Page 1

Opleidingen Bio-Farmaceutische Wetenschappen | Biologie | LST | MST

Wordt de moeder overbodig?

INNOVATIE

september 2016  jaargang 12

#1

Interview met Auke-Florian Hiemstra, de dierenexpert van Willem Wever!

Culinaire Chemie met Gregory Schneider


NIEUWS

2  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Maxim Allaart benoemd als nieuwe assessor faculteitsbestuur Het College van Bestuur van de Universiteit Leiden heeft Maxim Allaart, studente LST, benoemd tot assessor van het faculteitbestuur van de faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen, voor collegejaar 2016-2017. De assessor is het student-lid van het faculteitsbestuur en zorgt voor het dagelijks bestuur van alles wat met studenten te maken heeft binnen de faculteit. Maxim, heel veel succes gewenst met deze functie het komende jaar!

Fred Janssen benoemd tot hoogleraar Didactiek van de natuurwetenschappen Dr. ir. Fred Janssen is met ingang van 1 september 2016 benoemd tot hoogleraar Didactiek van de natuurwetenschappen bij het ICLON. Hij is in Utrecht gepromoveerd op zijn proefschrift 'Learning Biology by Designing: Exemplified and Tested for Immunology'. Sinds 1999 heeft hij gewerkt als docent, educator en onderzoeker in de biologie bij het ICLON.

Veni-beurzen voor 19 jonge Leidse onderzoekers

Studenten op bezoek bij Chinese Silicon Valley

Negentien pas gepromoveerde onderzoekers van de Universiteit Leiden ontvangen een Veni-beurs van maximaal 250.000 euro. Wetenschaps­f inancier NWO kent in deze financieringsronde in totaal 158 Veni-beurzen toe; de Universiteit Leiden heeft daarvan een aandeel van 12 procent.

Vier Leidse studenten namen in juli deel aan het internationale programma ‘Seeds for the Future’ bij telecomgigant Huawei in China. De informatica, wis- en natuurkunde studenten volgden in de eerste week een cursus Chinese taal en cultuur in Beijing. Daarna kreeg de groep college en werkten ze aan een case study op het hoofdkwartier van Huawei in Shenzen, oftewel de Chinese Silicon Valley. Hier leerden ze over de nieuwste telecomontwikkelingen, maar ook over het reilen en zeilen bij een groot bedrijf. Voor de vier studenten een geslaagde trip, waarbij ze niet alleen nuttige vakkennis hebben opgedaan, maar ook het werkelijke China hebben leren kennen. Joris Carmiggelt, Lars Suanet, Lars Koekenbier en Erik de Vos (onder)


INHOUD #1

Universiteit Leiden 

3

1: Welcome to your future? 4 part 2: The age of information retrieval 6 Instituten: IBL 8 Studentenartikel: iGEM: E. colonizer: starting a garden on Mars! 10 Studentenartikel: Minder weten is meer meten 12 interview met Auke-Florian Hiemstra 14 Centrefold: Mimicry: Fakes & frauds 16 The art of Mimicry: Fakes & fraud 18 De verwerking van de realiteit 19 Culinaire Chemie: met Gregory Schneider 20 bètavraagbaak Worden moeders overbodig? 24 Uit den ouden Doosch: Water 26 Fotoreportage: museumnacht 28 Book review: Solaris 30 agenda colofon volgend nummer 31 special part

SPECIAL INNOVATION:

The age of information retrieval 6 With the creation of Google Glass and the more recent Microsoft HoloLens, the mixing of reality and Virtual Reality, also known as Augmented Reality (AR), has entered the mainstream consciousness. We’ll be able to look up any information the Internet has to provide, without even grabbing our cell phone anymore.

Studentenartikel - iGEM 8 Exploring Mars is hotter than ever. We’ve been craving for our neighbouring planet for many years – and now the waiting is finally over. However, living on Mars won’t be easy. Growing edible crops on Mars may be problematic, unless you take the bacteria made by our own Leiden students with you.

Centrefold – Mimicry 16 Fakes & frauds, Nature’s Remarkable Innovations

Even voorstellen Een nieuw jaar, een nieuwe start! Zo ook voor mij. Mijn naam is Charlotte van ’t Westende en dit jaar neem ik het Origin hoofdredacteurschap van Lisette over. Nog maar een jaar geleden zat ik bij de eerste vergadering van de Origin en sindsdien is mijn enthousiasme erover alleen maar toegenomen. De gezellige redactie, de vrijheid om over onderwerpen te schrijven die ik leuk vind en het ontwikkelen van mijn manier van schrijven hebben me het afgelopen jaar veel goeds gebracht! Naast de nieuwe start van het hoofdredacteurschap, begin ik dit jaar ook met de masters Neurosciences en Philosophy of Neuro Science aan de Vrije Universiteit van Amsterdam. Inderdaad, ik studeer dus eigenlijk niet meer aan de Universiteit Leiden. Ik heb hier vorig jaar mijn bachelor Life, Science and Technology afgerond en ben altijd met veel plezier student geweest aan de Universiteit Leiden en TU Delft. Aangezien ik in Leiden blijf wonen en de Origin veel te leuk vind om op te zeggen, heb ik besloten om op deze manier toch nog verbonden te blijven aan de Universiteit Leiden. Dan nog een korte introductie op het thema: innovatie. Is dat niet waar het allemaal om draait op de universiteit? Het onderzoek, de colleges, de practica... Uiteindelijk heeft het allemaal hetzelfde doel: om innovatie te initiëren. Wat mij betreft een prachtig eerste thema met ontzettend veel leuke onderwerpen, van kunstmatige intelligentie tot bacteriën op Mars! Veel leesplezier!

Charlotte van ’t Westende Hoofdredacteur Origin Master student Neurosciences (VU) and Philosophy of Neuro Science (VU)


SPECIAL

4  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

I remember one of the first books I read. It was a book on learning how to read, when I was 8 years old. The sentences and the story were very simple, but nevertheless, the book made a huge impression on me, which I can still remember today. The story in this book was about what the world would look like in 2020, 18 years from then. The pictures in the book were of people in futuristic clothes, flying in the air on flying machines and interacting with intelligent robots. In the book, life seemed very easy and effortless with robots doing the dishes, cleaning your room and playing games with you. But it went a step further: besides the useful jobs robots did for humans, they even were their friends with which they could have good conversations and who would give them a nice hug if things were not going well. The robots had emotions.

A change in perspective

Of course, this book did not come out of nowhere. For me it was the first time I read about futuristic ideas with robots and other intelligent machines, but since the invention of the computer in the period after World War II, books about what our future would look like were popping out as weed on fertile soil. In particular, when the

Auteur: Charlotte van ‘t Westende Master student Neuro­ science (VU) and Philosophy of Neuro Science (VU)

company Intel released the Intel 8080, a “computer on a chip”, in 1974, computer technology became more popular1. From then on, names such as Bill Gates and Steve Jobs became famous and the new generation was inspired by all the possibilities that came with the invention of new technologies. Movies about young geniuses like Mark Zuckerberg who got rich by inventing Facebook behind his computer in his small dorm room became extremely popular, and being seen as a geek was not that bad anymore. In just a couple of years, the world changed its perspective, in which the ideas of robots and flying machines became more and more likely.

Intelligent creatures

As the little 8 year old girl I was, I really wanted a robot friend like the one in the book. I did not think about questions like if the robots had real emotions - I just assumed they had. But now, my view on this subject has changed. Robots are mechanical, and the emotions they show could be ‘fake’. This immediately raises a lot of questions. When are emotions ‘fake’? And we all are built up of small, non-intelligent 1

Intel (April 15, 1974). “From CPU to software, the 8080 Microcomputer is here”. Electronic News (New York: Fairchild Publications). pp. 4445. Electronic Newswas a weekly trade newspaper. The same advertisement appeared in the May 2, 1974 issue of Electronicsmagazine.

parts, namely atoms, so doesn’t this imply that we are mechanical too? Our mind is an emergent property of the neurons in our brain, like an anthill is an emergent property of the collaboration of ants. Though, most of us see ourselves as intelligent and do not see the anthill as intelligent. What causes the difference? Where do mechanics stop, and intelligence begin? A famous attempt to define intelligence

Our mind is an emergent property of the neurons in our brain, like an anthill is an emergent property of the collaboration of ants. Though, most of us see ourselves as intelligent and do not see the anthill as intelligent. What causes the difference? Where does mechanics stop, and intelligence begin?


INNOVATIE

is the Turing test. The Turing test is an experiment described by Alan Turing in 1950 to test a machine’s ability to exhibit intelligent behavior equivalent to, or indistinguishable from, that of a human2. In short, the experiment is as follows: there is one evaluator outside a room. Inside the room, there is a machine and a human. The evaluator communicates, limited to a textonly channel, with the machine and the human, but the evaluator does not know whether he is communicating with the human or the machine. If the evaluator cannot reliably tell the machine from the human, the machine is said to have passed the test. In this test, intelligence is defined according to human behavior. This is the pitfall of this test, because the perception of us humans is limited to our senses and the wiring of our brain. Intelligence can reach further than our way of thinking and it could be possible that there are other kinds of intelligence in the universe (for more on this subject in Dutch, see page 19).

Universiteit Leiden 

is hard to predict how the future will look like. For example, Moore’s law, named after Intel co-founder Gordon E. Moore, is the observation that the number of transistors in a dense integrated circuit doubles approximately every two years. Even though this was the case from 1975 until around 2012, Gordon Moore in 2015 foresaw that the rate of progress would reach saturation4. Ray Kurzweil is a big supporter of the technological singularity. Technological singularity is the faith that Moore’s law also applies to the speed of development of science and technology. This would mean that technological progress grows exponentially, and this would cause singularity in the future. Since 1990, Kurzweil has made 147 predictions about

How fast is development in artificial intelligence going?

A good definition of intelligence on which everyone agrees is missing, but this does not mean that there is no development in the artificial intelligent field. New inventions are passing by our newsfeed on daily basis. Who had imagined a few years ago that there would be a Google Self-Driving Car (figure 1), which already has driven 1.5 million miles3? Or that those flying machines, now named drones, from elementary schoolbooks would become reality? Augmented and virtual reality have also gone through a major growth spurt recently, and it is likely that these technologies will not only change the future of gaming, but also the future of our daily lives (see part 2).Theories about how fast the development will go are rising, but it

2

3

Turing, Alan (October 1950), “Computing Ma­ chinery and Intelligence”, Mind LIX (236): 433460, doi:10.1093/mind/LIX.236.433, ISSN 00264423, retrieved 2008-08-18 Google Self-Driving Car Project. https://www. google.com/selfdrivingcar/

figure 1 technology, of which 127 turned out to be correct5. For example, Kurzweil predicted in 1999 (the year in which the first full internet service on mobile phones was introduced6) that in 2009, people could talk to their computer to give commands, computers could recognize their owners face from a picture and that most books would be read on screens rather than on paper7.

