxicity tests The website of the RIVM (the national institute for human health and the environment) proudly tells us that the number of second generation laboratory tests on animals on toxicity can be restricted to one generation7. In the article they refer to8, it is claimed that no differences of effects were observed between first

Origin - Universiteit Leiden

13

and second generation tests. Direct effects of manmade compounds are main business in toxicity tests of the new chemicals and side effects of new drugs.

Multi-generation toxicity tests on benthic organisms however, point at alarming limitations.

new compounds that in fact are toxic9. Where due to strict rules and legislation direct health effects are required to be examined on forehand on laboratory animals, short- and long-term environmental effects are mainly analyzed at the moment compounds are sold en masse and can already be found in nature.

Determination of toxicity of metabolic products of compounds in benthic organisms might give rise to a higher need on animal tests due to an increase in compounds to be examined. On the other hand, some tests might even become unnecessary, because determined compounds are known to be devastating anyway. Fortunately, perception of this problem is increasing. Unfortunately, progress to solve related problems is reached slowly.

Toxic breath

Regionally intoxicated

Azaarenes are compounds from which a lot are toxic and some are not. Species-specific biotransformations in benthic organisms however, can give rise to

Why is it so hard to get a clean environment, while it is known how to get it? A small example might help answering this question. From 19 sources of effluents

Poison semantics 1.

Any substance that is injurious to the health of a living organism

2. A substance that prevents the activity of a catalyst 3. A substance that absorbs neutrons in a nuclear

reactor and therefore slows down the reaction

It is not always clear to see the danger

14

Origin - Universiteit Leiden

in the Rijnmond area, 4 showed to have acute toxic effects, 12 chronic toxic effects and 13 showed signs of bio-accumulation. The chemical companies, waste water treatments, paper factory, metal factory, food factories and shipyard were informed on forehand about the research. The research centre GrontmijAquasense (now called Grontmij) which conducted the research and the government hoped that possible negative results of the research would lead to voluntary action by involved companies, in change of avoidance of negative publicity. Companies however, found the research unworthy because the effects on a range of organisms might be demonstrated, direct effects on human health were not10. In a way they are right, but the attitude of not undertaking action, when meanwhile the environment is harmed, might raise at least some concern.

It is not always clear to see the danger

A poisonous earth As the government probably knows, investing in the settlement of for example pharmaceutical companies might lead to short term economical benefits, on the long run unstable companies, or companies leading to health effects might become more costly than governments could ever think of. I recommend a strong policy in which environmental and health effects might be costly but worth the investments. On the long term knowledge about how to determine the effects might give rise to a new environmental research industry the world really needs.

Literature 1. R. Denell, Palaeoanthropology: Early Homo Sapiens in China, Nature, Volume 468, 2010, Pages 512-513 2. R. Walker, C. E. Martin, Cost-effective and robust mitigation of space debris in low earth orbit, Advances in Space Research, Volume 34, 2004, Pages 1233-1240 3 . R. M. Canup, E. Asphaug, Origin of the moon in a giant impact near the end of the earth’s formation, Nature, Volume 412, 2001, Pages 708-712 4 . F. Wolfe-Simon, J. Switzer Blum et al., A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus, Science 1197258, published online 2 december 2010 5. J. Daintith (editor), A dictionary of chemistry, Oxford University Press, 5th edition, 2004 6. P. M. Chapman, Determining when contamination is pollution – Weight of evidence determinations for sediments and effluents, Environment International, Volume 33, 2007, Pages 492-501 7. A. Piersma & B. Hakkert (contact), http://www. rivm.nl/over-rivm/onderzoek/proefdieren/ oesorictlijn_proefdiergebrui.jsp, Nieuwe OESO richtlijn beperkt het gebruik van proefdieren, 1312-201 8. A. H. Piersma, E. Rorije et al. Combined retrospective analysis of 498 rat multi-generation reproductive toxicity studies: On the impact of parameters related to F1 mating and F2 offspring, Reproductive Toxicology, in press, 2010 9. P. de Voogt, E. A. J. Bleeker et al. Formation and identification of azaarene transformation products from aquatic invertebrate and algal metabolism, Journal of Chromatography B, Volume 724, 1999, Page 265-274 10. S. Kools, Minisymposium Ecotoxicological Diagnosis, L&O course Ecotoxicology and water quality (University of Amsterdam), 15-12-2010.

Origin - Universiteit Leiden

15

16

Origin - Universiteit Leiden

“Nothing is colder than chemistry” Zo stelde Amerikaans schrijfster en arts Anita Loos (1893-1981). Opvallende uitspraak, aangezien vuur en chemie onlosmakelijk verbonden lijken.

