Twee miljard jaar lang was de hoogste levensvorm op aarde een bacterie. Toen gebeurde er iets bijzonders. Er ontstonden organismen met een celkern. Dit leidde er toe dat DNA veel groter en ingewikkelder kon worden, dus ook complexe organismen als dieren en mensen kon beschrijven. Waren virussen hier de oorzaak van?
Zonder celkern geen ontwikkeling
Gedurende meer dan twee miljard jaar was de aarde een uitermate saaie plek voor een bioloog. Leven was er volop, maar dan in de vorm van eindeloos veel bacteriën. In de ondiepe kustwateren groeiden stromatolieten: levende rotsen die bestaan uit bacteriën. Het land was bedekt met een soort slijm, de zee gevuld met blauw-groene algen. Een bacterie kan er niet veel DNA op na houden. Elke keer als deze zich deelt, moet ook het DNA worden gekopieerd. Een bacterie met een groot genoom, veel DNA dus, heeft dus meer energie nodig om zich te delen, een evolutionair nadeel. Ook duurt het delen langer. Bacteriën blijven daardoor altijd simpel, al beschikken ze wel over een eenvoudig inwendig skelet.
Evolutionair zat het leven gevangen in deze paradox, al bestonden (en bestaan er nog steeds) primitieve meercellige organismen bestaande uit bacteriën, de Myxobacteria. Niet voor niets hebben deze slijmbacteriën het grootste DNA van alle bacteriën (10 tot 13 miljoen baseparen): om samenwerking te coördineren is namelijk veel informatie, dus DNA nodig. Bacteriën zitten gewoonlijk rond het miljoen.Myxobacteriën lijken ongeveer het maximum te zijn wat bacteriën aan complexiteit qua onderlinge samenwerking kunnen bereiken.
Het mimivirus heeft meer weg van een zwervende celkern dan van een virus.
Meercelligheid
Toen gebeurde er iets bijzonders. Er ontstonden eencelligen met een celkern. Plotseling waren veel grotere genoomgroottes mogelijk. Eencellige eukaryoten zitten rond de tien tot honderd miljoen baseparen. De mens wordt beschreven door rond de 3,2 miljard baseparen. Zeer weinig vergeleken met de longvis (130 miljard) of een zeldzaam bloeiend plantje, Paris japonica met 150 miljard baseparen. Het absolute record, 670 miljard, is in het bezit van de amoebe Polychaos dubium (al is dit onzeker – amoebes bevatten vaak meerdere celkernen en symbiotische eencelligen).
Werd het mimivirus de celkern?
Mogelijk hebben hierbij mimivirussen een rol gespeeld. Mimivirussen hebben meer weg van een zwervende celkern dan van een virus. Het genoom van een mimivirus is naar virusbegrippen extreem groot – 1,18 miljoen baseparen. Mimivirussen bevatten ook enzymen die het virus helpen bij het overnemen van de gastheercel en zelfs eigen t-RNA enzymen: een eigen machinerie om zichzelf te kopiëren dus. Veel onderzoekers denken daarom dat het mimivirus misschien ten grondslag lag aan de celkern. Als een bacterie werd overgenomen door een mimivirus-achtig organisme, zou deze misschien in de loop van miljoenen jaren evolutie er in zijn geslaagd om niet de gastheercel op te blazen, maar deze over te nemen en samen te werken. Mogelijk lukte dit ook met andere bacteriën die nu bekend staan als organellen. Er kwam veel meer energie beschikbaar en de schaal werd groter. Daardoor konden deze organismen ook grotere genomen ontwikkelen, wat weer tot nog grotere en ingewikkelder samenwerkingsvormen kon leiden.
Onzacht val je op de grond. Je ziet dat een grijze massa de poten van je bed aan het opeten is. In paniek ren je je huis uit. De hele straat zakt weg. Dan vallen er plotseling gaten in je kleren… Nanorobotjes zijn ongeveer zo klein als een virus en beloven veel: een revolutie in het winnen van grondstoffen, industrie en geneeskunde om maar wat te noemen. Wat zou er gebeuren als ze op hol slaan en bijvoorbeeld besluiten een ontbijtje mens te proberen?
Nanotechnologie
Dingen verkleinen heeft grote voordelen. Je hebt veel minder energie en grondstoffen nodig om hetzelfde te bereiken. Zo kan een goede zakjapanner meer dan de kolossale ENIAC-computer die met 30 ton een complete huiskamer in beslag nam. De kleinst denkbare schaal op dit moment is die van het individuele atoom. Nanotechnologie is techniek die dingen tot op atoomniveau gericht manipuleert. Nanotechnologie belooft daarmee enorme voordelen, want alles om ons heen is te vervaardigen door atomen op een andere manier te schikken. Geen wonder dat overheden overal ter wereld vele miljarden in onderzoek naar nanotechnologie pompen.
Nanobots kunnen erg nuttig zijn om kankercellen te vernietigen of hartaanvallen te voorkomen.
Alle onderdelen, zoals motoren, batterijen en grijparmen zijn opgebouwd uit groepjes atomen. Het vergt een enorm gepriegel om dingen op nanoschaal te bouwen of te manipuleren. Zo heb je een elektronenmicroscoop met een scherpe tip nodig om individuele atomen te zien en te verschuiven. Daarom maken veel onderzoekers gebruik van kant-en-klare onderdelen als enzymen (natuurlijke nanobots, als het ware), koolstofnanobuisjes en dergelijke. Veel onderzoekers zien het meeste in oppervlakken met nanoeigenschappen. Dit is inderdaad het makkelijkst (oppervlaktes met nanostructuren kan je gewoon etsen of printen, zoals nu met chips gebeurt) en ook safe.
Voor veel toepassingen zijn nanorobots echter interessanter. Zo zou een zwerm nanorobots het leven van patiënten kunnen redden door bloedstolsels en aderverkalking weg te beitelen of kankercellen uit te moorden. Ook kan je nanomijnwerkers goudatomen laten zoeken terwijl jij slaapt. Omdat nanorobots zo lastig te bouwen zijn, ligt het voor de hand nanorobots andere nanorobots te laten bouwen. Zo hoef je immers maar één nanorobotje te bouwen, dat zichzelf vervolgens kopieert.
Grey goo
In het grey goo doemscenario, bedacht door nanoprofeet Eric K. Drexler in zijn boek Engines of Creation ontsnappen zich zelf vermenigvuldigende nanorobots. Drexler heeft daar overigens nu grote spijt van, hij vindt dat andere nanogevaren veel urgenter zijn. Ze kunnen voldoende energie opwekken om de atomen die ze nodig hebben op te sporen en te gebruiken om nieuwe nanorobots te bouwen. Alles om hen heen is grondstof om meer kopieën van zichzelf te maken. Alles in hun bereik: huizen, bomen, mensen, rotsen, lucht – verandert in een wriemelende massa nanobots. Er is geen redden meer aan. Zelfs het laten vallen van een atoombom helpt niet: de drukgolf verspreidt de nanobots zelfs nog verder. In een tijdsbestek van enkele weken of maanden is de hele planeet overdekt met nanobots die de aarde en zijn bewoners tot op het bot (en verder) afkluiven. Astronauten aan boord van de ISS zien hoe de hele aarde verandert in een zwarte klont.
