Wormen-porno

 Porno als basis voor wetenschappelijk onderzoek? Voor een recent artikel in het tijdschrift PNAS hebben twee biologen uit Basel (die ook nog eens met elkaar getrouwd zijn) samen spannende uurtjes achter de TV doorgebracht. Althans, als copulerende wormen onder de definitie van porno vallen.

Bij seksuele voortplanting willen, kort door de bocht gezegd, mannetjes met zo veel mogelijk verschillende vrouwtjes paren, terwijl vrouwtjes zo selectief mogelijk zijn om zich alleen door de beste mannetjes te laten bevruchten. Maar hoe zit het dan met hermafrodiete dieren, die zowel mannelijke als vrouwelijke geslachtsorganen hebben? Zij moeten eigenlijk aan beide eisen voldoen: veel paren maar toch selectief zijn. Kleine wormpjes met de naam Macrostomum zijn zulke hermafrodieten. Tijdens de paring haken twee wormpjes in elkaar als twee komma’s en bevruchten elkaar tegelijkertijd, waarbij het sperma in een holte, het antrum, terecht komt.

Variatie in sperma en penissen
Er zijn 16 soorten Macrostomum-wormen, waartussen een enorme variatie is in het uiterlijk van de spermacellen. Bepaalde soorten hebben “glad” sperma, terwijl bij andere soorten de de spermatozoa uitgerust zijn met haartjes, haakjes, borsteltjes, staartjes en andere rare frutsels. Ook de vorm ‘penis’ (stylet) varieert van lang en dun, tot kort en dik met weerhaakjes. Waar dienen die dingetjes allemaal voor?

De Zwitserse onderzoekers dachten dat de variabele verschijningsvormen van sperma wel eens antwoord op de vraag kon geven hoe het kan dat hermafrodiete organismen selectief kunnen zijn. Over de hele wereld verzamelden ze Macrostomum-wormpjes om dit te onderzoeken. Vervolgens maakten ze filmpjes van copulerende wormen met behulp van een opstelling met 12 camera’s zodat tegelijkertijd verschillende paringen opgenomen konden worden. De wormen hadden geen enkele moeite met deze bemoeizucht – sommigen paarden wel 40 keer per uur. De onderzoekers zagen dat als de daad gedaan was, na de bevruchting dus, de worm zich buigt en het sperma weer uit zijn/haar antrum zuigt. Op deze manier kan selectiviteit verkregen worden: wil een vrouwtje niet bevrucht worden door teveel mannetjes, dan haalt ze het sperma weer weg. Maar daarvoor dienen weer de haakjes aan de spermatozoa waardoor ze zich vast kunnen haken in het antrum en het uitzuigen moeilijker wordt.

Spermavormen en evolutie
De onderzoekers vergeleken de verschillende varianten van wormensperma en -penissen, en groepeerden ze aan de hand van de evolutie van de 16 Macrostomum-soorten. Ook keken ze naar de soort van bevruchting: inwendig of uitwendig. Dat leverde onderstaand figuur in het artikel op. Het bleek dat wormen die elkaar tegelijk inwendig bevruchten (reciprocal) de spermacellen met haakjes hadden om ze vast te zetten in het antrum, dat daar weer speciaal op is aangepast. Andere soorten “injecteren” het sperma willekeurig waarna de spermacellen hun weg zoeken naar het antrum. Deze spermacellen hebben geen haakjes – maar de penis weer wel om de injectie succesvoller te maken. Deze wormen doen dan ook geen moeite om het sperma weer weg te zuigen. Evolutionair gezien zijn de soorten die vergelijkbare spermatozoa hebben ook het meest aan elkaar verwant.

Kortom, door eindeloos te kijken naar copulerende wormen laten de onderzoekers zien dat, evolutionair gezien, het type seks dat een organisme heeft  bepaalt hoe het sperma eruit ziet. En dat een beetje porno kijken wetenschappelijk onderzoek vooruit kan helpen.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

De kracht van biobanken

Van miljoenen Nederlanders ligt materiaal opgeslagen in één van de vele vriezers bij universitair medische centra. Het gaat hier niet om verdachten van misdrijven waarvan biologisch materiaal verzameld is, maar om gewone, gezonde mensen; en om patiënten met zeldzame aandoeningen. Talloze DNA-, huid- en bloedmonsters, maar ook nierstenen, uitstrijkjes en weefselbiopten zijn ingevroren totdat ze mogelijk bruikbaar zijn voor wetenschappelijk onderzoek. Recent heeft de overheid flink geïnvesteerd in betere landelijke en internationale samenwerking en coördinatie van deze “biobanken”. Maar willen we eigenlijk wel dat ons materiaal zomaar overal beschikbaar voor wordt?