De wetenschap van stoffen en reacties begon al vroeg met het maken van vuur. Open vuur blijft een fascinerend spektakel om naar te kijken, het liefst met mensen dicht om je heen. Vooral in de koude maanden kruipt de mens bij elkaar voor een open haard, een vuurkorf, of kijkt gezamelijk naar vuurwerk. Wellicht een instinct dat nog afstamt van de eencellige-periode?

Door het oog van een microscoop bekeken, ziet men verschillende cellen samenkomen, verbindingen leggen en profi leren.

Het is dankzij chemie dat de verschillende cellen en hun bezigheden aan ons geopenbaard worden.

Dankzij chemie zien wij al het moois dat zij te bieden hebben en bovendien levert het prachtige afbeeldingen op. Niets is kouder dan chemie? Wij zeggen liever: Nothing is cooler than chemistry Het jaar 2011 staat officieel in het teken van de Chemie. De Verenigde Naties hebben het thema voor dit jaar dan ook gedoopt tot: ‘Chemie – ons leven, onze toekomst’. www.jaarvandechemie.nl

Origin - Universiteit Leiden

17

De bèta-vraagbaak Deze rubriek draait om een vraag die je aan het denken zet. Onze redactie onderzoekt deze vraag en probeert er een bevredigend antwoord op te vinden. In de vorige uitgave is uiteengezet hoe groen de aarde er in de toekomst uit komt te zien; dat wij als mensen dat zelf in de hand hebben. Het stuk eindigde met een prikkelende vraag over de toekomst van de mens. Daarom vraagt Origin zich nu af: Door: Peter Hazemeijer

Wordt gadgets in het lichaam bouwen ooit de normaalste zaak van de wereld?

Computers, telefoons, auto’s en medicijnen. Onze levens zijn haast niet meer denkbaar zonder deze voorbeelden van technologie. Veel mensen zijn voor hun leven zelfs afhankelijk van de medische wetenschap, denk aan transplantaties, pacemakers en andere levensreddende interventies. Het is wel duidelijk hoe gewend we zijn geraakt aan het gebruik van deze vernuftige uitvindingen. Maar hoever zullen we gaan? Implantaties van kunstmatige organen, ledematen of zelfs gereedschappen die we eerst niet eens hadden (gadgets), is dat wat ons in de toekomst te wachten staat?

Niet hetzelfde Mensen met een prothese weten al hoe het is. Zij lopen rond zonder een hand, arm of been en hebben in plaats daarvan een stuk plastic of metaal aan hun lijf zitten. Ze hebben hierin geen gevoel van warmte, tast of andere zintuigen, en hun prothese voelt ook niet als een deel van hun eigen lichaam zoals het

18

Origin - Universiteit Leiden

oorspronkelijk voelde. Vaak wordt dit ervaren als een gemis. De verminderde functionaliteit kan misschien in de toekomst worden opgelost, maar de zenuwnetwerken die nodig zijn voor onze normale motoriek kunnen niet zomaar vervangen worden door een kunstmatig ledemaat. Dit zijn toch wel serieuze nadelen die kleven aan het inbouwen hiervan, en het is de vraag of mensen hiervoor zullen kiezen ter vervanging van nog gezonde ledematen die nog perfect werken.

Supersoldaat Veel wetenschappelijk onderzoek wordt verricht door instanties zoals de NASA en de overheden, in een poging aan de top van hun vakgebied te blijven.

Denk hierbij ook aan zaken als spionage en oorlogvoering. Technologie die de functie van het lichaam kan verbeteren zal ongetwijfeld interessant zijn, zoals voor het maken van een supersoldaat, astronauten die langer in de ruimte kunnen blijven of infiltranten met inwendige spionageapparatuur die niet traceerbaar is. Er zullen altijd mensen te vinden zijn die

“Wordt gadgets in het lichaam bouwen ooit de normaalste zaak van de wereld? ” zich hiervoor willen lenen. En wanneer één land het doet, kunnen de andere niet achterblijven, waardoor deze hele praktijk na verloop van tijd misschien een arbeidsvoorwaarde wordt voor bijvoorbeeld het leger.

Uitvindingen die door dit soort onderzoek gedaan worden waaien uiteindelijk toch over naar de bevolking. Het internet is een bekend voorbeeld hiervan, oorspronkelijk ontwikkeld voor de Amerikaanse overheid. Als implantaties die mensen grote voordelen geven op hun werk of anderszins binnen handbereik liggen, zullen mensen achter kunnen blijven als een enkeling er wel voor kiest en zo meer geld verdient of succesvoller is?

Eigen keuze De werkelijkheid is dat de mens altijd al bezig is geweest om voorwerpen te gebruiken om in zijn behoeftes te voorzien. We hebben geen vacht, maar het dragen van kleren stelt ons in staat om grotere delen van de wereld te bevolken. We hebben geen scherpe tanden of klauwen, maar door het gebruik van wapens kunnen we toch vleeseters zijn. We zijn tegenwoordig volledig afhankelijk geworden van voorwerpen om te overleven. En zelfs inwendige toepassingen bestaan al heel lang, denk aan piercings, of borstimplantaties en spiraaltjes. Maar lang niet iedereen maakt daar gebruik van, het is een kwestie van persoonlijke smaak en keuze. Waarom zou het voor meer geavanceerde technieken in de toekomst anders zijn?