4

5

6

7

Moore, Gordon (March 30, 2015). Gordon Moore: The Man Whose Name Means Progress, The visionary engineer reflects on 50 years of Moore’s Law. IEEE Spectrum. Interview with Rachel Court­ land. Special Report: 50 Years of Moore’s Law. Dominic Basulto. Why Ray Kurzweil’s Predictions Are Right 86% of the time. http://bigthink.com/ endless-innovation/why-ray-kurzweils-predic­ tions-are-right-86-of-the-time The History of Mobile Phones. Wikipedia. https:// en.wikipedia.org/wiki/History_of_mobile_phones Kurzweil, Ray (January 1, 1999). The Age of Spiri­ tual Machines: When Computers Exceed Human

Who had imagined a few years ago that there would be a Google Self-Driving Car, which already has driven 1.5 million miles? Cool new inventions

Although Kurzweil seems like a good fortune-teller, we simply do not know where the future is going. But we do know where we are today. The last decade, there were a lot of cool, helpful inventions, and a lot of them are not as famous as the Google Self-Driving Car. There is a huge area in which sophisticated machines are connected with brain activity, which is called Brain-Machine Interface (BMI). For example, monkeys with an implanted device in their cortex can already control robotic wheelchairs by only using their thoughts. This is groundbreaking for people who have lost control of bodily functions, because it gives possibilities for the future that these people can have some basic motor ability again by using their thoughts8. Also, the Internet is full of amazing movies of deaf people with cochlear implants who hear sound for the first time. Besides medical purposes, there are a lot of developments that help average people as well, like the algorithms for face and speech recognition. I think we can all agree on the fact that we live in a very interesting century. I am curious about how history texts will call this century in the future…‘The beginning of life as we know it’?

8

Intelligence, New York: Penguin Books, ISBN 0-670-88217-8. p. 189 - 198. Monkeys Controlling Robotic Wheelchairs Using Only Their Thoughts. TheLipTV. March 4, 2016. https://www.youtube.com/watch?v=ggVPCCpFVK4

5


6  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

It’s 08:47, current outside temperature is 24°C, with an estimated high of 31°C, but in this convenience store, it’s always a pleasant 20°C. You currently have €543.57 in your checking account. Your car could use some new wiper fluid. “Toilet paper: 40 rolls for €9.9 9! Two aisles left!” an advertisement flashes on the left of your field of view. Out of toilet paper again? I guess computer knows best. Last sync with toilet: this morning. There’s a reason the ad is being shown, of course. You tap your left middle finger against your palm while looking at the adver­ tisement. The ad transforms into a series of moving arrows pointing the way to the product on the ground. As you walk, more discounts flash by on both sides of the aisle. On the top right of your vision, a notification informs you that your meeting at work has been postponed. Right below it follows a suggestion for a nice place you’ve been wanting to try out. You’ll be right on time for the meeting if you have brunch there. Although we have a while to go before toilets start talking to shops, everything else in this scenario is essentially possible right now. With the creation of Google Glass and the more recent Microsoft HoloLens, this mixing of reality and Virtual Reality, also known as Augmented Reality (AR), has entered the mainstream consciousness. We’ll be able to look up any information the Internet has to provide, without even grabbing our cell phone

Auteur: Leandros Talman Master student Theoretical Physics

anymore. Thanks to self-learning computer processes running in the cloud, some of that tailor-made information is even provided without our realizing that we need it, such as automatic reminders for flights, package deliveries and the meeting from the above scenario. So aside from helping us with our groceries and reminding us of important events, in what other, more substantial ways is AR going to affect our lives? If we look back at the introduction of smartphones, we see that it was very hard to truly see the full implications of such a paradigm shift before it happens, and new ideas are still coming out and changing the way we live our lives. With AR, it’s equally hard to tell the future, especially considering the early adopters of tech tend to come from STEM fields, who have a collective box they cannot easily think outside of. There are already plenty of great applications, however: there are currently 22 categories of applications on the Wikipedia page, ranging from entertainment, communication and commerce to education, design and military purposes. Discussing them all is beyond the scope of this article, so we’ll focus on just two. The first, entertainment, can for instance be games with “levels” consisting of existing spaces, with features added by the program, such as enemies or power-ups, or just having other people appear completely diffe-


INNOVATIE

rent (Have you always wanted look like an alien from Avatar? No problem!). Examples of this already exist: right now, a major supermarket chain in the Netherlands hands out collectible cards which, if scanned with your smartphone, will make a dinosaur pop into existence on your camera screen. This dinosaur will walk around as if standing on, for instance, your table. The more recent Pokémon GO works similarly, utilising the Google Maps engine (while sneakily improving location and routing information for Google). Computer vision, a field in computer science that leans heavily on artificial intelligence, has enabled this, and there are plenty of other uses for this, such as picking out furniture and checking if it fits, or just digitising the static world around us for self-driving cars. The other application, education, has use in essentially all levels of society. Personalised tutoring in your own frame of reference and at a comfortable pace is currently a costly thing, but AR can help with understanding calculations, checking if your language is correct, if your drawings are correct or simply overlay the internal workings of objects. At the same time, it can help train those who have to know how to do certain manual tasks, such as fixing machines or performing complicated surgeries. There are of course criticisms, primarily rooted in the fear for our privacy: AR requires many sensors to be active during operation, which is obviously a reason for concern if abused. Do we want our every action and personal interest to be recorded, digitised, and translated into properties that are added to some personal profile, out there in the cloud? In order for advertising to be effective, products need to be targeted to the right people. There are already millions of lines of code written to ensure that adult diapers are not being suggested to teenagers, based on online presence, but it’s easy to forget that AR will reach much further than your

Universiteit Leiden 

7

online searches. A clear boundary must be present, but at the same time we have already seen that our privacy is worth very little if we get free stuff in return. It seems as though that, after the age of industrialization took away our necessity to work with our hands, the age of information is starting to offload our need to think. The age of information? More like the age of laziness! As any serious gamer will know, keeping track of information while simply existing is not a new thing: health points, ammunition count and objectives have been visible in the Heads-Up Display (HUD) since Doom, the game that put first-person shooters on the map. This, in turn, got its inspiration from computer displays in airplanes, both military and civilian. Still, our games do not play themselves, and our planes still have pilots at the helm, so it’s probably a bit premature to announce the end of intellectualism. In fact, the introduction of books was met with a similar response of promoting laziness, and, in hindsight, it’s hard to admit this has happened. In fact, one may argue that, by offloading these tasks onto a machine, the playing field is levelled: people will be less judged on abilities they cannot change, and so society can become fairer for all, similar to advances in prosthetic technology. Another effect is that, just like the industrial revolution before it, we will have more free time and mental capacity to pursue the things that truly interest us, perhaps a view that could be considered naïve. Obviously there will be many hurdles we need to face as a society, to ensure that this technology does less harm than good, but it’s hard not to be excited.


INSTITUTE

8  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

SNAKES AND LADDERS

When Heracles had his big fight with the hydra of Lerna, he faced a difficult problem in developmental biology. The hydra was a ferocious monster, possibly a water snake, according to some sources, and it had many heads. Unfortunately for Heracles, each time he chopped one of the heads off, two more grew back to replace it1 .

A snake that grows new heads

As he was wrestling with the hydra, Heracles managed to stop the heads from regenerating by applying fire to the wounded neckstumps. This was clever, because the heat presumably destroyed the regeneration blastema; that is, the clump of stem cells that grow over a wound and develop into a copy of the lost body part (in this case, one of the heads). The story of the hydra is interesting to me personally because I am fascinated by regeneration and by snakes. We are studying snake venoms and genomes with Marija Mladic, Harald Kerkkamp, Gilles van Wezel, Nuzaffar Khan and Freek Vonk. We are hoping that snake venoms will yield antibiotics and so far the results look very promising. This makes evolutionary sense: the venom gland needs to be kept free from infection in the same way that our saliva and milk contain antibiotics to keep our glands clean. Maybe the hydra had antibiotics to keep its wounded necks free from infection, I don’t know.

Geckos, zebrafish and tail regeneration

Author: Michael Richardson Professor of Animal Development, Institute of Biology

P

Two geckos with intact tails

A nice example of animal regeneration – in the real world – is provided by geckos, those cute lizards that come into your house, if you live in the tropics, and keep the cockroaches down. If a gecko is attacked by a predator (not a cockroach, but something bigger) and has part of its tail bitten off, it can grow a new one. Of course, the gecko can only do this if it manages to escape from the jaws of the predator. If it does escape, with its tail wounded, the gecko soon grows a little bud of cells on its tail stump, and this bud develops into a new tail. The regenerated tail, interestingly enough, is not a perfect copy of the lost one, although it can function quite well. The bud (the blastema alluded to above) contains cells that behave like embryonic stem cells. Many fish also develop a blastema if their tail fin is damaged, and the blastemal cells express sonic hedgehog and other genes typically expressed in embryos. Fish are very impressive regenerators and can repair several different body parts if they are injured. If only humans could do the same. Human babies can regenerate the tips of their fingers if they are cut off (this was discovered by accident by trauma doctors, and not through some horrible experiment). The nailbed has to be intact, though, because that is where the stem cells live. And there are reports in the clinical literature of adult humans regenerating finger tips too (usually after some

1

Frazer, J. G. Apollodorus: The Library. (W. Heinemann, 1921).


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

9

kos. But should the Dutch and Indonesian governments put public money into this kind of research? I would say: ‘yes’, for two reasons. Fist, fundamental research of this kind (i.e. research driven by curiosity and biological interest, rather than by medical or economic necessity) is extremely important in the scientific world. Most of the high-impact publications in top biology journals are fundamental research studies. And so, fundamental research is the basis on which scientific prestige is built. Few scientists will be remembered for their spin-off companies or their patents. They will, however, be remembered for their fundamental discoveries, which tie into deep scientific questions. Let me illustrate these ideas with an analogy. Let us, for the sake of argument, think in terms of international relations and geopolitics. Joseph Nye famously drew a distinction2 between countries having hard power (military forces, econoThe formation of vascular networks in our zebrafish embryoid body model in conmic wealth, etc.); and soft power (credibility in the ventional culture (upper row) and in a microfluidic culture (lower row) world, respect from others, cultural influence. The horrible accident with a saw). We can also regenerate parts of our ability to make others want to be like you, without forcing them). liver if it is damaged. I think that applied research is a bit like hard power. It may not But that is about it for us. The problem is, we don’t have many stem lead to international scientific kudos (although it sometimes does). cells in our bodies. Fish, salamanders and other ‘lower’ vertebra- But it can deliver patents, licenses and new companies. These are tes can make stem cells when they are injured. Muscles and other the main forms of intellectual property that bring in money to a body cells around the wound are able to de-differentiate and turn University. back into a kind of embryonic, stem-cell state, make a blastema Fundamental research is more like soft power. It does not lead to and then regenerate a new body part. economic benefits – or at least, not immediately and directly. But it In Leiden, I have a Ph.D. student, Muhammad Ibrahim, who is can have an enormous influence on the prestige of a scientist (that working on zebrafish embryo cells, and is trying to persuade them is to say, their brand name, which is a scientist’s greatest asset), to make blood vessels in the culture dish. Tissue cannot regene- and the brand name of the University in which they work. This, in rate unless it has a blood supply. And if we want turn, attracts good students and makes to get organs and tissue to grow in the lab, we it easier to apply for research grants need blood vessels. This is proving to be extre(because grant agencies want to know mely difficult, which is perhaps why nobody about your scientific track record and has yet succeeded in growing any organ in a your best publications). test tube. Zebrafish are a very versatile research And so one key to success in science is species and we are also using them (in collaboto have a strong programme in fundaration with Floris Luchtenberg and Marcel Schaaf) to study can- mental research, and to use this to develop applied research as a nabis compounds. But that, like the snakes, will have to be another spin-off. At present, the Netherlands government has decided that story). fundamental research is not the highest priority, and has diverWe are also doing research on regeneration in the tail of geckos. ted most of its research budget towards commercially-oriented This is a collaboration with our colleagues Luthfi Nurhidayat and research. Whether we can do commercial research without a funBambang Retnoaji at the Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, damental underpinning remains to be see. Indonesia. We will do deep sequencing (here in Leiden) of gecko This move towards applied research is a world-wide trend, alttissue samples from Indonesia. The aim is to compare gene expres- hough several forward-looking countries are investing heavily in sion in the regeneration blastema of adult geckos, with the expres- fundamental research. China, for example, funds a Ph.D. student sion of genes in the embryonic tail bud of geckos. Then, we can see in my lab, Wenjing Yi to study the embryology of fish (bitterlings) how similar adult regeneration and embryonic development really that lay their eggs in mussels, so that the young embryos are proare, at the transcriptome level. tected from predators. A fascinating evolutionary story with no obvious commercial applications. Let’s see what happens in the Fundamental versus applied research coming years. The work discussed above raises important questions about fundamental and applied research. Tail regeneration in geckos is of great intrinsic interest, at a fundamental level, to developmental 2 Nye, J. S. Bound to Lead: The Changing Nature of American Power. (Basic Books, 1991). biologists. It is also of personal interest, I would imagine, to gec-

M

The problem is, we don’t have many stem cells in our bodies.