Reëel?
Er is op dit doemscenario uiteraard het nodige aan te merken. Zo is energie op nanoschaal op veel plekken schaars. Kernenergie is uitgesloten, tenzij de nanobots een grote kerncentrale construeren m.b.v. bijvoorbeeld chemische energie. Ook kernfusie zou in theorie mogelijk zijn. Chemische energie is zeer schaars. Om een nanobot zichzelf met behulp van chemische energie te laten kopiëren, vereist een veelvoud van de hoeveelheid atomen als brandstof. Een ander fundamenteel probleem is hoe de nanorobots van de afvalwarmte af kunnen komen. Atomen herschikken vereist de nodige energie. Al te hard kunnen nanobots dus niet groeien zonder zichzelf in de problemen te brengen. Langzaam groeiende nanobots kunnen zonlicht gebruiken als energiebron. Er bestaan op dit moment al zonnepanelen die efficiënter zijn dan planten. Ook langzaam replicerende nanobots hebben vervelende gevolgen: omdat ze zo klein zijn als bacteriën, zijn ze nauwelijks te vinden en dus onuitroeibaar.
Technisch is grey goo in de middellange toekomst denkbaar. Sterker nog, onze aarde is al verzadigd met biologische replicators die bijna alles kunnen omzetten in zichzelf: bacteriën.
An de andere kant: iemand zal zo dom (en technisch briljant) moeten zijn om een volledig onafhankelijke nanorobot die zichzelf kan vermenigvuldigen te bouwen. Onderzoekers verwachten dat dit met strenge regelgeving te voorkomen is en productieprocessen zo te ontwerpen, zodat er geen losse reproducerende robots op nanoschaal hoeven te bestaan. Ter geruststelling: een universele nanobot die van heel veel materialen kan leven, is vermoedelijk uiterst lastig, zo niet onmogelijk te bouwen.
Recente waarnemingen aan moeilijke zichtbare verre melkwegstelsels van meer dan tien miljard jaar oud, tonen aan dat deze opmerkelijk rijp zijn voor hun leeftijd. Hoe kunnen zo snel na de Big Bang al doorontwikkelde melkwegstelsels zijn ontstaan? Kloppen onze theorieën wel?
Van dwergstelsel tot megastelsel
Melkwegstelsels komen voor in allerlei soorten en maten. Zo zijn er melkwegstelsels (denk aan de Magellaanse Wolken) die veel kleiner zijn dan het onze. Deze bestaan uit enkele honderden miljoenen sterren. Volgens de op dit moment populaire kosmologische theorieën waren dit (vanaf een miljard jaar na de Big Bang) de eerste melkwegstelsels die ooit gevormd werden. Door vele botsingen van de dwergstelsels vormden ze grotere stelsels. Pas na enkele miljarden jaren vormden deze stelsels zo groot als onze eigen Melkweg.
Redshift desert
Nieuwe waarnemingen van het Gemini Observatory van stelsels in de zogeheten “Redshift desert”, een periode drie tot zes miljard jaar na de Big Bang, zetten dit overzichtelijke plaatje echter totaal op zijn kop. De onderzoekers namen namelijk melkwegstelsels waar die veel ouder waren dan volgens dit populaire model kan. De ouderdom van een melkwegstelsel is onder meer te zien aan de helderheid. In een jong melkwegstelsel vindt heel veel stervorming plaats.
De evolutie van het heelal, volgens de tegenwoordige theorieën.
Hoe stel je de leeftijd van een melkwegstelsel vast?
De belangrijkste methode is de roodverschuiving meten. Omdat het heelal overal ongeveer even snel uitzet, lijken melkwegstelsels op vele miljarden lichtjaar afstand snel van ons af te bewegen. Als gevolg hiervan wordt hun licht uitgerekt. De mate van uitrekking is te meten. In licht komen namelijk spectraallijnen voor: een soort vingerafdruk van de atomen waar het licht door wordt uitgezonden of wordt geabsorbeerd. Elk los atoom of molecuul heeft een unieke vingerafdruk: het absorptie (of emissie-) spectrum. Zo hebben natriumionen twee karakteristieke heldergele spectraallijnen. De reden dat je een geel licht ziet als je keukenzout (natriumchloride) in een gasvlam laat vallen. Als deze vingerafdruk plotseling in veel roder licht voorkomt dan normaal, weet de astronoom dat dit object van hem af beweegt.
Dit zegt echter niet veel over de conditie van het melkwegstelsel. Daarvoor kan je beter letten op de lichtverdeling. Als er veel stervorming plaatsvindt, worden er ook veel reuzensterren gevormd. Reuzensterren leven zeer kort, enkele tientallen miljoenen jaren, en zenden veel blauw licht uit. Als gevolg daarvan licht een jong stelsel op als een kerstboom. Als de stervorming stopt, is het ook snel met deze reuzensterren gedaan en treedt het melkwegstelsel een stabielere, ‘rijpere’ fase in. Zo is de stervormingssnelheid in onze eigen Melkweg nog maar een kwart van wat deze miljarden jaren geleden was. In rijpere melkwegstelsels wordt het licht van langlevende zonachtige sterren en rode dwergsterren overheersend. Daarvoor werd dat overstraald door de heldere reuzensterren.
Een tweede techniek is letten op het voorkomen van metalen. Metalen zijn volgens astronomen alle elementen behalve waterstof en helium. In de praktijk dus: alle atomen die niet bij de oerknal gevormd zijn. Sterren vormen tijdens hun bestaan door kernfusie zwaardere elementen. Zo wordt waterstof gefuseerd tot helium, helium tot koolstof enzovoort. Als het licht van een melkwegstelsel veel sporen van bijvoorbeeld koolstof, zuurstof of ijzer bevat, is dat dus een bewijs dat het al van een gevorderde leeftijd is.
Je kan ook letten op de grootte en vorm. Grote melkwegstelsels (zoals ons eigen stelsel) zijn het resultaat van vele samensmeltingen van dwergstelsels en daarmee vermoedelijk veel ouder dan dwergstelsels. Als een dwergstelsel nooit samensmelt, kan ook dit uiteraard een hoge ouderdom bereiken. Hier zijn meerdere voorbeelden van bekend.