Hoever de wetenschap zal komen in moeilijk te voorspellen. De keuzes die onze nakomelingen te wachten staan op het gebied van gadgets en implantaties kunnen wellicht onze stoutste dromen te boven gaan.

Maar ze zullen zelf verantwoordelijk zijn voor hun keuze hierin, zowel voor de voordelen als de nadelen.

?

De medische wetenschap gaat alsmaar vooruit en steeds meer ziektes zijn te genezen. Ook worden mensen steeds ouder door gezondere voeding en levensstijl. Maar hoe lang zal dit zo blijven? De volgende keer zullen we onze hersens laten kraken op de vraag:

“Hoe oud kan een mens worden? ” Heb je hier zelf wel eens over gedacht? Ben je het niet eens met deze rubriek of heb je zelf een breinbreker bedacht? Laat het weten aan Origin op het volgende email-adres: bètavraagbaak@gmail.com

Origin - Universiteit Leiden

19

The Chemistry behind Fireworks Finally, it’s New Year’s Eve; the highlight of your Christmas holiday. While you’re enjoying a glass of champagne and a couple of “oliebollen” (Dutch doughnuts) with friends and family, the countdown begins. 3, 2, 1, BANG! The sounds and flashes of fireworks accompany the beginning of the New Year. But did you know all those magnificent colours and loud sounds are chemistry?

By: Nikita de Keijzer & Valery Tjoeng

We would like to start the first Origin of the year with a big bang. As 2011 is the international year of chemistry, what better spectacular topic to write about than fireworks? Dive into the colourful history of firecrackers and learn about the science behind the flashes and bangs.

2200 year history The fireworks we know today have developed over 2200 years. The use of fireworks has also changed throughout the centuries. An overview of the most important developments in the history of fireworks is displayed in the timeline.

alchemist Ge Hong described the ingredients of black powder: charcoal, sulphur and saltpetre or potassium nitrate. He observed that when this black mixture was heated in a fire, it produced a bright flame. It would even explode when it was stuffed in a bamboo shoot.

It is interesting to note that the ingredients of black powder were commonly used for culinary purposes and to treat various ailments. Hence the Chinese word for gunpowder is huǒyào ( ), meaning fire medicine. Today, the alchemist and doctor Sun Simiao is regarded by the Chinese as the father of gunpowder.

2 nd Generation fire crackers The first fire cracker About 2200 years ago, Chinese people discovered the ancient precursor of the fire cracker we know today: exploding bamboo shoots. When thrown in a hot fire, the air and juices in the green bamboo shoots heat up and expand until the pressure built up inside causes the bamboo to crack with a loud bang. The sound scared away people and animals, and the Chinese people believed they could use the exploding bamboo shoots to scare away the evil spirit Nian. Since the 5th century, firecrackers were also used to pray for happiness and prosperity by the Chinese people. Although firecrackers are not made of bamboo shoots anymore, the Chinese characters for firecrackers, (bàozhú), literally mean exploding bamboo.

Black powder It was not until the invention of black powder, also known as gunpowder, that the next generation of fire crackers were created. By 300 A.D. the Chinese

20

Origin - Universiteit Leiden

During the 9 th century, Chinese emperors of the T’ang dynasty used gunpowder to put on great firework displays for their personal entertainment. According to legend, the Chinese monk Li Tian of the city Liu Yang in Hunan Province, China, ignited a series of bamboo tubes with black powder to get rid of evil spirits. Today, Liu Yang remains the region which produces fireworks and the monk Li Tian is still honoured every year on April 18th for his invention of fire crackers.

Fireworks taking over the rest of the world Although the Chinese tried to keep the invention of black powder secret, the Arabs learned about it in the 13th century. It is said that Marco Polo brought fireworks to Italy around the same time. The Italians advanced the development of firecrackers and into aerial shells. Around the 1830s, they were also the first to add metallic salts and chlorinated powders to create other colours (see Table 1) than the orange, gold and silver that were the only possibilities until then.

This added to the increasing popularity of fireworks in celebrations in countries like Germany and the United Kingdom. Since 1777, fireworks play an important part in the American Independence Day.

Fireworks festivals around the world The Netherlands

Today, fireworks and pyrotechnics often play an important role in major celebrations around the world (see Box 1), including our Scheveningen International Fireworks Festival. The pyrotechnics industry is a multimillion business. In 2009, € 65 million was spent on fireworks in just the Netherlands. Unfortunately, incautious playing with fireworks also resulted in many injuries. Read on to learn about the exciting chemistry behind all the sparkles and bangs.