STUDENTEN

10  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

E. colinizer: starting a garden on Mars! Exploring Mars is hotter than ever. We’ve been craving for our neighbouring planet for many years - and now the waiting is finally over. However, living on Mars won’t be easy. Growing edible crops on Mars may be problematic, unless you take the bacteria made by our own Leiden students with you. Getting to Mars isn’t difficult, but surviving there for a long time is a different story. In eight years, we will set foot on this planet if it is up to Elon Musk’s company SpaceX, which is about to reveal its road map on how to get us there. A road map with one giant role for a very small microbe. For every single challenge, a solution has to be found. Thereby we have to admit: there are quite a few hurdles to overcome. For once, putting your potatoes in the Martian soil won’t give you edible crops at all, but a disturbed metabolism is something you can definitely count on. We’re really sorry, Mark Watney, but you should have died long ago!

How can we solve this?

Luckily, this problem can and will be tackled by our own Leiden students. Whereas chemical filtration and destruction of this compound is technically challenging, bacteria can be efficiently used to remove this toxin from soil and waters. Therefore, thirteen Leiden students are engineering a bacterium that can convert the toxic perchlorate into innocuous chloride and oxygen (Figure 1), in the context of the largest synthetic biology competition of the world organised by the MIT in Boston (see also: The iGEM competition).

The problem of perchlorate

The worrying fact is that about 1% of Martian soil consists of the toxic compound perchlorate (ClO4-). When ingested, it interferes with our thyroid gland, thereby disrupting our energy metabolism. This gives the compound quite a devastating potential for our future missions to the Red Planet. Since plants accumulate the toxin in their edible parts, it is not wise to cultivate crops on Martian soil. Crops that would be indispensable for our subsistence on Mars.

Author Valentijn Broeken Bachelorstudent Biologie Hoofd PR - iGEM Leiden

Figure 1. The Leiden students engineer a bacterium that can detoxify Martian soil by converting a toxin into oxygen!.

Microbes on Mars

To be able to detoxify Martian soil, the team employs the wellknown model organism E. coli. They equip the bacterium with the DNA encoding two enzymes required for conversion of perchlorate: the perchlorate reductase complex and chlorite dismutase (Figure 2) taken from the relatively unknown microbe Dechloromonas aromatica. The first enzyme, perchlorate reductase, converts perchlorate into toxic chlorite, which is then quickly converted to chloride and oxygen by the second enzyme, chlorite dismutase. In this way the team does not only detoxify the soil on Mars, but is even able to provide our future Mars explorers with oxygen to breathe. By implementing this system in a model organism, the system can be better understood and optimized for larger applications - for example to build a bioreactor on Mars


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

11

The iGEM competition

The international Genetically Engineered Machine Competition, better known as iGEM, is the world’s largest synthetic biology competition for students, organised by the Massachusetts Institute of Technology in the USA. More than 300 teams from all around the world take the challenge to put the newest DNA technologies into practice to solve a practical problem of their choice. By creating modular and reusable DNA-parts, called BioBricks, the teams will bring engineering into biology. Since each brick can also be easily recombined with all existing bricks, the possibilities are endless. This year, Leiden University participates for the first time in this competition. With a team of thirteen ambitious and highly motivated students, supervised by Dennis Claessen and Han de Winde, they will take the field of synthetic to the next level: into space. The grand final of the competition takes place in Boston (USA) by the end of October, where all teams will come together to present their projects.

Figure 3. The enthusiastic Leiden iGEM team consists of thirteen students with a wide variety of backgrounds, including biology, physics, astronomy, mathematics and statistics. Getting to Mars isn’t difficult, but surviving there for a long time is a different story. In eight years, we Meet the team! will set foot on this planet if it is up to Elon Musk’s The team would be delighted to meetisyou at the Nachtits van company SpaceX, which about to reveal road Kunst en Kennis Saturday Visit them map ononhow to get September us there. A17! road map withtoone make your giant own bacterial what weightlessness does role for a art, verysee small microbe. to garden cress and of course learn more about the progress of their mission! For every single challenge, a solution has to be found. Thereby we have to admit: there are quite a few hurdles to overcome. For once, putting your potatoes in the Martian soil won’t give you edible crops at all, but a disturbed metabolism is something you can definitely count on. We’re really sorry, Mark Watney, but you should have died long ago!

The problem of perchlorate

Figure 2. These two enzymes convert toxic perchlorate into chloride and oxygen. To make this future happen, the students worked extremely hard in- and outside the lab this summer, and we be still working on the project till the end of October. Since the project is totally student-run, the teams is responsible for their own scientific activities, but also the outreach, ethics and fundraising – making participating in the competition a highly valuable experience. Before the team can finish their project successfully, they need to collect more funding to start their garden on Mars! Contribute to this revolutionizing mission to Mars and support the students’ dream: donate to their crowdfunding at steunleiden.nl now!

The worrying fact is that about 1% of Martian soil consists of the toxic compound perchlorate (ClO4-). When ingested, it interferes with our thyroid gland, thereby disrupting our energy metabolism. This gives the compound quite a devastating potential for our future missions to the Red Planet. Since plants accumulate the toxin in their edible parts, it is not wise to cultivate crops on Martian soil. Crops that would be indispensable for our subsistence on Mars.

How can we solve this?

Luckily, this problem can and will be tackled by our own Leiden students. Whereas chemical filtration and destruction of this compound is technically challenging, bacteria can be efficiently used to remove this toxin from soil and waters. Therefore, thirteen Leiden students are engineering a bacterium that can convert the toxic perchlorate into innocuous chloride and oxygen (Figure 1), in the Contact context of the largest synthetic biology competition Website: www.2016.igem.org/Team:Leiden of the world organised by the MIT in Boston (see Facebook: www.facebook.com/igemleiden/ also: The iGEM competition). Twitter: www.twitter.com/igem_leiden


STUDENTEN

12  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Minder weten is meer meten* Aan de top van de berg gaat de heldere hemel langzaam over in een mantel van warme kleuren. Begeleid door de ver uitgestrekte groene velden, het geluid van een woeste waterval en zicht over een imponerend berglandschap, laat de zonsondergang natuur en architectuur vloeiend in elkaar overgaan, waar universiteitsgebouwen de vorm aannemen van statige kastelen en de studentenhuizen zijn aangekleed

met Romeinse pantheons. Het geheel beschrijft het decor van het sprookje dat zich af speelt binnen de sferen van de Ivys, de poel van ‘s werelds meest prestigieuze universiteiten. * Deze uitwisseling is mede financieel mogelijk gemaakt door het Leids Universitair Fonds.

Author Rembrandt Donkersloot Master student Physics

Tussenkop

Nergens heb ik cijferlijsten, diploma’s of referentiebrieven moeten aanleveren, geen enkele toelatingstoets gemaakt, noch heb ik me verbonden aan een kant-en-klaar uitwisselingsprogramma. Toch zit ik daar in het hart van de campus, uitkijkend over een sierlijke waterval die uitmondt in een sereen meer. Hoe ben ik hier binnen gekomen? Het antwoord ligt in het woord netwerk. Ondanks de afwezigheid van een concrete samenwerking op het gebied van onderwijs, heeft mijn Alma Mater wel degelijk banden met topuniversiteiten als het aankomt op harde wetenschap, al zij het indirect. Hoewel niet behorend tot de oogappels van Shanghai, blijft ‘Het Leidsche’ voor genoeg andere redenen aantrekkelijk voor talentvolle wetenschappers

afkomstig van een grote diversiteit aan universiteiten, waarbij zware jongens als Harvard, Oxford en Princeton zeker niet ontbreken. Zelfs wanneer de academische loopbaan van een Leidse hoogleraar geheel heeft plaatsgevonden binnen de lage landen, dan is er ongetwijfeld ergens een collaboratie met onderzoeksgroepen op internationaal niveau. Immers, internationale samenwerking is niet meer weg te denken in hedendaags onderzoek. Deze samenwerking werd mijn golden ticket. De oorsprong van mijn verhaal dateert 10 jaar terug, toen de aankomende Leidse Hoogleraar in de Experimentele Natuurkunde1 met een handvol andere wetenschappers samenkwam bij het befaamde IBM Research Center te Californië. Samen legden zij daar het fundament voor een zeer ambitieus project: het ontwerpen van een microscoop die zó krachtig is, dat materie met atomaire resolutie in drie ruimtelijke dimensies afgebeeld kan worden. Het principe achter dit fijne instrument – ook wel bekend als de nano-MRI microscoop - bevindt zich in de magnetische aard van materie: geladen kerndeeltjes spinnen om hun as waardoor zij een piepklein magneetveld genereren. Het werd nu de uitdaging om het magneetveld afkomstig van een enkel proton te ‘voelen’ met een krachtsensor die wordt gevormd door een klein magneetje dat bevestigd is aan een extreem slap hefboompje. De gevoeligheid van dit hefboompje zou overeen moeten komen met 10 zepto2

1

2

Prof. dr ir. Tjerk Oosterkam Zepto = 10-21 = 0.000,000,000,000,000,000,001


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

Electronenmicroscoop afbeelding van de Leidse krachtsensor. Een rond magneetje wordt met een platina gas gelijmd aan een extreem slap plankje. De lengte van de krachtsensor is slechts twee tiende van een millimeter. Newton, ofwel een duizendste van een miljardste van een miljardste van de zwaartekracht op een pak suiker3. U kunt zicht vast voorstellen dat het realiseren van een dergelijk gevoelige experimentele opstelling alles behalve eenvoudig is. De omschrijving van de missie was glashelder. De wetenschappers sloegen hun eigen wegen in, ieder met een eigen strategie. Mijn professor begon de queeste in het huis van de Nederlandse nobelprijswinnaar van 19134, waar de woorden ‘Door Meten tot Weten’ nog altijd op diens muren zichtbaar zijn, hoewel hij op vijf Nutella potjes op de keukentafel zijn eigen draai heeft gegeven aan deze lijfspreuk: ‘Minder weten is meer meten’. Zo was de kersverse hoogleraar stiekem op vele gebieden gewaagd aan zijn beroemde voorganger, die Leiden op de kaart heeft gezet als het koudste plekje op aarde5. Als het aan hem ligt, dan zou de missie alleen kunnen sla