Gemini Deep Deep Survey
Waarnemingen tot nu toe concentreerden zich alleen op de helderste, dus “jongste” melkwegstelsels. Die zijn namelijk het makkelijkst waar te nemen (de lichtzwakke stelsels zijn driehonderd keer zwakker dan het licht van de atmosfeer). Uiteraard levert dat een erg vertekend beeld op. De Gemini telescopen zijn een tweetal volkomen identieke acht-meter spiegeltelescopen, waarvan er één op de vulkaankegel Mauna Kea op Hawaii staat en de andere in Chili. GDDS is een internationaal samenwerkingsverband dat het spectrum onderzocht van driehonderd melkwegstelsels uit de “redshift desert”, waaronder evenredig veel lichtzwakke exemplaren, die astronomen daarvoor maar “even” hebben laten liggen. Daardoor ontstond een realistischer beeld. Naar blijkt, zijn de lichtzwakke stelsels veel rijper dan kan volgens de theorieën. Het gas tussen de sterren in de stelsels bevat veel meer metalen dan verwacht.
Eerste buitenaardse leven veel eerder dan gedacht?
In de buurt van de allereerste sterren konden zich geen planeten vormen, omdat er alleen waterstof en helium bestonden. Metaalrijke stelsels bevatten veel grondstoffen voor planeten: ijzer, silicium, zuurstof. Nu we hebben ontdekt dat ook zeer jonge melkwegstelsels dus planeten konden vormen, zou het leven al snel voet aan de grond moeten hebben gekregen in het universum, al ver voordat de aarde zelfs maar werd gevormd. Zouden onze verre nakomelingen ruïnes van buitenaardse beschavingen kunnen vinden in de buurt van uitgebrande sterren?
Automobilisten klagen steen en been over de hoge benzineprijs, maar er rijden nog veel te veel brandstofslurpende PC Hooftstraat-tractoren op de weg. Tijd voor flink wat extra accijns op de benzine en diesel.
Aardolie: einde komt snel
De verkoop van de Jeep Wrangler, één van de grootste brandstofslurpers, is ingestort. Tijd voor de genadeslag.
Aardolie, zo wordt steeds meer duidelijk, wordt schaars. Niet dat alle aardolie ooit op zal zijn, maar op een gegeven moment kost het meer energie om de resterende aardolie uit de rots te persen dan het oplevert om de aardolie op te stoken: een EREOI kleiner dan 1. Vanaf dat punt (eigenlijk al eerder, denk aan bijkomende kosten) houdt aardolie effectief op een energiebron te zijn.
Voorspellingen over grenzen aan de olieproductie zijn niet nieuw. Na de lage olieprijzen in de jaren zestig kwam de eerste oliecrisis in 1973 als een schok. Voor het eerst werd toen duidelijk dat aardolie een schaarse en eindige hulpbron is. In feite kwam pas een einde aan de recessie toen in de jaren tachtig en negentig de aardolieproductie flink steeg. Dit suste de consumenten in slaap. Dit tijd is nu voorbij.De olieprijzen zijn nu hoog en dat zullen ze blijven, tot elektrisch vervoer of de waterstofeconomie echt doorbreekt.
Verborgen kosten van aardolie Het gevaar van CO2 wordt sterk overdreven. Een veel belangrijker argument is dat aardoliewinning het milieu zwaar vervuilt en ons sterk afhankelijk maakt van dictatoriaal geregeerde landen. Dankzij een lage olieprijs was de Sovjetunie gedwongen te democratiseren. Op dit moment wordt er in Europa per jaar zeshonderdvijftig miljard euro per jaar uitgegeven aan olie. Dit geld komt terecht in landen als Saoedi-Arabië, Rusland en Iran, die met dit geld hun eigen bevolking onderdrukken en buurlanden terroriseren. De hoogstnoodzakelijke revolutie in deze landen wordt uitgesteld omdat het regime sociale rust kan kopen. Tegelijkertijd wordt de Europese economie leeggezogen.
Harde crash of zachte landing?
De vorige regering heeft de belasting op aanschaf van een extreem zuinige auto sterk verlaagd en de brandstofaccijns verhoogd – een van haar weinige echt verstandige beslissingen. Helaas is de benzine en diesel nog steeds veel te goedkoop. Een liter van deze kostbare, onvervangbare grondstof kost nu rond de € 1,60. Hiervan is 72 cent belasting. Toch zie je nog steeds veel auto’s op de weg met maar een bestuurder er in. Ook zie je nog steeds zware protserige SUV’s. Klaarblijkelijk kan het nog steeds uit om met deze blikken monsters rond te rijden. Tijd dus om de accijns te verdubbelen. Waarschijnlijk zal een benzineprijs van € 2,30 of meer leiden tot een verstandiger autoverbruik en een snelle overstap naar elektrische alternatieven. Zelfs de persluchtauto, wanneer gekoppeld aan wind en zon, zou een uitstekend alternatief vormen. Burgers worden zo op tijd gestimuleerd om zuinige rijgewoontes aan te leren en vaker samen te rijden. Ook zullen ze brandstofverslinders alleen als ze heel erg nodig een meisje willen versieren, de garage uit rijden. Als olie dan echt schaars gaat worden, zijn we in ieder geval op tijd voorbereid op het olieloze tijdperk.
Het aantal bewoonbare planeten in het heelal is in theorie werkelijk verbijsterend. Toch merken we tot nu toe een oorverdovende stilte. Waarom zijn de aliens niet hier? Een eerste artikel over deze Fermi Paradox, waarin de kans wordt berekend op een aardachtige planeet met intelligent leven.Stromatolieten waren bijna drie miljard jaar lang de hoogste levensvorm op aarde.
Drake-vergelijking
Radio-astronoom Frank Drake bedacht de Drake-vergelijking die aangeeft van hoeveel buitenaardse beschavingen we radiostraling op kunnen vangen. Hierbij ging hij er van uit dat intelligente aliens zich alleen op een aardachtige planeet kunnen vormen. De formule ziet er ingewikkeld uit maar is in feite slechts een rijtje getallen dat met elkaar wordt vermenigvuldigd.
De Drake-vergelijking is: [latex]N = R^{\ast} \cdot f_p \cdot n_e \cdot f_{\ell} \cdot f_i \cdot f_c \cdot L \![/latex]
N: het aantal buitenaardse beschavingen is waarmee we zouden kunnen communiceren;
R*: de stervormingssnelheid in onze melkweg
fp is de fractie van sterren die planeten bezit
ne: het aantal planeten per ster dat leven zou kunnen herbergen
fâ„“: de fractie planeten waar daadwerkelijk leven ontstaat
fi: de fractie waarop ‘intelligent’ leven ontstaat (waartoe we onszelf heel onbescheiden rekenen)
fc: de fractie die in haar bestaan vanuit de aarde detecteerbare signalen produceert
L: de tijdperiode waarin deze beschavingen deze detecteerbare signalen uitzenden.
Wat komt er uit de Drake-vergelijking?