Colour

Compound

Strontium salts, lithium salts: Lithium carbonate, Li2CO3 = red

Japan The first fireworks festival in Japan was held in 1733. During the summer in Japan, fireworks festivals ( hanabi taikai) are held nearly every day someplace in the country. The largest display uses between 100000 and 120000 rounds and can attract more than 800,000 spectators.

Wavelength (nm)

Red

Every year at the end of August, the coastal town Scheveningen is the decor of the International Fireworks Festival. 3 Days long, fireworks will be set off from the Pier by 5 competing countries.

652

Strontium carbonate, SrCO3 =

India North and South Indians throughout the world celebrate with fireworks as part of their popular “festival of lights” (Diwali) in Oct.-Nov. every year.

bright red

Singapore Orange

Calcium salts:

668

Calcium chloride, CaCl2 Yellow

Sodium salts:

610-621

sodium chloride, NaCl

United Kingdom

Barium compounds + chlorine Green

producer:

During the annual National Days celebration, local and foreign teams launch displays on different nights. The annual festival has grown in magnitude, from 4000 rounds used in 2004, to over 9100 in 2006.

589

Barium chloride, BaCl2

November 5th is Guy Fawkes Night, the celebration of the foiling of the Gunpowder Plot on November 5th 1605, an attempt to kill King James I.

Copper compounds + chlorine Blue

producer:

505-535

United States of America

420-460

Fireworks have accompanied Independence Day (July 4th) since its first celebration 1777.

Today, Disneyland uses fireworks in their shows.

Copper(I) chloride, CuCl Purple

Mixture of strontium (red) and copper (blue) compounds

Silver

Aluminium, titanium, or magnesium

Box 1 - Fireworks Festivals Around the World

Table 1 - Selection of compounds producing colours in fireworks

Origin - Universiteit Leiden

21

220-200 B.C. The Chinese used exploding green bamboo shoots as the ‘firecrackers’.

420-581 A.D. Firecrackers used to pray for happiness and prosperity.

300 A.D. Black powder first described

by Ge Hong.

Figure 1 - Timeline History of Fireworks

13th Century Arabs learn about fireworks from the Chinese.

5th Century First ‘Hundred Break’ firecrackers produced.

Firecrackers strung together by a string.

Grey body radiation The 2nd generation fi recrackers mentioned above were the fi rst kind of fi reworks in which colour played an important role. This colour was produced by grey body radiation. When a solid body, for example a piece of metal, is heated and reaches a certain temperature, it will start to glow much like the pieces of charcoal in your barbeque. The colour of the light is dependent on the temperatures reached in the flame. The spectrum for this type of radiation ranges from infrared, to red, orange, yellow, white and blue.

However, the temperatures necessary for producing blue light cannot be accomplished in a pyrotechnic composition. This way of producing light is therefore limited to only four colours. In modern day fi reworks the colours are often produced by a different procedure, as described below.

Atomic excitation Most fi reworks used nowadays don’t produce their light by grey body radiation, but by burning different compounds that produce coloured light, thus using the different properties of atoms of a certain element.

This has the advantage that a wider range of colours can be produced, depending on the chemicals available. The more detailed mechanism is described in the next part of this section.

On a more scientific scale, the mechanism is as follows: an atom is composed of a core, which contains protons and neutrons, surrounded by an electron cloud. As the protons are positively and the electrons negatively charged, the electrons are attracted to the core but repel each other. Due to these electromagne-

22

Origin - Universiteit Leiden

17th Century Settlers brought fireworks to the Americas to scare off the natives and for entertainment.

1292 Marco Polo sent fireworks to Italy.

1830’s Italians develop more colours for use in fireworks.

18th Century Italians advanced development aerial shells.

tic forces, the electrons farthest away from the core are in a higher state of energy than the ones near the core.

The different possible energy states an electron can be in are called “orbitals”. In an atom, the orbitals closest to the core will be occupied fi rst as they are in a low-energy state. When energy, for instance heat, is added, an atom can be excited. This means that the outer electron is in a higher energy state now. It will fall back to the lowest possible energy state (the unoccupied orbital closest to the core) releasing the energy as a photon (also called a light particle). The amount of energy contained in this photon determines the wavelength of the light by the formula: λ= E , in which c is the speed of light, h is Planck’s constant, E is the energy of the photon and c is the wavelength. The colour of the light is dependent on this wavelength. Our eyes perceive different wavelengths as different colours, so by choosing the atom or molecule that releases a certain amount of energy after excitation, colours can be set. Unlike grey body radiation, this method produces a discontinuous spectrum.

