Darwin Day – deel 2

12 februari is het Darwin Day. Op die dag vieren we de geboortedatum van Charles Darwin, en vragen we aandacht voor zijn wetenschappelijke bevindingen en de wetenschap in het algemeen. Ter ere van de man zelf, zijn evolutietheorie en onze geliefde wetenschap: de acht grootste, gekste en meest bizarre ontdekkingen van het afgelopen decennium. Dit is deel twee: 

5 – Warmste jaren ooit gemeten

Al meer dan 100 jaar zijn wetenschappers bezig met het voorspellen van de effecten van de verbranding van kolen en fossiele brandstoffen op het klimaat. In een uitgave van het Amerikaanse magazine Popular Mechanics uit 1912 staat een artikel met de – niet heel catchy – titel “Opmerkelijk weer van 1911: Het Effect van het verbranden van kool op het klimaat – wat wetenschappers voorspellen voor de toekomst”, dat een bijschrift heeft dat leest: “De ovens van de wereld verbranden nu ongeveer 2 miljard ton steenkool per jaar. Wanneer dit wordt verbrand en dus verenigd wordt met zuurstof, voegt het ongeveer 7 miljard ton koolstofdioxide per jaar toe aan de atmosfeer. Dit maakt de lucht een deken voor de aarde en verhoogt de temperatuur. Het effect kan aanzienlijk zijn in een paar eeuwen.”

Effecten

Nu, slechts één eeuw later, is het effect aanzienlijk. De toename van broeikasgassen in de atmosfeer heeft geleid tot het broeikaseffect, waarbij de laatste jaren de warmste zijn die ooit zijn gemeten. 2016 was het warmste jaar sinds de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) 139 jaar geleden begon met het meten van de wereldwijde temperatuur. De effecten van deze verandering zijn onder andere meer bosbranden, meer periodes van droogte, ijskappen die sneller smelten, en krachtigere stormen.

Klimaatmaatregelen

In 2015 werd er op de Klimaatconferentie van Parijs een consensus bereikt over klimaatmaatregelen, bekend als het Akkoord van Parijs. Het doel was om de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot 1,5 graden Celsius ten opzichte van het pre-industriële niveau. Om dit te bereiken zijn grote maatschappelijke veranderingen nodig, waaronder het normaliseren van schone energie, de hervorming van de landbouwpraktijken, en misschien zelfs het ontwikkelen van kunstmatige middelen om koolstofdioxide uit de atmosfeer te halen.

Met zo’n grote uitdagingen in het verschiet zijn er meer klimaatprotesten dan ooit, meestal voorgetrokken door jeugdactivisten. De alarmbel klonk nog nooit zo luid.

6- CRISPR Baby

In de jaren 80 ontdekten wetenschappers iets in het DNA van bacteriën. Tijdens het bestuderen van de bacteriën zagen ze dat bepaalde stukjes DNA zich steeds opnieuw herhaalden. Die terugkerende stukjes DNA kregen de naam CRISPR, ook wel Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats.

Afweermechanisme

Uiteindelijk bleek dat die stukjes CRISPR in de bacterie dienen als afweermechanisme tegen virussen. Zeer welkom, want virussen doden dagelijks miljarden bacteriën. De bacteriën hebben in een ver verleden stukjes virus-DNA opgeslagen in hun eigen DNA. Op die manier hebben ze altijd een genetische ‘foto’ van de vijand bij zich, en kunnen ze die herkennen. Meer nog, ze kunnen die foto doorgeven aan eiwitten die vervolgens al het gelijkaardig DNA in hun buurt vernietigen. Kortom: de CRISPR laat wetenschappers toe om op specifieke stukken DNA te mikken en die nauwkeurig aan te passen of te verwijderen.

Genen modificeren

Met dit systeem zijn wetenschappers in staat om permanent de genen van een levend organisme aan te passen. In de toekomst zou dit ons in staat stellen om specifieke mutaties in het DNA te corrigeren, en zo genetische ziektes te genezen. Het geeft wetenschappers ook de kans om snel DNA-modellen te creëren, die gebruikt worden om onderzoek naar ziektes te versnellen.