3

4 5

Vergelijking afkomstig uit de PhD thesis van Geert Wijts: ‘Magnetic Resonance Force Microscopy at Millikelvin Temperatures’ (2013), pp 132-13 Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) Kamerlingh Onnes slaagde er als eerste in om helium vloeibaar te maken, dat gebeurt bij -269 °C.

gen als diezelfde stad de koudste plek in het universum wordt: meten bij ultra lage temperaturen werd zijn strategie. Hoewel de eerste grote mijlpalen niet vanuit Leiden werden gerapporteerd, werd afgelopen zomer door twee van

13

zijn promovendi onverwachts een bijzondere ontdekking gedaan die een mogelijke sleutel kon vormen naar het ultieme doel. Een combinatie met de expertise van een Ivy league professor, een oud-collega van IBM, zou een vervolg kunnen geven aan deze uitvinding. Het werd tijd om de handen ineen te slaan. Echter, een dergelijke samenwerking staat en valt met een persoon die als brug tussen beide onderzoeksgroepen wil fungeren. Het is op dat moment dat mijn pad met die van de Leidse professor kruiste. Nadat ik hem mijn wens liet blijken om onderzoek te doen in het buitenland, werd ik de uitverkorene die deze klus mocht gaan klaren. Inmiddels reeds ingeburgerd schrijf ik nu vanuit Amerika waar ik verder werk aan de uitvinding: een nieuw type krachtsensor voor de microscoop. Ondanks het harde werk zijn er nog geen grote doorbraken, maar het einddoel lijkt niet meer onhaalbaar te zijn. Al zal het niet vandaag of morgen zijn, mocht de missie ooit gaan slagen,

dan zou Leiden daar haar aandeel in hebben. Of de wetenschappers voor deze riskante onderneming worden beloond met een Nobelprijs is een volgende vraag; het zou het sprookje compleet maken.


INTERVIEW

1 4  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Inktvissenexpert, bultrugliefhebber en nachtelijk schelpenzoeker:

ALLES OVER AUKE-

Als je broertjes of zusjes hebt die wel eens naar ­Willem Wever kijken (of als je natuurlijk zelf kijkt!) heb je hem waarschijnlijk wel eens voorbij zien komen: Auke-­Florian Hiemstra. Sinds een paar maanden is Auke-­Florian, die Biologie studeert aan de Universiteit Leiden, dierenexpert bij Willem Wever.

Auteurs Charlotte van ‘t Westende Master student Neuro­ science (VU) and ­Philosophy of Neuro Science (VU)

Marieke ­Vinkenoog Master student ­Statistical Science

Een foto van de reuzeninktvis uit Londen. “Een van de mooiste inktvissen die ik ken”, aldus Auke-Florian. Natuurlijk stellen we Auke-Florian de vraag hoe hij bij Willem Wever terecht gekomen is. Dit blijkt de verkeerde vraag: Willem Wever kwam bij Auke-Florian terecht. “Het begon met de stage die ik bij Naturalis liep,” vertelt Auke-Florian. “Die stage is een beetje uit de hand gelopen, want ik doe daar nu nog steeds als gastmedewerker onderzoek naar inktvissen, naast mijn studie. Als er in het nieuws iets spannends gebeurt met inktvissen, vraagt Radio 1 mij via Naturalis wel eens om daar meer over te vertellen.” Wat voor spannends kan er nou allemaal met inktvissen gebeuren, vraag je je af? “Van alles!” roept Auke-Florian enthousiast. “Het zijn ontzettend rare beesten. Zo was er laatst een onderzoek in het nieuws waarin onderzoekers ontdekt hadden dat inktvissen zwart worden als ze agressief zijn. Als de andere inktvis dan ook zwart wordt, leidt dat tot een gevecht, maar als die ander wit wordt, wordt dat als overgave gezien en gaan ze vredig uit elkaar. Het is hun manier van communiceren.”

Van radio naar tv

Toen een medewerker van Willem Wever Auke-Florian op de radio hoorde,

was die meteen enthousiast. Wel hebben ze hem eerst gegoogled, vertelt AukeFlorian, want het idee heerst dat als iemand voor de radio werkt vooral een goede stem heeft. Gelukkig bleek AukeFlorians karakteristieke afro ook juist geschikt voor tv. “Ik ben nu dé dierenexpert van Willem Wever. Kinderen vinden dieren ontzettend interessant, alles wat je zegt vinden ze fantastisch, als het maar met dieren te maken heeft!” Het mooie aan deze baan vindt Auke-Florian vooral de combinatie van onderzoek en communicatie. “Alleen onderzoek vind ik too much,” zegt Auke-Florian. “Ik wil ook graag vertellen waarom de onderwerpen zo leuk zijn. Aan de andere kant moet je ook weten waar je het over hebt.

Een olifant niest luid over zijn net nieuwe schoenen, maar dat heeft hij er voor over. “Ik ben even olifanten aan het wassen, hoor!”


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

15

FLORIAN HIEMSTRA Die combinatie van wetenschap en communicatie is voor mij ideaal.”

Sneak preview

De laatste aflevering die Auke-Florian opgenomen heeft komt pas na de zomerstop op tv, maar wij krijgen van hem al een korte sneak preview. De vraag die AukeFlorian in dit fragment beantwoordt is: Waarvoor gebruiken olifanten hun slurf? Om die vraag te beantwoorden mag hij in Diergaarde Blijdorp de olifanten voeren en wassen. “Ik ben even olifanten aan het wassen, hoor!” luidt de laatste zin van het filmpje, terwijl Auke-Florian met zijn ‘ultieme pretkop’, zoals hij het zelf noemt, in beeld is. Een olifant in het filmpje niest luid over zijn net nieuwe schoenen, maar dat heeft hij er voor over.

Kinderpubliek

“Het vertellen voor kinderen is zo leuk, omdat je vaak veel speelser en creatiever mag zijn dan voor een volwassen publiek,” vertelt Auke-Florian. “Ik voel me vereerd dat ik dit mag doen, dat ik kinderen zo enthousiast mag maken voor de biologie.” Maar dat betekent niet dat het alleen maar over leuke dingen gaat. “In de vragen die ik beantwoord komen duurzame onderwerpen als wildlife crime, het plasticprobleem en klimaatverandering naar voren. Dat zijn grote vragen waarvan ik vind dat ze belangrijk zijn om beantwoord te worden. Kinderen zijn veel meer met dat soort vragen bezig dan we denken, en voor hen is dit nog allemaal nieuw. Een deel van mijn stukje over het plasticprobleem is nu ook verwerkt in lessen op basisscholen.”

Favorieten

Auke-Florians favoriete dier is niet de nautilus, zoals wij hadden verwacht aangezien hij daarover zijn bachelor onderzoeksproject heeft gedaan. “Nee, ik ga toch voor de bultrug,” zegt hij. “Dat was de eerste walvis die ik in het wild zag en het is gewoon echt een fantastisch beest. Mijn favoriete levende fossiel is dan wel de nautilus, maar

Een nautilus die Auke-Florian deze zomer zelf van 300 meter uit de diepzee in de Filipijnen getakeld heeft. daar heb ik ook gewoon de meeste bonding mee gehad.” Binnenkort gaat Auke-Florian ook naar het wereldcongres Malacologie in Maleisië om een praatje te geven over de octopus-nautilus interactie die hij heeft onderzocht tijdens zijn bachelor. Daarna vertelt hij dat hij na het congres zelf op zoek gaat naar nautilussen in het wild. Wie weet wordt de bultrug nog van zijn troon gestoten als hij een nautulis in het wild heeft gespot.

Duurzaamheid

Naast de uitzendingen van Willem-Wever schrijft Auke-Florian ook veel, onder andere over duurzaamheid. Hoe gaat hij zelf concreet met duurzaamheid om? “Allereerst ben ik vegetariër en dat helpt aanzienlijk. Vlees eten is één van de meest vervuilende dingen die je kan doen. Ik proEen foto gemaakt door Auke-Florian zelf van de bultruggen in IJsland.

beer veel over duurzaamheid te schrijven en het aan te kaarten tijdens afleveringen van Willem Wever. Daarnaast drink ik bijvoorbeeld geen koffie, want om één kopje koffie te produceren heb je zo’n 140 liter water nodig. Dat weten veel mensen niet.” Auke-Florian probeert mensen bewust te maken van de gevolgen van hun acties. “Als je mensen daarover vertelt, handelen ze vaak anders. Die bewustwording is dus erg belangrijk.”

Ik beantwoord vragen waarvan ik vind dat ze belangrijk zijn om beantwoord te worden. Wonen aan zee

Auke-Florian zit in de biologie helemaal op zijn plek: “Ik ben dag en nacht met biologie bezig. Biologie stopt bij mij nooit, dat gaat maar door.” Dat blijkt ook uit een nachelijke hobby van hem, namelijk schelpen zoeken. “Vroeger woonde ik altijd heel ver van de zee. Wat ik zo leuk vind aan in Leiden wonen is dan ook dat je met een half uurtje fietsen al bij de zee bent. Soms ga ik dan om 12 uur ’s nachts met een zaklamp naar het strand om schelpen te zoeken. Je kan natuurlijk ook een serie gaan kijken, maar dit vind ik veel leuker. Meer mensen moeten weten hoe fucking vet de natuur is! Oh, mag ik dat wel zeggen? Ze moeten weten hoe superleuk de natuur is!” Tot slot gaat het gesprek nog kort over in een serieuzer onderwerp. “Dit is echt een enorm belangrijke tijd om biologen te hebben. We zitten nu in een uitstervingsgolf, de allereerste waarbij er biologen zijn. Die moeten we proberen te voorkomen, of als dat niet lukt in ieder geval zo goed mogelijk documenteren, zodat het niet weer gebeurt.” Het gesprek loopt op zijn einde en we vragen Auke-Florian of hij nog wat wil zeggen, waarop hij meteen eruit gooit: “De wereld is mooi”.


1 6  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

s d u a r f & s e k Fa


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

17

Nature’s Remarkable Innovations Pretending to be something you're not? The animal kingdom is full of creatures who are masters at deceiving others, also known as the concept of mimicry. Mimicry is a phenomenon in which one species resembles another (related or unrelated) species to benefit from it. One of the advantages of mimicry a species may have is protection from predation. Take the well-known hoverfly for example, it looks like a wasp but it’s in fact just a harmless fly. It’s mimicking the colour patterns to deceive its predators into thinking it is a stinging wasp. By taking advantage of the wasp’s reputation as a dangerous predator it keeps its enemies at bay. There is an enormous amount of different forms of mimicry that occur in nature. Most known mimics are insects but reptiles, fish, plants, and many others can also possess this ability. Mimicry is usually the result of evolution in response to a selective advantage, displaying the incredible innovative capacity of the natural world. Turn the page to find out more about this extraordinary phenomenon.