Drake bedacht deze vergelijking in 1962, toen we over veel minder astronomische kennis beschikten dan nu. Nu kunnen we dingen, zoals het detecteren van exoplaneten, waar Drake alleen maar over kon dromen. Ook is onze kennis over stervorming en planeetvorming aanmerkelijk uitgebreider dan toen. Bij een aantal getallen kunnen we dus realistische waardes plaatsen. De meeste getallen blijven echter nog een raadsel.
Zonachtige sterren
Veel astronomen gaan er (conservatief) van uit dat de enige plaats waar zich leven kan ontwikkelen, een aardachtige planeet is die rond een zonachtige ster draait. De reden is dat zonachtige sterren zowel klein genoeg zijn om lang genoeg mee te gaan om het ontstaan van leven mogelijk te maken, als groot genoeg om een voldoend groter leefbare zone te bezitten.
Blauwe reuzensterren leven extreem kort. Daar kan je dus beter niet naar planeten met leven zoeken.
Rode dwergsterren, bijvoorbeeld, vormen weliswaar meer dan driekwart van alle sterren en leven zeer lang, duizenden miljarden jaren, maar hun bewoonbare zone is zeer smal en ligt dicht bij de ster. Als gevolg daarvan wordt de planeet vastgenageld aan de ster: tidal locking. Ongeveer zoals de maan altijd hetzelfde halfrond naar de aarde wendt.Volgens sommigen verdwijnt hierdoor het beschermende magneetveld en dus de atmosfeer. Aan de eeuwige-nachtzijde van de planeet ligt dan een dikke ijslaag. Aan de andere kant: een veel groter ster dan de zon brandt snel op. Zo gaat een zware blauwe reus als de ster Rigel minder dan honderd miljoen jaar mee. Het leven op aarde deed er twee miljard jaar (twintig keer zo lang dus) over om zich van één cel tot tot meercellige te ontwikkelen. Het percentage zonachtige sterren (F-klasse, G-klasse en K-klasse) is voorzover we weten ongeveer twintig. Eén op de vijf sterren is dus een zonachtige ster.
Stervormingssnelheid
Ons melkwegstelsel telt ongeveer driehonderd miljard sterren. Deze hebben zich alle in de dertien miljard jaar dat ons heelal bestaat, gevormd. In 2006 berekende een aantal wetenschappers hoeveel sterren zich per jaar vormen in de melkweg. Ze kwamen hierbij uit op ongeveer zeven sterren per jaar. Dit lijkt een redelijke schatting anno nu. In het verleden lag de stervormingssnelheid echter vele malen hoger. Het is realistischer van bijvoorbeeld vijftien tot twintig sterren per jaar uit te gaan.
Fractie van sterren met planeten
In de tijd van Drake was de mogelijkheid om dit vast te stellen pure science-fiction.
Satelliet COROT ontdekte super-aarde COROT 7B, zo extreem heet dat het gesteente regent. Duidelijk wat minder geschikt voor leven, dus.
Gelukkig is dat nu anders, onder meer de exoplaneet-zoekende satellieten COROT en Kepler geven ons een steeds nauwkeuriger indruk van het percentage sterren dat over planeten beschikt. Naar schatting van astronomen beschikt ongeveer veertig procent van alle zonachtige sterren (zie voor) over planeten zo groot als de aarde of groter. Als we alle rode dwergen en reuzensterren (alsmede uitgebrande sterren, hoe onterecht volgens velen ook) afschrijven komen we dus uit op een getal voor fp van 0,40 * 0, 20 = 0,08 (acht procent).
Aantal planeten per ster waarop zich leven kan ontwikkelen
Ook dit onderwerp garandeert heftige discussies. In vorige eeuwen sidderden mensen van angst voor marsmannetjes, maar we weten nu dat er maar enkele plaatsen in het zonnestelsel zijn die leven kunnen herbergen zoals we dat op aarde kennen. Naast de aarde zijn dat Mars, de Jupitermaan Europa en de Saturnusmaan Enceladus (en volgens sommigen Titan), die over vloeibaar water in hun binnenste beschikken. In een verder verleden bevonden zich ook op Venus oceanen. Deze zijn nu totaal drooggekookt. Uitgaande van onze ervaringen in het zonnestelsel kunnen we concluderen dat een op de vier planeten of planeetachtige objecten, gastvrij kunnen zijn voor leven. In de praktijk is dit echter hooguit eencellig leven. Als we uitgaan van acht planeetachtige objecten per ster, betekent dat dus twee planeten per ster.
Percentage bewoonbare planeten waarop leven ontstaat
We kennen op dit moment maar één planeet waarop leven bestaat: onze aarde. Het leven op aarde ontstond opmerkelijk snel: binnen een miljard jaar na het ontstaan van de aarde. De oudste fossielen dateren van 3,5 miljard jaar geleden. Een groot deel van deze miljard jaar was de aarde een roodgloeiende lavaplaneet. Gesteente van 3,8 miljard jaar oud, aangetroffen in Groenland, bevatte echter ook aanwijzingen dat er mogelijk leven was in die tijd.
Er zijn sterke aanwijzingen (o.a. methaanuitstoot en mogelijke overblijfselen van stromatolieten) dat ook Mars levensvormen bevat of bevatte. Zolang we Mars, Europa, Titan en Enceladus niet grondig hebben uitgekamd kunnen we geen andere uitspraken doen. Het is ook allerminst zeker dat het leven op de aarde zelf is ontstaan. Volgens sommige theorieën ligt de oorsprong van het leven in interstellaire wolken, een mogelijkheid waarmee Drake (net als met de al even omstreden panspermie) geen rekening hield.
Arbitrair kiezen we hier (mede gezien het extreem snelle ontstaan van leven op aarde) voor ongeveer een derde kans.
Hoeveel planeten ontwikkelen intelligent leven?
Intelligent leven vereist de mogelijkheid om informatie te kunnen verwerken. Deze mogelijkheden zijn voor een amoebe of zeepok niet bijzonder groot. Vandaar dat archeologen nog steeds geen amoebenbeschaving of zeepoktempel hebben opgegraven, hoewel deze soorten er al vele honderden miljoenen jaren zijn.
Stromatolieten waren bijna drie miljard jaar lang de hoogste levensvorm op aarde. Saai...
Uit fossielen en schedelmetingen weten we wel dat dieren in de loop van miljarden jaren steeds slimmer werden. Zo was het slimste dier dat leefde aan het einde van de tijd van de dino’s, Troödon, ongeveer zo slim als een modern zoogdier. Er zijn nu meerdere soorten met een hoge hersenmassa. De walvisachtigen, aapachtigen, papegaaiachtigen en de octopusachtigen hebben alle een relatief hoge hersenmassa. Dit zijn alle vier verschillende diergroepen die zich – als de groei in hersenmassa doorzet – ook tot intelligente levensvormen kunnen ontwikkelen. Omdat er meerdere groepen dieren zijn die dit potentieel hebben, is de waarschijnlijkheid dat zich intelligent leven ontwikkelt, vermoedelijk hoog.