Composition The emitting of light by random elements will not proceed on its own. To provide energy for these reactions to occur and to make a piece of fi rework explode or to propel it into the air, a lot of energy is needed. This energy is produced by an electron transfer reaction, also called an oxidation-reduction reaction. The details of these reactions will be mentioned when energy providing compounds are discussed. In

Figure 3,4 31st International Fireworks Festival 2004 Disney uses compressed air and electrical timers to set off ďŹ reworks for greater accuracy and timing.

order for these reactions to proceed, fi reworks must contain an oxidizing- and a reducing agent.

Something else to be taken into consideration when producing fi reworks is the activation energy.

Reactions that should proceed according to the laws of thermodynamics (see subsequent paragraph), do not always start spontaneously at the outside temperature. To make the reaction take off, energy in the form of heat must be added. This is why, for example, a match is needed to set fi reworks off. When a portion of the molecules present in the mixture are reacting, they generate more heat which in turn speeds up the reaction by activating the molecules that were not yet reacting. The speed of the reaction is dependent on the activation energy and directly proportional to it. When a mixture with a low activation energy is used as electron transfer reactant, measures have to be taken to slow the reaction rate down. Otherwise it could ignite itself by a tiny amount of friction, a barely perceptible spark or a small shock. This is why sitting down with a left-over fi recracker in the back pocket of your trousers could do severe damage. To slow the reaction rate down and make the reaction energy higher an inert compound is added. Tom summarise: a piece of fi rework contains fuel, an oxidizing agent, a light emitting element and sometimes an inert compound.

Mechanics In addition to the chemical aspects, there are some mechanical properties to fi reworks which will be explained in this article. The mixture of chemicals for the different reactions is located in a tube normally made out of cardboard. This tube is plugged with a

Scheveningen 2010 Photo: Shardul Paricharak

clay disk at one or both ends, depending on the type.

Rockets only have a solid plug on the top side so the gas produced by the chemical reactions can exit through the bottom, thereby propelling the rockets into the air before exploding, whereas fi recrackers, designed for explosion, are plugged with clay on both ends. The end without a clay plug is usually sealed with a paper cap. Fountains are usually tubes with a clay plugged bottom put on a wooden base; these are also sealed with paper on the upper side. The fuse, necessary for ignition, is inserted into the tube near the clay plug.

Energy providing compounds Electron-transfer reactions were mentioned in a previous paragraph. In this type of reaction, a fuel, also called a reductant, donates electrons to another compound, called an oxidiser. The latter usually contains a lot of oxygen; perchlorates are often employed for electron accepting in fi reworks.

The best known high-energy compound for use in fi reworks is of course black powder, as stated earlier. However, other mixtures can be used as well to provide energy for the excitation of an atom and to produce a nice explosion. Depending on the requirements for a specific type of rocket or cracker, a fuel and oxidiser can be chosen. Aluminium, sulphur and red gum are often used as electron donor.

Aluminium is chosen for its bright flame, sulphur because it lowers the ignition temperature of the mixture, and red gum, an organic compound, because it works as a binder. Popular oxidisers are potassium perchlorate, because it’s quite stable, ammonium

Origin - Universiteit Leiden

23

Facts and figures • • • •

Figure 1 - A cross-section of a whistling device for illustrating the mechanical parts of fireworks

Sales fireworks in Netherlands 2009: € 65 million.

Import: 12.000 tonnes legal fireworks Import: 1.500 tonnes illegal fireworks Dec. 24th 2009 - Jan. 3rd 2010: 770 injured people treated at emergency rooms in hospitals - 19% eye injury - 22% injury to hands - 17% injury to fingers - 40% burns

Image: courtesy of www.skylighter.com

perchlorate for its slow reaction rates, and saltpetre, the oxidiser in black powder.

Smoke and sound In most types of modern day fireworks like cakes, rockets and ground spinners, sounds and smoke are side-effects of the explosive and light producing reactions. However, in some cases, smoke or sound are of importance. Firecrackers, smoke grenades and small whistling rockets are some examples of this. The loud bangs by firecrackers are produced by putting the reducing- and oxidising agent in a sealed solid tube made out of thick cardboard. When the electron transfer reaction occurs, a gas is formed, thus making the tube explode under the pressure with a loud bang. The other sound effect, the whistling, is often produced by a mixture of potassium benzoate (fuel) and potassium perchlorate (oxidiser) in a 27:71 ratio, as is experimentally determined. This mixture is also confined to a small airtight cardboard tube to maximise the effect.

Smoke is created when an organic compound burns incompletely or when small (in the range of 10 micrometre to 1 nanometre) liquid or solid particles are dispersed through the air. By vaporising a compound and bringing it into contact with cold air, the compound condensates and smoke is created. A popular way to make white smoke is to react zinc with a chlorinated organic molecule. Coloured smokes can be made adding vaporisable dye to a pyrotechnic mixture with a low reaction temperature, to prohibit decomposition of the dye.