Author: Sophie van der Hart Master student Biology - Evolution, Biodiversity and Conservation


1 8  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Deceiving to survive

The Art of Mimicry Surviving in the natural world is most of all about eating and simultaneously avoiding not to be eaten. While most animals do this through “honest” hard work aided by their size, strength, and hunting skills, there is however a group of animals that have chosen another strategy. They have specialized themselves in deceiving others by becoming downright frauds to either resemble dangerous animals for protection against predators, or pass as a literal “wolf in sheep’s clothing” to sneak up to potential prey. In the development of life on earth, this concept of deception is known as mimicry and describes the resemblance of one organism to another, non-related. This can be through the resemblance in physical traits, or in imitating behaviour. The concept of mimicry is rather simple, there is the model, the one who is used as an example, and the mimic, the clever one who resembles the model. There is an incredible wide array of different mimicry forms occurring in the animal kingdom, and each of them have developed their own specialized way of deceiving. Unfortunately, this page is too short to show you them all, so here is a little inside sneak peek into the wonderful world of mimicry.

Harmless liars and dangerous frauds

When a mimic resembles a more dangerous species than itself and usually benefits from being seen as a harmful individual we talk about defensive mimicry. Take the milk snake (Lampropeltis Triangulum) for example, this harmless snake has taken on a nearly identical palette of warning colours used by the poisonous coral snake (Micrurus sp.), scaring off predators. This typical form of copy-cat behaviour is also seen in butterflies and moths. Some butterflies possess wing colour patterns matching the appearance of the eyes of many predators1 like the forest giant owl (Caligo eurilochus). Another form often seen is aggressive mimicry, where a harmful predator shares the same characteristic as a harmless species, allowing them to avoid detection and sneak up to their prey. One species of spiders is extremely interesting when it comes to mastering the art of mimicking. The dark-footed ant-spider2 (Myrmarachne melanotarsa) is a jumping spider which defends itself from predators by resembling an ant, and mimics ant behaviour. Ants are known to be extremely aggressive and are usually left

alone by predators. Ant-mimic jumping spiders not only use their disguise as a defence from other spiders but also as an attack strategy. Surprisingly this jumping spider likes to feast on the eggs and youngsters of the same spiders it deceives with its ant-like form. By looking like an ant it can avoid being eaten by spiders and at the same time raid a spider’s nest without being bothered. A clever spider in ants clothing.

A Thin Line between Deception and Seduction

One of the most remarkable forms of mimicry occurring in Nature is performed by a plant known for its beauty and enormous variety, the orchid. This particular orchid, the Mediterranean bee orchid (Ophrys apifera) is a master in walking the line between seduction and deception3. It has a bulbous lip with a beautiful colour pattern that looks like a cute, fluffy, chuckling little insect. But to bees and bumblebees, the flower of this orchid is in fact a very attracting female seductively waving her antennae. Even the very subtle scent of female bees emerges from it, showing how adapted to mimicry this orchid is, and how far it is willing to go to attract its pollinator. When a male bee lands on the lip and tries to seduce the so-called female, the orchid’s antenna-like pollinea stick to him like glued darts, which he carries on to the next orchid he tries to mate with. I suppose the disappointed bee is on a never ending series of bad dates, and the seducing orchid always has the last laugh. This form of mimicry is known as reproductive and the interaction between insect and plant is one of the most astonishing forms of mimicry, showing how innovative nature can be to reproduce and survive.

Author Sophie van der Hart Master student Biology - Evolution, Biodiversity and Conservation

References 1 De Bona, S., Valkonen, J.K., Lo´pez-Sepulcre, A., Mappes, J. (2015). ­Predator mimicry, not conspicuousness, explains the efficacy of butterfly eyespots. Proc. R. Soc. B, 282: 20150202. DOI: 10.1098/rspb.2015.0202. 2 Nelson, X., & Jackson, R. (2009). Aggressive use of Batesian mimicry by an ant-like jumping spider Biology Letters, DOI: 10.1098/rsbl.2009.0355. 3

Pollan, Michael. The weird sex life of orchids, The Guardian, 9 October 2011.


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

Een wereld van verschil De wetenschap rust op twee principes: het universum bestaat, en wij kunnen haar waarnemen. We kijken om ons heen en nemen aan dat wat we zien in mindere of meerdere mate overeenkomt met wat er daadwerkelijk is. Echter heeft 'waarneming' haar beperkingen.

We zien een bos, noemen het een bos en zeggen dat alles wat in het bos leeft, in het bos leeft; echter, waar wij een bos zien, zien beren bomen, eenhoorns takken en mieren boombast. Dieren leven in dezelfde omgeving, maar door de ervaring van hun verschillende zintuigen bevinden ze zich in compleet andere werelden, gemaakt van andere elementen en met andere dimensies. Dit concept, Umwelt genoemd, is een fundamenteel principe in de levende wereld. Het verschil is meer dan formaat of kleur; het is beleving. Wij leven op een planeet en weten dat; hoe is het leven voor elke andere diersoort, zonder kennis te hebben van alleen al dat feit? Hoe is het om niets groters dan een zandkorrel te kunnen bevatten? Wat zou een slang denken van mensen, die geen warmte kunnen zien of geuren kunnen proeven? Onze wereld is niet dezelfde als die van de slang. We kunnen een slang tegenkomen en er een aanvaring mee hebben, maar we zullen nooit elkaars werelden betreden. We denken, omdat we de wereld direct observeren en grote breinen hebben om alles te overpeinzen, dat we de waarheid dichter kunnen benaderen - maar de simpelste dingen hebben compleet andere betekenissen. Een boom in ons bos is gewoonweg een boom, of een eik, of Fagus sylvatica, of een collectie weefsels, of een monument, of de boom waar ik vroeger in klom. We zien geen boom; we zien alleen wat de boom voor ons betekent, en nemen hem pas waar op het punt dat hij een reeks chemische signalen in

ons brein is. Alles bestaat uit betekenis en niets is hetzelfde voor wie dan ook. We zien een gezicht, maar niet de spieren en beenderen daaronder. Onze zintuigen geven ons een inaccuraat, incompleet beeld van de wereld en onze hersenen extrapoleren de rest. We bouwen uit de vervormde chemische glimp die we uiteindelijk binnenkrijgen een provisorisch model van een werkend, logisch universum. Alles is in die zin bepaald door perspectief. De natuur heeft ons het vermogen gegeven om empathie te voelen - we kunnen meevoelen, maar als puntje bij paaltje komt leven we nog steeds in onze eigen privé-universums. Dat het iets is waar we al mee kampten voordat we mensen waren blijkt uit ons oudste mechanisme ter vereniging van onze universums: liefde. Liefde, kort gesteld, is het woord dat we hebben voor het doen samenkomen van mensen, om de perspectieven te doen samensmelten en het universum samen te zien en voelen.

De wetenschap, met haar twee fundamenten, is een voortzetting van die liefde, maar vele malen groter: een poging om alle menselijke werelden te verenigen. Met scherpe zintuigen, gestandaardiseerd en verlengd met apparatuur en systematiek, observeren we het universum en proberen we het eens te worden over wat we zien - wat er is. Met een bredere en diepere manier van ervaren hopen we te begrijpen hoe de werkelijkheid werkt, en op deze manier verenigt de mensheid zich. Door het eens te worden en door dezelfde blikken te werpen rukken we onszelf uit onze pr ivé -u n iver su m s , miskleurd, misvormd en valsklinkend, en begeven ons steeds grondiger in een wereld die correspondeert aan wat we allemaal kunnen ervaren: hopelijk, een wereld die èchter is dan al het voorgaande.

References 1 2

Von, J. (1909). Umwelt und Innenwelt der Tiere. Brentari, C. (2015). Jakob Von Uexküll: The Discovery of the Umwelt Between Biosemiotics and Theoretical Biology (Vol. 9), pp. 75-169. Springer.

3

Von Uexküll, J. (1926). Theoretical biology.

K. Paul, Trench, Trubner & Company Limited.

4

Sebeok, T. A. (1961). Style in language.

5

Sebeok, T. A. (2001). Signs: An introduction to semiotics. University of Toronto Press.

Author Robbert Folmer Master student Biology

19


20  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Culinaire Chemie met

u n e M s ’ Grégory

iuba): L ( t h re c Voorge recht e g r o o Koud v uten vrij l g n e ch organis (Erik): t h c e r ge izza. p Hoofd n e e f nte gra e c s e r F luo ng): a Y n a W t ( Desser okies o c e n e Gra ph

Grégory Schneider

De mensheid staat mogelijk aan de rand van een nieuw tijdperk. Een wereld met razend­ snelle computers, extreem lichte vlieg­ tuigen en ultradunne en transparante smartphones. Een wereld waar alles om ons heen gemaakt is van grafeen: een enkele laag van koolstofatomen. Auteurs: Rembrandt Donkersloot (Master student Physics), Marius Maurer (Bachelorstudent Biologie)


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

21

Hoewel het 2D wondermateriaal sinds haar ontdekking in 2004 razend populair is geworden binnen de natuurkunde, is er ruim tien jaar later nog geen enkele wereldbrekende toepassing op de markt verschenen. Als het aan chemicus Grégory Schneider ligt, moeten de fysici hun krachten gaan bundelen met scheikundigen om de opstap richting de aanstaande technologische revolutie mogelijk te maken.

Met potlood en plakband een Nobelprijs winnen

“Er is een bedrijfje dat grafeen gebruikt om fietsen sterker te maken. Behalve dat ben ik niet bekend met echte killer applications waarbij de bijzondere eigenschappen van grafeen gebruikt worden”, vertelt Dr. Schneider. De verklaring hiervoor ligt in het feit dat de grafeenproductie niet schaalbaar is.

Momenteel zijn er drie productiemethoden bekend, waarvan we er twee bespreken. De eerste methode is oog bedriegend eenvoudig: men neemt grafiet, bijvoorbeeld door met een potlood een lijn te tekenen op een A4-tje, en probeert met plakband het grafiet laag voor laag dunner te maken totdat men een enkele laag grafiet overhoudt. Wetenschappers hebben deze enkele laag ‘grafeen’ genoemd. De methode staat bekend als ‘mechanical exfoliation’, en heeft de Nederlands-Russische natuurkundige Andre Geim samen met zijn collega Konstantin Novoselev in 2010 een Nobelprijs opgeleverd.

Hoewel het principe kinderlijk eenvoudig klinkt, is een oneindige portie geduld nodig om via deze weg grafeen te produceren. Bovendien eindigt men met een miniscuul kleine hoeveelheid grafeen. “In mijn lab doen we het anders.”, vertelt Dr. Schneider. “We laten grafeen chemisch ‘groeien’ op een koperen ondergrond, waarbij we een oven en een specifieke katalysator gebruiken. Binnen het chemische proces eindigt men met hoge kwaliteit grafeenkristallen op het koperen oppervlak. Ook deze methode is niet schaalbaar, aangezien het onbekend is op welke precieze locatie op het koper het grafeen groeit. De productie kan daarom bijvoorbeeld niet door robots worden overgenomen.”