Prospectief en retrospectief
Er bestaan twee types biobanken: verzamelingen van weefsels van patiënten met zeldzame afwijkingen, en ‘prospectieve cohorten’ waarbij allerlei gegevens verzameld worden van gezonde mensen, die vervolgens gedurende langere tijd gevolg worden. Dat dit soort studies succesvol zijn, blijkt bijvoorbeeld uit de “Framingham Heart Study”  uit de Verenigde Staten. Dit onderzoek naar hart- en vaatziekten, gestart in 1948, heeft inmiddels al meer dan duizend artikelen in medische tijdschriften opgeleverd, en loopt nog steeds.

Deelnemers aan ‘prospectieve cohort-studies’ doen op vrijwillige basis mee aan dergelijke studies. Van hen worden allerlei biologische gegevens gemeten, zoals lengte, gewicht, bloeddruk, long- en hartfunctie, en worden bloed, DNA en urine onderzocht. Hiernaast krijgen deelnemers ook uitgebreide vragenlijsten over medicijngebruik, voedingsgewoontes en leefstijl. Er wordt dus begonnen met gezonde, gemiddelde mensen, waarvan een deel later bepaalde ziektes zal krijgen. Door dan terug te kijken naar de uitgebreid beschreven medische geschiedenis van die personen kan duidelijk worden hoe, wanneer en waarom bepaalde ziektes bij deze mensen ontstaan. Zo kan inzicht gekregen worden in waarom sommige mensen wel, en andere mensen niet ziek worden. Voorbeelden van dit soort studies in Nederland zijn Generation R uit Rotterdam, waarbij 10.000 kinderen vanaf de zwangerschap gevolgd worden, de Rotterdam-studie gericht op chronische ouderdomsziektes, en het Lifelines-project, waarbij 150.000 mensen en hun familieleden uit de drie noordelijke provincies 30 jaar gevolgd worden. Deelnemers aan zulke studies zijn over het algemeen vrij goed op de hoogte van de mogelijke verdere toepassingen van hun gegevens en weefsels.

Voor het bijelkaar krijgen van de andere soort biobanken, de verzamelingen van patiëntenmateriaal, hebben artsen vaak decennialang inspanningen verricht. Door de investeringen van de overheid wordt het nu makkelijker om gegevens van verschillende ziekenhuizen aan elkaar te koppelen. Hierdoor hebben artsen uit verschillende ziekenhuizen makkelijker toegang tot elkaars patiëntengegevens en kunnen zo beter inzicht krijgen in de oorzaak van allerlei ziektes.

Privacy van lichaamsmaterialen
Uit een recent onderzoek onder mensen van wie biologisch materiaal ligt opgeslagen in biobanken blijkt echter dat er veel vragen bestaan over de privacy van de gegevens. Patiënten die weefsel afstaan weten vaak niet dat hun materiaal wordt opgeslagen, jarenlang bewaard blijft en ook nog voor wetenschappelijke doeleinden gebruikt kan worden. Het is ook lang niet altijd voldoende duidelijk wie er allemaal beschikking heeft over de materialen. Als bijvoorbeeld commerciële toepassingen met biologisch materiaal gevonden worden, kan dan weefsel van iedereen daar zomaar voor gebruikt worden? Natuurlijk worden alle patiëntengegevens anoniem opgeslagen, maar wel altijd met een bepaalde “sleutel” zodat deelnemers terug te vinden zijn als er bij toeval een verhoogd (risico op) een ziekte ontdekt wordt.