Als de biosfeer maar lang genoeg bestaat om ingewikkelde diersoorten voort te kunnen brengen. Juist dat laatste is problematisch. Gedurende drie miljard jaar kwamen er op aarde alleen eencelligen voor. Pas vrij kort geleden, tegen het einde van het Precambrium zeshonderd miljoen jaar geleden, ontstonden er meercellige organismen. Er was namelijk pas toen voldoende vrije zuurstof om ingewikkelder dieren met een brein van energie te voorzien. Als we uitgaan van de geschiedenis van de aarde, is de ontwikkeling van een celkern en meercelligheid een veel grotere stap geweest dan de ontwikkeling van intelligent leven. Waarschijnlijk bevatten daarom verreweg de meeste planeten met leven alleen bacterie-achtige organismen. De fractie planeten met intelligent leven is dus misschien op een duizendste of nog minder te stellen. De kans is veel groter dat zich een tweede Venus vormt of dat er nog steeds alleen bacteriën rondkrioelen als de zon opzwelt tot een rode reus.
Hoeveel intelligente aliensoorten ontwikkelen zich tot een beschaving die in staat is radiogolven voort te brengen?
De mens als soort bestaat zeker driehonderdduizend jaar. Het grootste deel van die tijd – tot ongeveer tienduizend jaar geleden – leefden de mensen als jagers en verzamelaars.
Dolfijnen zijn slimme dieren. Helaas hebben ze geen ledematen waarmee ze gereedschap kunnen vasthouden.
Ongeveer tienduizend jaar gelden werd de landbouw ontwikkeld, waardoor veel hogere bevolkingsdichtheden mogelijk waren. Moderne wetenschap bestaat nog veel korter: enkele honderden jaren. De eerste radio- en televisieuitzendingen dateren van minder dan een eeuw terug. Een bol met radiogolven verspreidt zich met de lichtsnelheid over de naburige sterren.
Er zijn op aarde meer relatief intelligente soorten – de eerder genoemde andere aapachtigen, octopusachtigen, papegaaiachtigen en walvisachtigen – maar voor een dier zonder ledematen als een papegaai of walvis, hoe intelligent mogelijk ook, is het onmogelijk om verder te komen dan het uitwisselen van ingewikkelde verhalen en liederen. Een intelligente soort moet effectief gereedschappen kunnen gebruiken. Alleen de octopusachtigen en de aapachtigen voldoen hieraan. Octopussen leven echter solitair. Voor een beschaving moeten individuen in groepen leven en voor langere tijd op één plaats kunnen blijven. Ook moet het mogelijk zijn om ingewikkelde apparaten en elektronica te kunnen bouwen. Onder water is dat zeer lastig. Kortom: het is moeilijk voorstelbaar dat een waterbewonende soort verder komt dan de steentijd.
Er zijn meer scenario’s denkbaar. De planeet kan bijvoorbeeld nauwelijks metalen bevatten, waardoor de bewoners veroordeeld zijn tot een bestaan dat de steentijd niet ontstijgt. Dat er veel metalen op de oppervlakte van de aarde voorkomen is, denken onderzoekers -letterlijk- een toevalstreffer: een metaalrijke asteroïde sloeg in. Van nature zakken metalen naar de kern. Een beschaving kan zich ontwikkelen in een niet-technische richting – in feite is dit meer de regel dan een uitzondering. Alleen de Chinese en Europese beschavingen kenden een sterke inheemse technische traditie.
Hoe lang gaat de buitenaardse beschaving door met radiogolven uitzenden?
Radiozenders zijn nu veel minder krachtig dan vroeger, omdat radioontvangers veel beter zijn geworden. Vrijwel alle radioverkeer is nu digitaal in plaats van analoog. Op lichtjaren afstand worden de bits van digitale uitzendingen nu uitgesmeerd, waardoor het lijkt alsof de aarde witte ruis uitzendt. Paradoxaal was de aarde voor aliens vijftig jaar geleden dus duidelijker te ontdekken dan nu. Beschavingen hebben ook een eindige levensduur. We worden nu geconfronteerd met het opraken van grondstoffen, fossiele brandstoffen en de gevolgen van milieuvervuiling. Het had weinig gescheeld of door de Cubacrisis van 1962 was een nucleair Armageddon uitgebroken. Wie weet vinden wetenschappers in de toekomst een nog veel dodelijker wapen uit waardoor de mensheid zichzelf opblaast of vergiftigt en is dit de reden dat we zo weinig merken van andere technisch ontwikkelde beschavingen. Toch moeten we een realistisch getal zien te vinden. Vijfhonderd jaar lijkt een redelijke schatting. Dit op basis van de levensduur van eerdere menselijke beschavingen zoals de Tolteekse, de Egyptische en de Indusbeschaving. Dit is trouwens ook een uitstekend argument om ook op buitenaardse werelden kolonies te stichten. Zij kunnen de aardbewoners redden als het op aarde uit de hand loopt.
De gevolgen van een kunstmatig zwart gat dat ontsnapt zijn vermoedelijk vrij akelig. Ter geruststelling: dit ligt op dit moment nog ver buiten onze mogelijkheden. Nog wel…
Hoeveel buitenaardse beschavingen zijn er nu in de Melkweg?
Er vormden zich ongeveer vijftien tot twintig sterren per jaar miljarden jaren geleden. Naar schatting heeft ongeveer acht procent van alle sterren interessante planetenstelsels (dit is exclusief de rode dwergen, driekwart van alle sterren). Naar schatting heeft elk van deze sterren twee planeten waar in potentie leven kan ontstaan.
Omdat leven op aarde zeer snel nadat de omstandigheden daar geschikt voor waren al is ontstaan, moet het ontstaan van leven niet een erg zeldzame gebeurtenis zijn. Laten we pessimistisch uitgaan van een derde kans.
Veel gecompliceerder is de ontwikkeling van eencellig naar meercellig (en dus in potentie intelligent) leven. Het kostte op aarde maar liefst drie miljard jaar om van eencellige naar meercellige te evolueren. Vandaar dat we hier uitgaan van een duizendste: een zeer zeldzaam proces. Uit de aanwezigheid van vier niet verwante diergroepen op aarde met een verhoogde hersenmassa leiden we af dat een hogere intelligentie een natuurlijk gevolg is van voortschrijdende evolutie. De kans dat er uiteindelijk een intelligente soort ontstaat, gegeven dat er meercellig leven bestaat, is hiermee vrij hoog.
Een intelligente soort kan zowel op het land, in de zee of in de atmosfeer voorkomen (van veel superaardes wordt een zeer dikke atmosfeer voorspeld). Alleen landbewoners (of andere soorten, met onwaarschijnlijk veel geluk) kunnen zich tot een gereedschap gebruikende soort ontwikkelen. Misschien dat één op de tien soorten zich uiteindelijk tot technische beschaving ontwikkelt. De rest is voor eeuwig opgesloten op hun planeet, tenzij een welwillende buitenaardse soort ze bevrijdt voor ze uitsterven.