‘s Wereldsduurste materiaal

Voor ons ligt een klein petrischaaltje met koperfolie, waarop kleine vlokjes grafeen zichtbaar zijn. We vragen ons af hoeveel de

“Commerciele waarde heeft grafeen nog niet, aangezien er geen toepassingen bestaan op de markt”

stukjes grafeen nu precies waard zijn. “Commerciele waarde heeft grafeen nog niet, aangezien er geen toepassingen bestaan op de markt”, vertelt Dr. Schneider verder. “Maar in termen van arbeid en materiaal kunnen we wel een prijs berekenen.” Dr. Schneider pakt pen en papier en demonstreert: “als we bijvoorbeeld de Scotch Tape Method (red. Mechanical exfoliation) gebruiken dan kan een getrainde wetenschapper 10 μm bij 10 μmgrafeen produceren in 2 uur tijd. Wanneer we van 150 euro per uur arbeid en materiaal gaan, dan eindigen we met 3000 miljard euro per vierkante meter. Het stukje


2 2  ORIGIN #1

dat dan voor je ligt is dan een miljoen euro waard. Maar wederom, deze berekening heeft geen betekenis zolang we grafeen niet commercieel kunnen toepassen. Een ander belangrijk obstakel hierin is transport: hoe kunnen we grafeen veilig van plaats A naar B verplaatsen, zonder dat het bevuild raakt of breekt? Momenteel werken we in het lab om hier een oplossing voor te bedenken.”

Weg met de cleanroom

Een andere grote hindernis voor de commercialisatie van grafeen is de cleanroom. Dr. Schneider legt uit: “We hebben de geweldige mijlpaal bereikt waar we schoon grafeen kunnen synthetiseren onder

vacuüm, maar alles gebeurt in een cleanroom (red. een laboratorium waar stof vrij gewerkt wordt). Maar wat gebeurt er wanneer wij hetzelfde proberen te bereiken in een normale omgeving? Raakt het grafeen niet te snel bevuild? Vindt er oxidatie plaats? Mocht grafeen ooit commercieel interessant worden, dan moeten we van deze dure infrastructuren af: grafeen wordt namelijk zo veel te duur om te fabriceren. Het is daarom mijn doel om met de hulp van chemie grafeen te kunnen produceren, maar dan zonder vacuüm of cleanrooms.”

Chemie in 2 dimensies

Eén van de vele potentiele toepassingen van grafeen ligt in het zeer nauwkeurig uitlezen van de genetische code, gegeven een stuk DNA. Biologen noemen deze meting ‘sequencen’, waarbij van een streng DNA de volgorde van nucleobasen, ‘A’, ‘C’, ‘G’ of ‘T’, wordt bepaald. Momenteel is er een sequencer op de markt

jaargang 12, september 2016

ter grootte van een USB stick, genaamd de ‘MinION’. Het apparaat bestaat uit een klein doosje met 2 ruimtes gevuld met een zoutoplossing die door een membraan gescheiden worden. Wanneer DNA aan de ene kant wordt ingespoten en een klein potentiaal verschil wordt aangelegd over beide ruimtes, zullen de DNA strengen en ionen door een porie in het membraan bewegen. Aangezien de nucleobasen van elkaar verschillen in grootte, is de elektrische stroom die zo ontstaat afhankelijk van de soort nucleobase dat het membraan passeert, omdat er zo meer of minder ionen van de ene naar de andere ruimte kunnen verplaatsen. De beperking hierbij is dat het

trisch geleidend, wat weer tot extra ruis leidt, een ongewenst effect.

membraan te lang is, waardoor meerdere nucleobasen tegelijkertijd door het membraan reizen en het sequencen daardoor

gebruiken om grafeen gevoelig te maken voor één specifieke stof? Stel nou dat we het grafeen chemisch gezien kunnen aanpassen zodat het heel specifiek één type gas aan zich kan binden. Op deze manier zijn wij onlangs in staat geweest om een kopercomplex in te bedden in het grafeen dat zeer specifiek ethaan aan zich kan binden. Deze specifieke combinatie heeft ons een extreem gevoelige sensor voor ethaan opgeleverd! Dit kan zijn toepassing vinden in bijvoorbeeld de detectie van ethaan wanneer vers voedsel van plaats A naar B wordt verscheept. Momenteel hebben we zelfs een patentaanvraag lopen op deze uitvinding. Ik hoop hiermee bedrijven te kunnen verleiden om zo bijvoorbeeld de productie van grafeensensoren op de markt te brengen.”

“Wist je dat je grafeen ook kunt eten?” niet heel nauwkeurig kan plaatsvinden. Een dun materiaal als grafeen kan hier oplossing bieden. Grégory Schneider kan al succesvol ‘gaten’ in grafeen schieten1 met behulp van een sterke electronenbundel, zodat het grafeen het membraan van de MinION kan vervangen. Helaas is het nog niet zover aangezien grafeen ook veel complicaties met zich meebrengt. Om maar een dwarsstraat te noemen, grafeen is elek

1

DNA Translocation through GrapheneNanopores, G. F. Schneider, S. W. Kowalczyk, V. E. Calado, G.Pandraud, H. W. Zandbergen, L. M. K. Vandersypen, C.Dekker, Nano Letters 2010 10 (8), 3163-3167

Extreem gevoelige sensoren

Het sequencen van DNA is slechts een van de vele potentiele toepassingen van grafeen. Zo droomt Dr. Schneider ervan om grafeen te combineren met chemie om zeer gevoelige sensoren te fabriceren. “Als ik aan sensoren denk, dan moet een sensor niets anders zijn dan iets dat mij ‘ja’ of ‘nee’ vertelt, en niets daartussenin.”, zo vertelt Dr. Schneider. “Waar is grafeen gevoelig voor? Een lading, een spin, een dipool? Het blijkt dat grafeen helaas gevoelig is voor bijna alles! Maar kunnen we niet chemie

Een koolstofmaaltijd

Na het lange verhaal beginnen onze magen te knorren. Tijd om over te gaan op de maaltijd. Tot onze verbazing heeft Dr.


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

23

we uiteraard melden dat dit overheerlijke koude voorgerecht organisch en gluten vrij is. Hoofdgerecht(Erik): Fluorescente grafeenpizza. Dit is een doe-het-zelf cursus, ookwel ‘grafeen in eigen keuken’. Stop in de blender: grafietpoeder, water en een ei. Mix het totdat je een smoothie krijgt met grafeenvlokken erin: dit is het beslag. De topping zal een fluorescent molecuul zijn. Benieuwd hoe dit eruit zal zien? Het grafeen dooft het fluorescente molecuul, dit heet quenching. Dr. Schneider en zijn team proberen het fysische basisprincipe achter ‘quenching’ te begrijpen. Schneider zijn laboratorium omgebouwd tot keuken waar de promovendi het eten hebben bereid. “Wist je dat je grafeen ook kunt eten?” grapt Dr. Schneider. “Ik kan me van mijn schooltijd nog herinneren dat ik op potlood kauwde tijdens de lessen. Stiekem krijg je dan wat koolstof binnen. Over de jaren heen eet je toch zomaar een potlood op!”. Het zal de Dr. ongetwijfeld inspiratie hebben gegeven voor de maaltijd die we nu geserveerd gaan krijgen.

van grafiet, verkregen van moedernatuur, grafeen. Er wordt gekozen voor de eerste manier. Na het bakken wordt er een kwaliteitscheck van ons hoofdgerecht gedaan: we meten de vibratiestatus van de bindingen in grafeen, die zeer verschillende resonanties kunnen hebben. Nadat het grafeen van goede kwaliteit blijkt te zijn moeten we het overbrengen zodat het loskomt van de koperen laag. Hierbij is voorzichtig werken enorm belangrijk: omdat grafeen maar uit één laag atomen bestaat is er namelijk een grote kans dat ons avondeten kapot zal gaan en dat is natuurlijk niet de bedoeling. Gelukkig zijn hier oplossingen voor bedacht: voor het transport kan er een ondersteunende PMMA-laag aangebracht worden om het grafeen van het koper af te halen. Uiteindelijk zijn er nog zuiveringsstappen nodig voordat het grafeen geserveerd kan worden, net zoals groente ook gewassen moeten worden voordat ze gegeten worden. Nadat door middel van aceton de PMMA-laag is verwijderd komen we aan bij het eindpunt: we zien een monolaag grafeen met het blote oog! Voorgerecht(Liuba): Helaas is een groot deel van dit gerecht op basis van een geheim recept. Wel mogen

“We zijn heel erg trots op onze meesterbakker: hij maakt ‘graphene single crystals’, ook wel ‘graphenecookies”

Experiment: Introductie van de grafeense keuken

Culinaire Chemie is nog nooit zo letterlijk culinaire chemie geweest. Er worden namelijk verschillende chemische technieken gebruikt om de maaltijden te bereiden. In het voorgerecht laat Dr. Schneider ons bijvoorbeeld zien hoe je grafeen overbrengt. “De makkelijkste manier om dit te doen is door het zogenaamde ‘fishing’: grafeen drijft namelijk op water met een ondersteunende poly(methylmethacrylaat) (PMMA) laag. ”Ons voorgerecht wordt geserveerd op een bord silicon oxide met water. Er zijn twee manieren om grafeen te kunnen ‘koken’; je kan het bakken of vers krijgen. Voor de eerste manier heb je een oven nodig, voor de tweede manier maak je

Dessert (WanYang): Graphenecookies (zie foto). “We zijn heel erg trots op onze meesterbakker: hij maakt ‘graphene single crystals’, ookwel ‘graphenecookies”,aldus Dr. Schneider. Het koekje is bedekt met dicht bij elkaar liggende koolstofatomen, hierdoor is het goed geïsoleerd en kan zuurstof de laag niet penetreren. De delen van het koper die bedekt zijn geven metallisch koper weer, terwijl delen die geoxideerd worden eruit zien als het roodachtige koperoxide.


24  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Wordt d Bètavraagbaak

Een eeuw geleden zag de bevalling van een baby er een stuk anders uit dan tegenwoordig. Vroedvrouwen hielden de benen van de zwangere vrouw vast en een zogenoemde schootster zorgde ervoor dat de vrouw in een zo comfortabel mogeli­ jke houding kon zitten (zie figuur 1). Door een enorm gebrek aan kennis van zowel de zwangerschap, als de bevalling en hygiëne lagen ziekten en vroeggeboorte ten grondslag aan de hoge zuigelingensterfte. Inno­ vaties van de afgelopen decennia hebben het mogelijk gemaakt dat er in 2015 “slechts” 8,6 per 1000 kinderen voor of tijdens de be­val­ ling of in de eerste 28 dagen na de geboorte overlijden (de perina­ tale sterfte).1 Dit aantal lag in het jaar 1900 nog op 17,9 sterfgeval­ len per 1000 geboren kinderen.