24

Origin - Universiteit Leiden

Summary Fireworks have a history spanning 2200 years.

They evolved from exploding bamboo shoots to the pyrotechnic masterpieces they are today. During their evolution, gunpowder was added for more explosive power, their sound amplified, the colour range expanded and coloured smoke added for even more amazing effects. Though fireworks were invented in China it is now used everywhere around the world.

Today a whole industry is dedicated to the development of fireworks so that we can enjoy them in more shapes and colours. Fireworks will continue to spark up the lives of the generations to come.

References: Conkling, J.A. 1985. Chemistry of pyrotechnicsbasic principles and theory. Marcel Dekker, INC., New York, 183 p.

Wang, L. 1947. The Invention and Use of Gunpowder and Firearms in China. Isis 37.

Dotz, W. et. al. 2000. Firecrackers: The Art and History. Ten Speed Press, 144 p. http://www.pyrouniverse.com/ http://cc.oulu.fi/~kempmp/colours.html http://www.skylighter.com/

Tinbergen Lecture: Nov. 12, 2010. Leiden, The Netherlands.

Implications of Humankind’s Deep History of Cooperative Child-rearing If you would believe most scientists, men play the lead in evolution, since it are the men that dispute for the other sex and have the drive to spread their DNA to as many partners as possible. Women are predominantly illustrated as the passive sex in evolution. Anthropologist and feminist Sarah B. Hrdy investigated the phenomenon motherhood in several species, including Homo sapiens and places this in an evolutionary perspective.

Prof. dr. Sarah B. Hrdy during the Niko Door: Sharina Chander & Lena Budko

Tinbergen lecture about monkies, mothers and humans.

Sarah B. Hrdy is a professor in the Department of Anthropology at the University of California, Davis.

Her research into human evolution led her to the study of primates, starting with the behavior of the Hamuman Langurs in India. Since then, Hrdy studies other primates as well to develop theories that contribute to the investigation of human socio-biology and evolution. Despite a shortage of vowels, she has written half a dozen books on the subject of motherhood in humans and other primates. In the Tinbergen lecture the focus was on the evolution of child rearing and child care by several primate species including humans. In more detail, it was about the compromises that a (primate) mother has to deal with in order to raise her children, about the development of communal child rearing in primate communities and about the evolution of the need for a societal safety net for the (primate) mother in child rearing.

Allomothers Sarah B. Hrdy is very interested in the phenomenon of allomothering in respect to socio-biology and evolution. Sarah investigated this by following the Efe population. The Efe are a group of hunthergather people living in the Ituri Rainforest of the Democratic Republic of Congo. Sarah found that the human Efe babies are raised by allomothers for 60 % of the daytime. The more allomothers per baby, the higher the survival rate at age 3 of the human Efe baby. This phenomenon, called allomothers, is strikingly higher in human babies than in the babies of other primates. In chimpanzees for example, only the mother takes care of the baby. Moreover, humans let other males handle their babies even when those males are not the father of the baby! This is unthinkable in other primate societies, as most primate males will kill babies that are not their own to be more successful in mating with the mother. This

Origin - Universiteit Leiden

25

world is upside down in humans, imagine!

Since we, humans, are not as possessive for our own babies after Humans let other males handle their birth, it is normal that already early babies even when those males are not the from birth on, the father of the baby! baby is handled by the father, grandmother and even people that are not directly related to us. We allow other people to touch our vulnerable babies, even other males!

And there are more social evolutionary differences between chimpanzees and humans. Human babies remain nutritionally dependent of their mother for 18 years, this period Prof. dr. Sarah B. Hrdy during the Niko Tinbergen lecture. of nutritionally dependence is far longer relative to chimpanzee babies. been positively selected by evolution. From several The evolution of: Helping a fellow-creature studies in different species it is known that coopeHow can this helping be evolved? As it is known rative breeding is linked to periods of unpredictable from the Darwinism’s thrust that organisms have resources. Cooperative breeding is part of social to be self-caring since only the fittest will survive. sharing behavior. Allomothering offers an advantage Moreover, there has been suggested that humans posfor the hominine baby in protection and the secuses so called ‘selfish genes’. According to Hamilton’s rity of getting enough nutrition. The more different rule, helping can evolve when the cost to alloallomothers, the more likely the baby will survive. parenting is lower than the benefit for the infant. In The higher the social capacity of hominids, the addition the helping can evolve when the relatedness more sympathy between hominines and the higher of the allo-parent with baby is closer. Humans are the helpfulness and the more likeliness the species naturally far more eager to share, doing so spontanesurvives. So, the novel selection pressures were as ously and voluntarily than chimpanzees. In chimfollowing: perspective taking and mind reading. panzee societies, altered sharing behavior has been Human babies size each other up. Allomothering in seen that is more like begging and tolerated theft hominines leads to the improvement of social skills than real gift-giving. In our species this behavior has like the capacity to empathise and imitate emotions

26

Origin - Universiteit Leiden

and faces. Coordinating behavior and the fact that hominines were given the behavior to achieve a common goal makes that we are able to coordinate and are living today, together in civilizations.