Laten we uitgaan van een periode van vijfhonderd jaar dat deze soort radiostraling uitzendt. Als de soort naar andere sterren reist wordt deze periode uiteraard veel langer. Alleen al de reis naar een andere ster duurt honderden tot duizenden jaren.
Dan komen we in totaal uit, alleen al in deze Melkweg, op 15 (aantal nieuwe sterren per jaar) x 0,08 (percentage sterren dat zonachtig is en een planetenstelsel heeft) x 2 (aantal planeten in bewoonbare zone of met grote ondergrondse oceaan) x 1/3 (kans op ontstaan leven) x 1/1000 (kans op ontwikkeling van meercellig intelligent leven) x 1/10 (kans op de ontwikkeling van een technische beschaving) x 500 (levensduur van de technische beaschaving)= 0,4 beschavingen. Dit is de kans dat er op dit moment ergens in de Melkweg zich een beschaving vindt die ook radiogolven uitzendt. Erg ver kunnen we niet luisteren – misschien een bol met honderd lichtjaar doorsnede, als we een veel betere radiotelescoop gebruiken dan die waar we nu over beschikken (op dit moment kunnen we een grote radiozender in de buurt van Alfa Centauri net uit de achtergrondruis pikken). Dat is maar een heel klein gebiedje: het melkwegstelsel heeft een doorsnede van vijftigduizend lichtjaar. Het is dus erg logisch dat we niets horen van aliens. Aan de andere kant, deze aannames zijn op sommige punten boterzacht…
1. Misoogsten: je kunt de slechte Russische graanoogst in 2010 wijten aan klimaatverandering of aan een toevallige speling van de natuur. Maar feit is dat de oogst 35% lager was dan in 2009. Die oogst was al lager dan in 2008.
2. Tekorten aan grondwater voor irrigatie. In China, India, Saoedi-Arabië en andere landen daalt het grondwaterpeil. Men pompt meer water omhoog dan de natuur kan aanvullen. Wereldwijd wordt er zoveel water opgepompt dat dit zelfs een kwart van de zeespiegelstijging kan verklaren. Saoedi-Arabië moet binnenkort stoppen met de produktie van graan, omdat er te weinig grondwater is.
Het gebrek aan grondwater in China en Afrika leidt tot verdroging en versnelde erosie.
3. Opbrengsten kunnen niet verder worden verhoogd.
Door mechanisatie, irrigatie en toepassen van kunstmest en bestrijdingsmiddelen is de opbrengst tijdens de 20e eeuw sterk verbeterd. Maar deze Groen Revolutie loopt op zijn einde. De opbrengst per hectare kan niet verder worden verhoogd door nieuwe technologieën. Juist op het moment dat er meer graan verbruikt wordt voor biobrandstof en veeteelt, wordt de maximale opbrengst bereikt.
Nederland is zeer welvarend. Onder andere komt dat omdat we hier één van de grootste gasbellen ter wereld onder de grond hebben, maar er is meer. Zo heeft Nederland behoorlijk wat profijt van bepaalde geografische omstandigheden…
Het gemopper van de Nederlanders niettegenstaande, is Nederland een van de rijkste landen ter wereld. Voor een belangrijk deel komt dat door voor de hand liggende redenen als de ligging tussen andere welvarende gebieden. Maar dat is lang niet alles.
Vruchtbare bodem, mild regenachtig zeeklimaat
Windmolens zijn overblijfsels van de eerste Nederlandse industriéle revolutie.
Nederland ligt voor het grootste deel op voormalige zeebodem of rivierbedding. Dit betekent dat dikke pakketten zeeklei en rivierklei op de oppervlakte liggen. Kleibodems kunnen veel mineralen en vocht vasthouden, waardoor de meeste gewassen op kleigrond veel meer opbrengst geven dan op zandgrond.
Dit is de reden dat Nederland, vooral het westelijk deel, al sinds de Middeleeuwen een veel dichtere bevolking kon onderhouden dan de meeste andere landen.
De toenemende bevolkingsdruk leidde tot het inpolderen van meertjes en stukken zee, waardoor nog meer vruchtbare landbouwgrond beschikbaar kwam.
De regenval in Nederland is veel regelmatiger dan in landen met een landklimaat. Als gevolg hiervan mislukken oogsten in Nederland een stuk minder snel dan in veel andere landen.
Geografie dwingt tot organisatie en samenwerking
Een groot deel van Nederland ligt onder water. De Nederlanders kwamen al diverse malen op onzachte wijze in aanraking met de kracht van het water. De laatste grote overstroming was de ramp in 1953, naar aanleiding waarvan de Deltawerken zijn gebouwd.
Alleen door samenwerking zijn landerijen te beschermen tegen het water (de door de individualistische Friezen gebouwde terpen beschermden slechts één boerderij). Niet voor niets waren de eerste bestuursorganen in Nederland de waterschappen, die de waterhuishouding en dijken controleerden.
Een sterke sociale controle en organisatiegraad is essentieel om een dijk in stand te houden. In tegenstelling tot landen met een grootschalig irrigatiesysteem zoals Egypte en Irak, is een dijk niet door één potentaat die aan het begin van de waterbron zit te controleren. Een dijk is een ‘common good’ waarvan het nut niet afhangt van iemands positie. Als de polder onderloopt betekent dat schade voor iedere boer. Dat bevordert een democratische regeringsvorm. Kortom: de Nederlanders werden door de natuur gedwongen op democratische wijze samen te werken.
Natuurlijke transportwegen naar Zwitserland en Noord-Frankrijk
Nederland ligt op het snijpunt van twee belangrijke stroomgebieden: dat van de Maas en de Rijn. Nederland beheerst ook de monding van de Schelde, de levensader voor Antwerpen, de grote concurrent van de Rotterdamse haven. De verleiding is voor de Nederlanders dan vaak ook groot om deze af te knijpen, wat de Belgen geregeld tot razernij brengt.
Transport was in Nederland nooit een erg groot probleem. Ook zeer zware ladingen kunnen met gemak met grote schepen door de enorme, brede rivieren worden vervoerd.
Dit voordeel is veel groter dan het beperkte nadeel dat de hinder door de obstakels die rivieren voor wegen vormen, oplevert. Steden op waterknooppunten zoals Rotterdam konden hier al snel van profiteren. Ook nu nog is de Rotterdamse haven de economische motor van Nederland met via Rijn en Maas een benijdenswaardige toegang tot bijna heel West-Europa. Grote ladingen goederen worden daarom meestal in Rotterdam overgeslagen.
Slochteren: zegen of vloek?