1

Bron: Centraal Bureau voor de Statistiek

Waar vroeger vroedvrouwen en de schootster een grote rol speelden tijdens de bevalling, is er dankzij innovatie plaatsgemaakt voor de gynaecoloog en bijvoorbeeld de ruggenprik. Innovatie vindt continu plaats en staat nooit stil. Ook op dit moment zijn onderzoekers bezig met het veiliger laten verlopen van de zwangerschap en bevalling. Er wordt bijvoorbeeld onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van embryo’s in een kunstmatige baarmoeder, ook wel ectogenese genoemd. Deze techniek gaat zelfs zo ver, dat we misschien in de toekomst helemaal geen moeder meer nodig hebben om de geboorte van onze kinderen mogelijk te maken. Ectogenese Normaliter groeit een kind prenataal in de baarmoeder van de moeder. Hierin groeit een placenta: een stevige, goed doorbloede laag om het kind te beschermen en te voorzien van voedingsstoffen met behulp van een navelstreng. Tevens kan het embryo via deze navelstreng haar afvalstoffen uitscheiden. Om het kind te beschermen tegen gevaarlijke stoffen is de baarmoeder van binnen voorzien van een baarmoederslijmvlies. Dit filtert de stoffen die via de placenta het vruchtwater willen betreden. Ectogenese is het proces waarbij een embryo zich ontwikkelt en volgroeit tot een volledige foetus in een kunstmatige baarmoeder (zie figuur 2). Deze machine wordt ook wel een neonatal intensive care unit (NICU) genoemd.

Figuur 1 Het apparaat bestaat uit drie essentiële onderdelen die de normale baarmoeder nabootsen. Het embryo kan zich innestelen in een placenta in een glazen bol. Deze placenta ontstaat uit baarmoedercellen geïsoleerd uit gezonde vrouwen. Een kunstmatige navelstreng zorgt voor de verbinding tussen het kind en de placenta. Zodra de foetus hieraan bindt, kunnen er netwerken van bloedvaten worden ontwikkeld die afvalstoffen van de foetus kunnen afvoeren. De benodigde voedingsstoffen en zuurstof komen uit een opslagtank. De term ectogenese werd voor het eerst geïntroduceerd in 1924 door de wetenschapper John Burdon Sanderson Haldane. Hij voorspelde in zijn onderzoek dat er over 150 jaar (in 2074) meer dan 70% van de geboortes plaats zullen vinden door middel van ectogenese.2 Deze voorspelling is zo gek nog niet. Ten eerste omdat er de afgelopen 20 tot 30 jaar een enorme sprong is gemaakt in de ontwikkeling van deze techniek. In de jaren 90 slaagden Japanse onderzoekers erin om foetussen van een geit een week lang in een kunstmatige baarmoeder in leven te houden.3 Vandaag de dag is het zelfs mogelijk om een nog onvolgroeide foetus (na 22 weken zwan

2

3

https://www.geneticliteracyproject.org/2015/06/12/ artificial-wombs-the-coming-era-of-motherlessbirths/ http://bioengineer.org/artificial-womb-born/


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

25

e moeder overbodig? ieder moment van de baby kan worden gemonitord. Bovendien maakt de kunstmatige baarmoeder het mogelijk voor homoseksuele mannen om kinderen te “baren” zonder dat daarbij een draagmoeder nodig is.

gerschap) in de kunstmatige baarmoeder over te plaatsen zodat de baby zich daar de overige 18 weken van de zwangerschap kan ontwikkelen tot een volgroeide baby. Zo is het mogelijk geworden om baby’s die geboren worden door vroeggeboorte, toch nog een betere kans op leven te geven. Dit is nog maar het begin. Het zal niet lang meer duren voordat een in vitro bevruchte eicel direct in de kunstmatige baarmoeder kan worden geplaatst waardoor er geen natuurlijke processen meer komen kijken bij de zwangerschap. Dit heeft als voordeel dat het embryo in een veel veiligere omgeving kan groeien. Slechte invloeden zoals nicotine en alcohol- en drugsgebruik die de baby kunnen schaden tijdens een zwangerschap, worden hiermee vermeden. Alle bewegingen, iedere hartslag en

Een moeder is meer dan alleen een baarmoeder Een kunstmatige baarmoeder klinkt misschien als naderende toekomst, maar de keerzijde van deze techniek is dat er een heleboel maatschappelijke kwesties zijn die de werkelijke doorbraak ervan tegenhouden. Het is bijvoorbeeld onduidelijk wie er verantwoordelijk is voor het kind op het moment dat het groeit in de kunstmatige baarmoeder. Het bedrijf? De ouders? De overheid? Bovendien zijn de mogelijkheden voor onderzoek naar deze techniek beperkt. Momenteel mogen onderzoekers een embryo niet langer in de kunstmatige baarmoeder laten groeien dan 6 dagen. Een van de onderzoekers die hiermee bezig is, is Dr. Hung-Ching Liu van de Cornell University Centre for Reproductive Medicine and Infertility. In een interview met de Engelse krant The Guardian vertelt ze dat het zeer binnenkort mogelijk wordt om de foetussen al voor 14 dagen in de kunstmatige baarmoeder te laten ontwikkelen.4 Toch is dit alsnog te kort om de vol

4

https://www.theguardian.com/world/2002/feb/10/ medicalscience.research

ledige ontwikkeling van een embryo naar foetus in deze techniek te kunnen volgen. Hiernaast zijn er ook een hoop ethische kwesties die de ontwikkeling de das om kunnen doen. Feministische activisten voeren hard actie tegen deze techniek. Ze maken zich zorgen over de rechten en positie van vrouwen in de samenleving waarin zwangerschappen buitenbaarmoederlijk plaatsvinden. Feministische kritiek doet zelfs de vraag opkomen of deze ontwikkeling de vrouwelijke positie in de samenleving zal bevrijden of doen onderdrukken. Prominente feministen en activisten, zoals Andrea Dworkin en Janice Raymond, zien geen positief aspect in deze marginalisering van de vrouwen. Vruchtbaarheid en de mogelijkheid tot reproductie van de mens als soort zijn vrijwel de enige middelen waar vrouwen de gezamenlijke controle nog op hebben. Neem bijvoorbeeld landen waar vrouwen erg worden gedenigreerd en enkel gewaardeerd om hun vruchtbaarheid, wat zal er met deze vrouwen gebeuren als je dit weghaalt? Ook is het de vraag of deze baby’s zich “normaal” zullen ontwikkelen, of dat er voor nu nog onbekende stoornissen zullen optreden. Dat is tenslotte ook iets wat men bijna 20 jaar geleden dacht toen de wereld aan het begin stond van de “reageerbuisbaby’s” die via IVF mogelijk werden. Dit is momenteel echter een van de meest erkende mogelijkheden om vrouwen met vruchtbaarheidsproblemen toch zwanger te laten raken. Eén ding is in ieder geval zeker, de ontwikkeling van een baby in de kunstmatige baarmoeder komt er ook aan. De vraag is alleen: wanneer?

Auteur: Eveline Kallenberg Bachelorstudent Biofarmaceutische Wetenschappen Figuur 2


2 6  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Doosch Uit den ouden ouden Doosch

Water

Christiaan Gischler is hydrogeoloog en studeerde in zijn jonge jaren aan de Universi­ teit Leiden. Inmiddels is hij lang en breed met pensioen. Water is uiteraard zeer belang­ rijk voor de life sciences, aangezien het een belangrijke factor is voor het leven op aarde. Hij heeft gewerkt aan meerdere innovatieve uitvindingen en ideeën. Ik vroeg hem waarom water belangrijk is. Tevens vroeg ik hem naar twee uitvindingen waaraan hij individueel of samen met een collega aan heeft gewerkt. Dit zijn de Camanchaca, een net om mist op te vangen in drogere gebieden in de wereld, en de Zonnecol­ lector, een apparaat waarmee je zonne-energie gebruikt om te kunnen koken. Christiaan Gischler begint te vertellen. “Voor mij was water belangrijk omdat mijn vader te maken had met scheepvaart en handel. Hierdoor kwam er een uitwisseling tot stand. In 1947 ging ik naar het Amazone gebied en moest een Peruaanse ingenieur begeleiden op een tocht door de Rio Cunjadi. Dat was een reis van twee maanden. Water is belangrijk al komt het op de tweede plaats in de geologie. Toen ik net afgestudeerd was wilde ik graag een scriptie schrijven over water, toen in 1953 de watersnoodramp plaats vond. Vrienden van mij gingen solliciteren bij erts maatschappijen, maar ik vond water belangrijker. Op een gegeven moment vond ik een baan in Engeland

Auteur: Marius Maurer Bachelorstudent Biologie

om water op te sporen in het noorden van Ghana. Dat heb ik twee jaar gedaan en het was erg leuk om met de Engelsen samen te werken. Daarna ging ik met Eneco werken in Irak. Een aftakking van het grote meer Tigris moest worden opgevuld met water. Het was opgedroogd en het diepste punt was wel zo’n vijf meter. Je zag hele grote zoutkristallen, het leek op de dodenzee in Israël. Terug in Nederland volgde ik een thesis over de hydrogeologie in Noord-Nederland. Zo ging alles als maar door op deze manier. Grotten begonnen mij te interesseren, ik merkte op dat een heleboel grondwater verdwijnt via karsgrotten in de zee, dus zoetwater. Op kosten van Leiden kon ik er een aantal bezoeken met mijn eigen boot, dat kleine bootje heb ik toen op een grotere boot kunnen zetten. Één zomer lang heb ik langs grotten gevaren in de buurt van Marseille op zoek naar underwater seapitches, die opborrelen. Om informatie te krijgen over de grotten benaderde ik archeologen, want zij kenden die grotten goed en wisten waar ze zich bevonden. Ik weet nog dat ik zei dat het voor te stellen was dat mensen daar gewoond hadden en vroeg of ze rotstekeningen hadden gevonden. In

de ijstijd daalde de zeespiegel namelijk en werden de grotten blootgesteld. Ook kon je er vissen. Eigenlijk een ideale plek voor mensen om te wonen als ze nog geen middelen hebben. In 1993 werd inderdaad een hele grote grot gevonden met ontzettende mooie wandtekeningen. ‘Verdorie, ik had gelijk!’ dacht ik toen. De Camanchaca De Camanchaca heb ik niet zelf bedacht. Er was een professor in Antofagasta, Chili. Hij dacht altijd aan de enorme hoeveelheden mist die je hier vaak vindt. Alle heuvels aan de kust zijn bedekt met wolkenvelden, maar hoe is het mogelijk dat ondanks die wolkenvelden er niks groeit? Hij heeft toen een ceder geplant, een klein boompje, die zich wel uitspreidde maar laag bleef. De ceder had een hele gekke vorm, dat was de manier waardoor hij het meeste vocht kon intersiperen. Toen had deze man opgemerkt dat op de plek waar druppeltjes op de grond vielen, grasjes gingen groeien. Toen hij dat aan mij vertelde zei ik: “Dat is werkelijk waar zeer belangrijk, we moeten een ´kunstboom´ maken die het water uit de lucht opvangt om een gewone boom te laten groeien.”