However, how useful is a capacity of empathy these days as there is no selection pressure anymore to favour them? Nowadays there is no need for caretakers anymore, the kid will survive anyway.

Children today routinely survive in contrast to hominines who were living during the Pleistocene were totally dependent of a large safety net of maternal caretakers whom provided them in food and security.

Child survival has been decoupled from caretakers nowadays. Imagine the world in 10.000 years, will humans still have the traits that we think of that make us human today?

Imagine the world in 10.000 years, will humans still have the traits that we think of that make us human today?

Prof. dr. Sarah Blaffer Hrdy after the lecture, together with the dean of the faculty of science, prof. dr. Sjoerd Verduyn Lunel and with dr. Tijs Goldschmidt, the first speaker in the Niko Tinbergen lecture series. Goldschmidt spoke in 2003, about the role of left and right in the evolution of golden plovers, snales, fishes and humans. At that time the lecture was named the Stephen J. Gould lecture, after the famous paleontologist and science popularizer. In 2004, however, the next speaker Richard Dawkins refused to give a lecture in honor of his – in his eyes controversial – colleague Gould. The organizers then decided to rename the lecture series into the Tinbergen lecture, honoring the Nobel Prize winner Niko Tinbergen, who did much of his rewarded work on animal behavior while working in Leiden. In order to avoid any confusion with Niko’s brother – the economist and fellow Nobel Prize laureate Jan Tinbergen – it ultimately became the Niko Tinbergen lecture.

Origin - Universiteit Leiden

27

Werp een blik op je toekomst

Carrière-avond 2010 BFW Op 8 november was het zover; de tweejaarlijkse carrièreavond georganiseerd door L.P.S.V. „Aesculapius” voor de studenten Bio-farmaceutische Wetenschappen. Het is een avond die gericht is op het duidelijk maken van alle mogelijke carrièreperspectieven van deze studie. Tijdens de bachelor- en masteropleiding van BFW kom je erachter dat deze studie een brede opleidingsperspectief heeft. Dit kan voordelig uitpakken, maar het maakt de keuzes ook wat moeilijker. Om een idee te krijgen van de vele mogelijkheden, kwamen er afgestudeerde BFW-ers langs om te vertellen over carrière, waar ze terecht zijn gekomen en hoe. En daarom was het thema van deze avond ook ‘Werp een blik op je toekomst’. Gedurende deze avond waren er verschillende workshops te volgen, rondloop bij standjes van farmaceutische bedrijven en interessante praatjes van alumni. Al om al een goede gelegenheid voor studenten om te beginnen met netwerken. Voor wie de avond hebben gemist, volgt hier een mooie beschrijving!

Door: Sharina Chander, Rachel Elands en Valery Tjoeng Foto’s: Sharina Chander & L.P.S.V. „Aesculapius”

‘Jonge mensen overschatten hun eigen kwaliteiten’ 28

Origin - Universiteit Leiden

De avond begon laat in de middag met workshops. De workshop solliciteren, verzorgd door Qompas, was een leuk begin van de avond. De collegezaal was goed gevuld met enthousiaste studenten en er werd ons door de spreker gelijk gevraagd om een lijst te maken van onze competenties. Er volgde een beschrijving van alle stappen die gevolgd worden van het beginnen met solliciteren naar het krijgen van de baan. Een opmerking die bij de meeste studenten verbazing opriep en daarom ook is blijven hangen, is toch wel dat een CV blijkbaar veel belangrijker is dan je motivatie. Een goede aansluiting bij de CV-check die je later op de avond ook nog kon doen.

PharmaStep verzorgde de workshop “Drijfveren”, waarbij we leerden dat wat een persoon van zichzelf laat zien letterlijk slechts het topje van de ijsberg is.

De innerlijke motivaties kunnen volgens de theorie van Dr. Clarence W. Graves herleid worden naar zeven eigenschappen met een corresponderende kleur die weer symbool staan voor een bepaalde fase van iemands leven. Wanneer je weet welke kleuren je kenmerken, kan je beter je innerlijke drijfveren identificeren. Dit is een hulpmiddel om een betere carrièrekeuze te maken.

Na intensief workshoppen was het tijd voor het diner.

Toch wel iets dat je niet vaak tegenkomt; een gevulde gepofte aardappel. Een lekker en origineel verzorgde maaltijd die bij een aantal studenten goed op zijn plek viel. Iedereen die klaar was met eten kreeg de gelegenheid om bij standjes van farmaceutische bedrijven rond te lopen en hier kon je dus ook de CVcheck doen. Vervolgens begonnen de sprekersronden waarbij studenten ook weer de keuze hadden om naar de alumni te gaan van hun interesse.