Baby’s kiezen

In theorie zou de techniek ook kunnen dienen om genetisch gemanipuleerde baby’s te maken. Liever een baby met blauwe ogen? Even knippen en plakken, en klaar is kees. Maar natuurlijk is het in de praktijk niet zo evident. In 2015 ondernamen enkele wetenschappers aan de Sun Yat-sen Universiteit in China stappen voor het creëren van een genetisch gemanipuleerd menselijk embryo. De onderzoekers voerden de procedure uit op 86 embryo’s die sowieso niet konden resulteren in een geboorte. 71 daarvan overleefden de procedure.

Ethisch debat

Slechts 28 embryo’s kwamen er uiteindelijk heelhuids en gezond uit. Om de techniek toe te kunnen passen op levensvatbare embryo’s moet het slaagpercentage dichter bij 100 procent liggen, dat is duidelijk. Los van de gevaren wekte de ontdekking een serieus ethisch debat op. Is het wel correct om te knoeien in het DNA van een toekomstige generatie zonder hun toestemming? Wat als de techniek gebruikt wordt voor snodere, kwaadaardigere doeleinden? Dankzij de CRISPR is het een gesprek dat we vandaag nog steeds hebben.

7 – Eerste close-up foto van zwart gat

In 2019 sloegen astronomen van het internationale Event Horizon Telescope erin een close-up foto te nemen van een zwart gat – een gebied in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets eruit ontsnapt. Spectaculair, want tot zover had niemand een idee van hoe zoiets er werkelijk uitziet. De foto van het zwarte gat, met de naam M87, is het resultaat van twee jaar werk.

Inzoomen op de M87

M87 bevindt zich zo’n 53 miljoen lichtjaren van onze planeet, diep in het midden van een ver sterrenstelsel. Het is niet het dichtstbijzijnde zwarte gat, maar het is wel één van de grootste die ons bekend is. M87 is even wijd als ons hele zonnestelsel, en heeft een massa die 6,5 miljard keer zo groot is als die van onze zon. Om de foto te maken, gebruikten astronomen verschillende telescopen over de hele wereld om zo M87 te vergroten tot een ongeziene resolutie. De sterrenkundigen stelden dat de foto te vergelijken valt met het fotograferen van een mosterdzaadje in Washington DC vanuit Brussel. Of nog: vanuit een café in Parijs een krant in New York lezen.

Waarnemingshorizon

Nochtans is het zwarte gat niet écht te zien op de foto. Zwarte gaten zenden geen straling uit, of in ieder geval niet van dichtbij genoeg om met bestaande telescopen gedetecteerd te worden. Maar aan hun randen, vlak voordat de zwaartekracht niets meer laat ontsnappen, versnellen zwarte gaten de aanwezige materie tot extreme snelheden. Die materie wrijft met hoge snelheid tegen zichzelf aan, net voor ze voorbij de zogenaamde waarnemingshorizon valt, en begint daardoor te gloeien. Wat we dus eigenlijk zien op de foto is die gloeiende rand, met in het midden de waarnemingshorizon waarin het licht verdwijnt.

8 – Over muizen en wielen

Niet elke wetenschappelijke onthulling moet de grond doen daveren en de wereld veranderen. Soms kan het ook simpel. Zoals de ontdekking dat muizen ook in het wild maar al te graag eens in een rad lopen. Gewoon, omdat ze dat tof vinden.

Voor het plezier

In 2014 toonden wetenschappers aan de Nederlandse Universiteit Leiden aan dat dieren lopen voor hun plezier. Ze plaatsten een rad in het wild en keken wat voor dieren erop afkwamen. Uit de resultaten bleek dat heel wat dieren genieten van het rad. Muizen en ratten, maar ook slakken en padden werden gespot op het wiel.

De wetenschappelijke wereld reageert positief. De hersenen belonen dieren wanneer die zich fysiek inspannen, net zoals dat gebeurt bij ons. Allesbehalve schokkend nieuws, maar misschien kun je iets rustiger slapen wetende dat er, ergens in het wild, een muis vrijwillig de longen uit zijn lijf loopt. Gewoon omdat hij er intens van geniet.

Meer weten? Lees hier deel één nogmaals.