INNOVATIE

Dit was te bewerkstelligen met netten. Hij vond het een geweldig idee en we gingen meteen aan de slag. Ook in de oorlog tussen Chili en Peru, aan het einde van de 19de eeuw, werd er gebruik gemaakt van dit principe. In de grillige woestijn hadden soldaten niks te drinken. Door een hemd tussen twee geweren op te zetten, hadden ze de volgende dag wat te drinken. De naam Camanchaca is een indiaanse benaming en staat voor het water uit wolken die direct uit de zee komen. Deze wolken zijn niet hoger dan duizend meter. Na de uitvinding van de Camanchaca verscheen er zelfs een strip waarin Peruanen wolken aan het melken waren. Tegenwoordig wordt de Camanchaca toegepast in Afrika, het Arabische schiereiland, Noord-Amerika, Azië en zelfs in Australië. De Zonnekoker In mijn reizen zag ik hoe vele mensen, voornamelijk vrouwen, iedere

Universiteit Leiden 

dag lange tochten moesten maken voor hout, zodat er vuur gemaakt kon worden om op te koken. Rondom hun huizen werd hout steeds schaarser en ze moesten steeds verder lopen. Hier wilde ik graag verandering in brengen. Het begon met 500 dollar die vrijkwam uit een UNESCO fonds, wat een project moest worden voor vrouwen. Het geldbedrag was niet veel. Het idee was uit te werken in Chili waar de zon vaak schijnt en droogte heerst. Ergens in Chili ontmoette ik een professor die werkte op het gebied van nutriënten. Ik zei dat ik hier graag het idee van de zonnekoker wilde invoeren. “Wat is dat?”, vroeg ze. “Nou”, begon ik, “de zon schijnt de hele dag kost niets, tenminste dat denken we dat het niets kost. Daar zouden we een oventje voor kunnen maken zodat je er mee kan koken”. Hierop antwoordde ze: “Weet je wat we doen? We schrijven een prijsvraag uit. We vragen mensen zonnekokers te maken waarop ze een menu moeten

klaarmaken. Degene die het lekkerste maal maakt krijgt een prijs en degene die de beste koker heeft verzonnen ook.” Die 500 dollar leek ons hiervoor een goede prijs. We kregen twintig inschrijvingen vanuit heel Chili. Uiteindelijk zetten we een tentoonstelling op in combinatie met een diner. Uiteindelijk hebben we het aller beste van het beste van de modellen gebruikt om een verbeterde versie te maken. Vervolgens hebben we een plaats uitgekozen waar we gingen testen, dit was langs de Rio d’Elqui. Daar vonden we een dorp dat heette Via Seca, oftewel droog dorp. Dat klonk als een fantastische plek. Het doel was om de mensen daar te leren om met de kokers om te gaan. De meesten woonden in een soort huishutten met een keukentje waarin een houtkachel stond en dat rook niet altijd even lekker. De vrouwen waren degene die kookte en de mannen zeiden dat hun vrouwen de hele dag naar rook roken. Ik vertelde dat je voor dit systeem naar buiten moest gaan. Op de patio waar de kinderen speelden hebben we de zonnekoker neergezet. In de zonnekoker is dubbel glas nodig zodat warmte niet verloren gaat en ook spijkers mogen niet aanwezig zijn wegens geleiding. Eventueel kunnen er spiegels toegevoegd worden die van buitenaf de zon erin kunnen loodsen. Je kunt er heerlijk op koken, ook al duurt het wel een tijd. Dit initiatief gebeurde drie maanden voordat ik met pensioen ging. Het is helaas nooit veel verder verspreid, maar in Via Seca gebruiken ze het nog steeds.”

27


2 8  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

Foto's Museum dene activiteiten ei ch rs ve n de er w s u ic an In de Hortus Bot aniseerd, waaronder een gin-tasting georg ers konden k oe ez B . op sh k or w ie af gr en deze calli a artiest Hans rn aa w , en ev g g n re b in hun maakte. n va l aa rh ve n ee r ie h Schuttenbeld

bezoekers l e e v t h c a w n e rr e t Terwijl de Oude S ingen langs de mooie antieke trok voor rondleid er ook in de kelder meerdtelescopen, waren e vinden waar bezoekers uitere opstellingen tde elementaire verschijnselen leg kregen over t golfkarakter van licht. die volgen uit he

Het academiegebouw stond dit jaar in het thema van dinosauriërs, verzorgd door Naturalis. Één onderdeel hiervan was het prepareren van authentieke Triceratopsbotten door een expert. Hier kon men vragen stellen en kijken welke miniteuze handelingen er vereist zijn om van een net gevonden bot naar een museumstuk te gaan.


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

29

nacht In Scheltema stond Cor een aantal speeltuigen pus met meer kon leren over onwaar men lichaam. Zo kon je op s eigen stappen die via een aaneen fiets generator een smoothie gesloten aanstuurde, waardoor je maker je eigen eten kon zorgendus voor een boogschutterssectie , er was leerde op welke alledaag waar men ingsstoffen we eigenlijk se voedzouden moeten letten, veel meer er nog meer leerzame spen waren elletjes. Op de eerste verdieping werden een aantal lezin van Scheltema over het lichaam. Orthopgen gehouden Dr. Huub van der Heide edisch chirurg verschillende spieren en vertelde over de het menselijk lichaam, gewrichten in aandoeningen die deze over verscheidene het lichaam kunnen krionderdelen van aantal chirurgische oplossjgen, en over een aandoeningen die hij hee ingen voor deze ft uitgevoerd.

Foto's en tekst door Leandros Talman, Master student Physics


30  ORIGIN #1

jaargang 12, september 2016

A mirror for mankind

Boek

Recensie

By: Annika Koumans, Bachelorstudent Biologie. It is easy to see science fiction for what it is on the surface: flying cars, aliens, planets in a distant universe. But what I think people really attracts to all this phantasmal technology is a quiet belief that someday, humankind will reach this state of development. So science fiction is actually about what we think ourselves capable of. Lem takes this a step further: what if one day we encounter a phenomenon we are not capable of understanding? The book starts with the journey to the planet Solaris undertaken by Kris Kelvin. He is sent there to investigate the research station circling in the orbit around Solaris, after the scientists on earth suspect there is something wrong at the station. For years the planet Solaris has been studied, a field of science called Solaristics. Scientists have gathered an enormous amount of data: the surface of the planet is covered entirely with a gel-like ocean that seems to express some kind of activity. Few people have put forward the theory that the ocean is in fact the only inhabitant of Solaris, a gigantic alien being. Years of research lead to nothing, contact seems impossible and it is like the ocean/alien barely notices humans are present. Eventually the station’s crew is downgraded to only three people and the interest of the people on Earth wanes. Yet they keep on doing research and after they bombard the ocean with x-rays, strange apparitions afflict the station. Kelvin sees them too, in the form of his dead wife. The ocean/alien seems have gained the ability to read their minds, and sends them doppelgangers of the people they knew. Are they meant as a gift, some form of punishment, or is this a way of communication? A few chapters into the book it becomes clear that although the sci-fi storyline is

remarkably interesting, a straight-forward answer will not appear. An in depth summary of the Solaristics studies done is given, in a way it shows us the boundaries and restrictions of human intelligence and the way we do science. Also, the confusion and lethargy of the scientists as a result of not understanding what they are dealing with reveals a lot about the nature of mankind. Before we can understand something that is not ourselves, we must understand us, people. And because we cannot, it is therefore impossible to comprehend a different kind of life or intelligence. All things combined make this book a must-read for everyone interested in science, philosophy and the future of mankind. So even though this book was published years ago, in 1961, the reason we review it here is because the message is still urgent today. It makes you ask yourself questions that have no direct answer, yet those questions make you realize how peculiar we are. This book deserves its cult status fully.

What if one day we encounter a phenomenon we are not capable of understanding?

Author

Stanislaw Lem Stanislaw Lem (1921 – 2006) was a Polish author, known for his wide oeuvre of science-fiction. The main objective in his work is often the philosophical side of communication, technology, and the nature of intelligence. Apart from novels, he has also written some non-fictional work such as philosophical essays.

Cover

Origin Suggests:

Recent discussions


INNOVATIE

Universiteit Leiden 

AGENDA Maandag 22 augustus

Aftrap Crowdfundingsactie Een tuintje op Mars - help Leidse studenten op hun missie naar Mars, kijk op : steunleiden.nl Maandag 3 oktober

Leidens Ontzet

Op deze Leidse feestdag viert de stad haar bevrijding van de Spaanse bezetting in 1574. Zaterdag 15 oktober

Open Dag Universiteit Leiden Bachelor opleidingen Maak kennis met alle bachelor opleidingen van de Universiteit Leiden in en om de Pieterskerk. Meer informatie op opendageninleiden.nl. Donderdag 20 oktober

Faculty Party

The science study associations are throwing this Faculty Party for all students of the Faculty of Science. Don’t miss it! Vrijdag 4 november

Masterdag

Leer vandaag alles over de masteropleidingen van de Faculty of Science van Universiteit Leiden. Donderdag 1 december

Open Mic Night

Laat je talenten zien op de Open Mic Night! Deze activiteit wordt georganiseerd door de studieverenigingen.

VOLGEND NUMMER Kunst en wetenschap zijn twee aparte werelden, of toch niet? De volgende editie van Origin staat geheel in het teken van de overlap tussen deze twee werelden en waar we dit tegenkomen in het dagelijks leven.

COLOFON Oplage 5.700 Redactieadres Origin Magazine Einsteinweg 55 2333 CC Leiden originredactie@gmail.com www.originmagazine.nl 071-5274538

Aan deze Origin werkten mee Gregory Schneider, AukeFlorian Hiemstra, Valentijn Broeke, Michael Richardson, Christiaan Gischler. Redactie eindredactie

Marieke Vinkenoog hoofdredactie

Charlotte van ’t Westende

redactie

Rembrandt Donkersloot, Annette Emerenciana, Lisette Hemelaar, Annika Koumans, Marius Maurer, Marieke V ­ inkenoog, Lotte de Vrijer, Joris Westerveld, Dylan van Gerven, Leandros Talman, Eveline Kallenberg, Sophie van der Hart, Charlotte van ’t Westende. ISSN 2352-0051

Productie UFB Universiteit Leiden Ontwerp en vormgeving Balyon, Katwijk Origin en al haar inhoud © Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Leiden. Alle rechten voorbehouden.

31


#4

! N E D E L IE T C A D ZOEKT NIEUWE RE

e Wetensc

| MST

Early days

december

ng 11 2015 jaarga

Opleidingen

jaargan

g 11

Opleidingen

Bio-Fa rm

aceutisch

e Wetensch

#4

Gender dy sphoria

EXREMES

tisch Bio-Farmaceu

ogie | LST happen | Biol

juni 2016

appen | Bio

log ie | LS

T | MST

Ben jij breed geĂŻnteresseerd, studeer je aan de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen en vind je het leuk om te schrijven?

mie met

Culinaire Che

aaf Marcel ScllhTalk: Sma Living Rain

Gender

#2

GENDER

Opleidingen Bio-Farmaceutische Wetenschappen | Biologie | LST | MST

mei 2016 jaargang 11

Culinaire C

Ionica Shemie met mee Small Taltks : V gehandicarouwen en pten eerst

DAN IS ORIGIN OP ZOEK NAAR JOU!

Culinaire Chemie met

ering t: d f a e g e r h n e e n v l e e ikk bied ellige liceren w z t e b e t n u g o p u n o e e j t e t e t n i n n r maand zen onderwerpe eit en Wat Orig om je schrijftale e p s n e e et ats eko ersit - Een pla usiaste redactie m n met door jou g ten van de univ e tho es, docen len! i n artikel d e - Een en u g t i s e e e r j artike ns om n ande - Een ka et studenten va rviews en andere tm Stuur je motivatie op naar or inte o v n - Contac e n o s r e p originredactie@gmail.com en wie weet zit jij nte interessa

Small Talk: Vrouwen en gehandicapten eerst

binnenkort bij ons aan de vergadertafel!

20162017 origin#1  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you