Scheikundedocent - Vincent Renken Het publiek werd door scheikundedocent Vincent Renken gevraagd redenen te geven waarom men geen docent zou willen worden. Eén voor één behandelde hij de punten op het bord en gaf tegenargumenten door middel van grappige anekdotes uit zijn leven als docent. Het publiek ging heen naar de volgende sprekersronde met een nieuwe kijk op het beroep docent.

‘Waarom zou je geen docent worden?’

Consultant & interim manager - Dr. Bert Tuk, TCIM B.V. Dr. Bert Tuk wenst dat hij een boek had waarin stond hoe hij dingen na zijn studietijd moest aanpakken.

Hij legde uit dat jonge mensen hun eigen capaciteiten vaak erg overschatten. Tijdens je loopbaan kom je erachter dat de scores over je kwaliteiten die je jezelf in het verleden had gegeven, je ernstig naar beneden moet bijstellen. Maar als je eenmaal weet wie je bent en wat je kan, zal dat je erg helpen bij het vinden van een geschikte baan.

Clinical Research Associate (CRA) - Jenina Wieringa - Oost en Rianne Oudshoor Het leven van een CRA is volgens Jenina WieringaOost erg afwisselend en je bent zowel bezig op het kantoor als drie dagen per week aan het forenzen.

Een CRA draagt verantwoording voor een Clinical Trial project. Voordeel van deze branche is dat als je toch iets anders wilt na een aantal drukke jaren je makkelijk naar een andere functie kan worden omgeschoold. Belangrijke vaardigheden voor het werken in deze branche zijn een goede communicatie en organisatorische vaardigheden, de Engelse taal beheren en een rijbewijs.

Origin - Universiteit Leiden

29

Rayon Manager - Merijn Doop, Chiesi Pharmaceuticals B.V.

Longarts - Ben Tomlow, AIOS Longafdeling MC Alkmaar

Artsbezoeker Merijn Doop bezoekt, zoals de naam al zegt, artsen om de producten van zijn werkgever aan te prijzen en om de klantenrelatie in stand te houden.

Hij werkt hard om zijn quota’s te halen, maar door de flexibele tijdsindeling blijft zijn werk afwisselend.

Zijn tip: vooral goed gebruik te maken van je persoonlijk netwerk en van online zakelijke netwerken zoals LinkedIn bij het solliciteren naar een baan. Zo kun je jezelf ook in de kijker spelen bij werving- en selectiebureaus.

Toch wel opvallend dat als je BFW hebt gestudeerd in een carrière als Arts In Opleiding (AIOS) op de longafdeling rolt. Na uitgeloot te zijn voor geneeskunde, kiezen vele studenten voor BFW, niet meer zo snel terugkijkend naar geneeskunde. Ben Tomlow vertelde dat het mogelijk is om met elke bachelortitel van de universiteit in het derdejaar van geneeskunde in te stromen, mits je de toelatingsexamens succesvol hebt afgelegd. Volgens hem leer je het meest van de co-schappen, de praktijk dus.

Promovendus - Drs. Michelle Janssens, Division of Drug Delivery & Targeting, LACDR

Na de presentaties van alle alumni werd de avond afgesloten met een borrel in de Science Club, die tot laat doorging.

Het was een leerzame en gezellige avond voor alle aanwezige studenten. Vele hebben nu een beter inzicht in hun toekomstmogelijkheden, waarmee het doel van de avond was bereikt. Zoals gezegd ze hebben een blik kunnen werpen in hun toekomst en hopelijk tot de volgende carrièreavond.

Na je Master-opleiding kan je gaan promoveren.

Volgens Drs. Michelle Janssens, is dit voor echte doorzetters een goede aanvulling en vervolg op je studie en biedt het een goede basis voor een carrière in het bedrijfsleven of universiteit. Tijdens deze 4-jarige periode leer je in teamverband te werken en creatief problemen op te lossen. Naast onderzoek doen en artikelen schrijven houden AIO’s zich ook bezig met onderwijstaken zoals het assisteren bij practica en colleges.

‘Een CV is veel belangrijker dan je motivatie’

30

Origin - Universiteit Leiden

Agenda datum

datum

Bdsff Ldsf

Bdsff Ldsf

datum Bdsff Ldsf

Agenda Promoties/Oratie 26 januari 13:45 uur in het Academiegebouw Promovendus: hr. P.K. Wawrzyniak Promotor: Prof.Dr. H.J.M. de Groot

27 januari 16:15 uur in het Academiegebouw Promovendus: hr. B.A. SlĂźtter Promotoren: Prof.Dr. W. Jiskoot

Prof.Dr. J.A. Bouwstra

Promoties Origin - Universiteit Leiden

31