De ontdekking van een van de grootste aardgasvoorraden ter wereld in het Groningse plaatsje Slochteren (3000 miljard kuub aardgas) verschafte de Nederlandse regering een enorme hoeveelheid inkomsten. Tweeduizend miljard kubieke meter is al verkocht, vaak tegen lachwekkend lage prijzen. Dit leverde de Nederlandse schatkist enkele honderden miljarden euro’s op, die voornamelijk werden besteed aan het meest riante sociale-zekerheidsstelsel van West-Europa en het uitbouwen van een enorme overheidsbureaucratie. Het gevolg: grote groepen inactieven. Wel konden door de hoge gasinkomsten de belastingen in Nederland lager blijven dan in buurland België.
Een lot uit de loterij?
De gunstige geografische ligging maakte Nederland uiteraard een geliefd doelwit voor buitenlandse machten. De Nederlanders behielden hun onafhankelijkheid door als onafhankelijk land nuttiger te zijn dan als bezet gebied. Ook stelde de efficiënte sociale organisatie de Nederlanders in staat voorop te lopen op technologisch gebied, ook op militair terrein.
Dit ging in de vier eeuwen dat Nederland een onafhankelijke staat is over het algemeen goed. In twee gevallen – de Napoleontische bezetting en de nazitijd – werd heel Europa beheerst door één continentale macht, waardoor de traditionele strategie niet meer werkte en Nederland toch onder de voet werd gelopen.
Nederlanders als vredesduiven
Nederland bestaat van de handel tussen Europese landen en van Europa met de rest van de wereld. Oorlogen tussen Europese landen zijn niet in het belang van Nederland. Dat vermindert immers hun onderlinge handel.
Ook worden conflicten in Nederland meestal met de mantel der liefde bedekt en is het bereiken van een consensus heel belangrijk. In de Nederlandse mindset is het vreedzaam regelen van conflicten daarom ingebakken.
De laatste keer dat Nederland Europese supermachtallures had – in 1673 – werd het aangevallen door vier landen tegelijkertijd. De Hollandse Waterlinie – het onder water zetten van de polders die het Hollandse hartland omringen – is een nogal destructieve verdedigingstactiek die bij de moderne oorlogsvoering – denk aan Hitlers parachutisten – niet meer werkt. Vandaar dat de Nederlanders nu hun heil zoeken in internationale samenwerking. Alleen door te voorkomen dat er weer een overheersende Europese macht komt, kan Nederland haar onafhankelijkheid bewaren. De Britten hebben een soortgelijk belang – de reden dat Nederlanders en Britten het op Europees niveau gewoonlijk goed met elkaar kunnen vinden.
De elektronenmicroscoop krijgt er een stevige concurrent bij. Opticus Allard Mosk van de Universiteit Twente heeft een techniek ontwikkeld om met een goedkope omgebouwde lichtmicroscoop details tot minder dan honderd nanometer, enkele honderden atomen breed, te ontwaren. Komt goedkope laboratoriumapparatuur voor de Derde Wereld dichterbij?
Duivels dilemma
Zichtbaar licht heeft golflengtes van vierhonderd tot zevenhonderd nanometer. Dat betekent dat hoe we ook ons best doen, we hiermee geen details kleiner dan vierhonderd nanometer kunnen zien. Licht buigt domweg om kleinere voorwerpen heen. Daarom moeten voor kleinere afmetingen andere dingen dan zichtbaar licht worden gebruikt. De nieuwste chips worden bijvoorbeeld gebakken met behulp van ultraviolette straling of zelfs röntgenstraling met een golflengte van enkele tientallen nanometers. Elektronen bieden een nog scherpere resolutie. Kwantummechanisch gezien hoort bij elk deeltje (zoals een elektron) een golf. Hoe zwaarder of energierijker het deeltje, hoe korter de golf. Bij elektronen praten we dan over groottes kleiner dan een nanometer. Helaas zijn elektronenmicroscopen peperdure en nogal logge apparaten, hoewel er tegenwoordig modellen zijn die op een bureautafel geplaatst kunnen worden. Ook zijn zowel röntgenstraling als elektronen nogal destructief. Levende organismen zijn hierdoor out of the question. Vervelend, want juist deze herbergen nog veel raadsels op nanoschaal.
De nanometermicroscoop in actie. Laserlicht wordt verstrooid en vervolgens met de lichtmodulator zo geconcentreerd, dat er een optisch onmogelijk scherp brandpunt ontstaat. Door het object met dit brandpunt af te tasten, ontstaat een 3D beeld op nanoschaal.
Kijken op nanoschaal
Met de ontdekking door opticus Allard Mosk van de universiteit Twente lijkt hieraan een einde gekomen te zijn. Het blijkt namelijk dat door het oppervlak van de lens op een bijzondere manier te etsen, met de golf veel kleinere details waar zijn te nemen dan volgens de klassieke optica mogelijk is. Mosk slaagde er in om met laserlicht van 561 nm golflengte details van 97 nm zichtbaar te maken, bijna zes keer kleiner dan optisch mogelijk dus. Het systeem werkt door gebruik te maken van verstrooiing. Laserlicht bestaat uit licht dat exact in fase is. Kleine verstoringen, ook obstakels van enkele nanometers groot, verstoren dit en leiden tot diffractiepatronen.
Bouw van de nanomicroscoop
Mosk maakt gebruik van een systeem in twee stappen. In de eerste fase wordt laserlicht door een lens met een onregelmatig, oneffen oppervlak verstrooid. Dit licht vormt een oneffen diffractiepatroon dat wordt uitvergroot, door een lichtgevoelige CCD-chip wordt opgevangen en teruggerekend naar de vorm van de oorspronkelijke bundel. Nu het diffractiepatroon exact bekend is, kan aan de hand daarvan worden berekend hoe de ruimtelijke lichtmodulator moet worden aangepast om de lichtbundel zich te laten concentreren in een brandpunt. De microscoop is vanaf dan klaar voor gebruik.
Gebruik zonder al te veel bewegende onderdelen
Als een object in het brandpunt geplaatst. Van dit object kunnen hierdoor details ruim onder de honderd nanometer worden waargenomen. Door de objecten punt voor punt te scannen krijgt een microscopist een driedimensionaal beeld van het object met een zeer hoge resolutie. Door de lichtmodulator aan te passen kan het brandpunt namelijk worden verschoven. Mosk en de zijnen verwachten met deze proefopstelling de brandpuntsgrootte te kunnen laten dalen tot 72 nm.
Toepassingen
Deze techniek is erg goedkoop en zeer breed toe te passen. Niet alleen zal het kunnen leiden tot een kleine revolutie op microbiologisch terrein, ook is de techniek uitstekend te gebruiken voor het etsen van nanostructuren. Voor massafabricage is de techniek weliswaar minder geschikt, maar er kunnen natuurlijk wel zeer nauwkeurige mallen op nanoschaal mee kunnen worden uitgeëtst. Wordt gekozen voor ver-ultraviolet met golflengtes tot tien nanometer, dan kan de resolutie (afhankelijk van wat de minimale golflengte is die nog volledig verstrooid kan worden door een UV-equivalent van een ruwe grenslaag) zelfs nog veel meer omhoog. Kortom: deze doorbraak brengt de nanowereld veel dichterbij, op den duur zelfs voor de gewone man en vrouw.
Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek heeft, zo heeft het verleden uitgewezen, per saldo een enorm positief effect op de wereld en de mensheid. We kunnen alleen niet voorspellen wie het meeste zal profiteren.Zou je fundamenteel-wetenschappelijk onderzoek niet moeten zien als een vorm van ontwikkelingshulp?
Fundamenteel-wetenschappelijk onderzoek: geen direct nut, op de langere termijn de beste investering denkbaar
Toen een Britse hoogwaardigheidsbekleder de Engelse negentiende-eeuwse onderzoeker Michael Faraday vroeg wat het nut van onderzoek naar elektrische stroom was, antwoordde hij naar verluidt snibbig: u zult er op een dag belasting over kunnen heffen.
Norman Borlaug, de vader van de Groene Revolutie, redde waarschijnlijk miljarden mensen het loeven.
Met de invoering van de energieheffing op elektriciteit bleken Faradays woorden profetisch. De ontdekkingen op het gebied van elektromagnetisme brachten de Britten veel winst, maar oud-kolonie Verenigde Staten nog veel meer. Dit geldt ook voor andere fundamentele wetenschappelijke doorbraken, die vaak in heel andere landen dan waar het onderzoek verricht is, voor voordelen heeft gezorgd.
Ontwikkelingshulp
In feite is fundamenteel-wetenschappelijk onderzoek dus een soort ontwikkelingshulp aan de landen die het best in staat zijn de resultaten van dit onderzoek te vertalen in winstgevende producten. Pasteurs ontdekkingen en de Groene Revolutie van Borlaug hebben bijvoorbeeld meer levens gered dan decennia van bilaterale hulp. Misschien is het een verstandig idee om fundamenteel-wetenschappelijk onderzoek ook zo te behandelen. Als je het zo bekijkt doen landen als de Verenigde Staten en Japan behoorlijk veel aan ontwikkelingshulp, heel wat meer dan de 0,13% die ze aan rechtstreekse ontwikkelingshulp geven.
Wetenschappelijk onderzoek redde miljarden levens
Een bekende kritiek op grote prestigeprojecten als de Large Hadron Collider is dat dat geld veel beter kan worden besteed om de arme kinderen in Afrika te helpen. In feite wordt dit geld besteed voor deze kinderen, want tegen de tijd dat deze kinderen opgegroeid zijn, zijn er door de experimenten m et o.m. de LHC allerlei fundamenteel-natuurkundige ontdekkingen gedaan die het armoedeprobleem tot iets van het verleden maken. in feite is armoede nu al een veel kleiner probleem dan het in de jaren vijftig was. Waar vroeger in landen als India of China hongersnoden schering en inslag waren, is er nu genoeg te eten. De reden: fundamenteel-wetenschappelijk en praktisch wetenschappelijk onderzoek naar onder meer verbetering in landbouw en informatietechnologie, waardoor er veel goedkoop voedsel op de markt kwam en veel Indiërs als telewerker aan de kost komen.
Geen betere ontwikkelingshulp dan wetenschappelijk onderzoek
Wetenschappelijke kennis is onvernietigbaar, groeit en ontwikkelt zich steeds verder. Het kost vrijwel niets om eenmaal verworven wetenschappelijke kennis te verspreiden. Ook vormt beschikbare kennis een bouwsteen voor nieuwe ontdekkingen en technologieën. Dus ben je een wereldverbeteraar, heb dan wat meer geduld met die wereldvreemde figuren met foute brillen in labjassen. Waarschijnlijk zijn ze je probleempje al aan het oplossen, al beseffen ze zelf nog van niet…
Het leven op aarde bestaat uit bacteriën, de bacterieachtige archaea en eukaryoten (alle levensvormen met een celkern, waaronder mensen). Mysterieuze DNA-sporen wijzen er echter op dat er mogelijk nog een onbekende vierde groep levensvormen is…
Wetenschappers zijn net mensen. Het grootste deel van de tijd zijn ze bezig op de gebaande paden voort te rennen. Dat er weg van de wetenschappelijke snelweg nog veel opmerkelijke ontdekkingen zijn te doen bewees een groepje genetici, waaronder Jonathan Eisen van de universiteit van Californië en Craig Venter, bekend van het Human Genome Project.
Grootste deel eencelligen onzichtbaar
Maar één op de honderd bacteriesoorten kan worden gekweekt op een petrischaaltje. Om de vele onbekende eencelligen in kaart te brengen, hebben beide genetici enkele monsters van de Global Ocean Sampling Expedition uitgekamd. Door middel van metagenomics, een techniek waarbij letterlijk alle DNA in het monster op één hoop wordt gegooid en geanalyseerd, slaagden ze erin junk-DNA van relevante informatie te scheiden.
Onbekend, sterk afwijkend DNA
Hier kwamen opmerkelijke dingen uit. Zo bleken DNA-reeksen voor te komen die codeerden voor tot nu toe totaal onbekende varianten van recA and rpoB, eiwitten die respectievelijk DNA repareren en RNA (afschrift van DNA) produceren.
Dit is geen maanlander maar een faag: een bacterievirus.
Deze eiwitten of varianten hiervan komen in iedere bekende levensvorm van alle drie rijken voor. De varianten die nu zijn aangetroffen zijn volkomen onbekend en passen in geen van de drie bekende rijken. Om die reden denken veel biologen dat we een onbekende vierde groep levensvormen op het spoor zijn, verschillend dus van bacteriën, archaea en organismen met een celkern.
Verklaringen
Sommigen denken dat deze sequenties van een organisme komt dat zich door langdurige isolatie uit een groep bacteriën of archaea heeft ontwikkeld.
Onbekende groep 1 bevindt zich fylogenetisch tussen bacterievirussen. Groep 2 is onbekend...
Dan moet deze scheiding wel miljarden jaren geleden hebben plaatsgevonden of moet de evolutie extreem snel hebben plaatsgevonden.
Anderen denken dat het om een nog onbekende groep fagen (bacterievirussen) gaat. Sommige virussen dragen de codes voor DNA-manipulerende enzymen met zich mee.
Inderdaad zijn de onbekende sequenties uit groep 1 (zie figuur, geel) verwant aan fagen. Groep 2, in blauw gemarkeerd, is veel raadselachtiger.
De meest verregaande suggesties is dat het hier om een nog onbekend organisme gaat dat misschien de missing link is tussen cellulair leven en niet-cellulair leven. Dat laatste zou uiteraard zeer sensationeel zijn.
Het is ook mogelijk dat het (net zoals eerder bij archaea) in het geval van groep 2 om bacterie-achtige organismen gaat die tot nu toe aan de aandacht van microbiologen zijn ontsnapt.