De vraag onder deelnemers blijft bestaan hoe “geheim” deze sleutel eigenlijk is en of de gegevens niet veel kwetsbaarder worden nu men op zo’n grote schaal gaat samengewerken. Uit het onderzoek blijkt echter ook dat de meeste patiënten het nut van wetenschappelijk onderzoek, voor zichzelf of voor anderen, zeker inzien. Het is dus noodzaak om mensen al bij het eerste bezoek aan de arts beter voor te lichten. Een groot deel van hen zou dan zeker instemmen met verder gebruik van hun materiaal, waardoor de biobanken alleen maar uitgebreider zullen worden.

Het wetenschappelijk potentieel van biobanken is groot, zowel van de ‘prospectieve cohorten’ als Lifelines, als van de ‘retrospectieve’ studies. Door de te verwachten vooruitgang in de medische wetenschap zullen zulke gegevens in de toekomst van onschatbare waarde zijn voor onze kennis over ziekte en gezondheid. Het is de taak van artsen om deelnemers van zulke studies goed te informeren over de mogelijkheden van verder gebruik van materiaal. Door goede voorlichting en goede anonimisering van patiëntengegevens hoeft de privacy van de deelnemers niet in het gedrang te komen en kan de kracht van de biobanken volledig benut worden.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza en ook op de opniepagina van de Volkskrantsite

Gember en spierpijn

Weer een wetenschappelijk onderbouwd natuurlijk sportsupplement, naar aanleiding van een studie van de universiteit van Georgia: Gember. Het gebruik van gember is al eeuwenlang bekend in de traditionele Chinese geneeskunde, het zou asthma, diabetes, misselijkheid en pijn kunnen verminderen. Daarnaast is het ook nog een aphrodisiacum, maar dat terzijde.

De medicinale functie van gember is voornamelijk toe te schrijven aan ontstekingsremmende effecten, die biologisch gezien vergelijkbaar zijn met bijvoorbeeld aspirine. Aspirine werkt door remming van een bepaald enzym, genaamd cyclooxygenase (COX). Wanneer weefsels beschadigd raken, bij ziekte of bij overbelasting door sport, komen er allerlei stoffen vrij die op de zenuweinden inwerken, en signalen van “pijn” doorgeven naar de hersenen. Het enzym COX versnelt deze reacties, en doordat aspirine dit enzym remt wordt de pijn minder. De onderzoekers vroegen zich af of gember, net als aspirine, ook spierpijn zou kunnen verminderen.

Voor hun studie zochten de onderzoekers gezonde vrijwilligers, in totaal deden 78 mensen mee aan het onderzoek. Zij moesten dagelijks met hun arm behoorlijk zware gewichten optillen, net zo lang totdat het écht pijn deed. Geen fijn onderzoek om aan mee te werken, maar bijna alle vrijwilligers hielden het 11 dagen vol. Iedere dag moesten zij ook een gember-capsule óf een placebo slikken. Na de oefeningen werd bloed afgenomen, werden de bewegingsmogelijkheden en het volume van de arm gemeten. De deelnemers (die niet wisten of ze het placebo of de gember kregen) moesten zelf op een schaal aangeven hoeveel pijn ze hadden, 24, 48 en 72 dagen na de oefeningen.

24 uur na de pijnigende oefeningen bleek dat de personen die gember hadden gekregen, minder pijn hadden dan de deelnemers die een placebo hadden gekregen. Het effect leek zelfs groter te zijn dan bij vergelijkbare studies waarbij pijnstillers zoals ibuprofen of aspirine gebruikt waren! Het lijkt dus wetenschappelijk bewezen dat simpele gember het optreden van heftige spierpijn kan verminderen, maar of je het daarvoor echt dagelijks moet eten is nog niet duidelijk. Ook is het niet duidelijk wat de beste manier is om het te eten: rauw, als thee, als pilletje of in een goede chinese maaltijd... Maar een beetje gember vooraf een wedstrijd kan vast geen kwaad.

- Dit artikel verscheen in het Januari-nummer van de Tribune, het clubblad van GVAV Triathlon Groningen –

 

Ugly Bugs en meer "het beste van 2010"

Overal worden we platgegooid met lijstjes, ook in de wetenschap: Nature heeft er een, Science heeft de “2010 Breakthrough of the Year”, “Top-10 ScienceNOWs” en doet er nog een schepje bovenop met de beste “Insights of the Decade”. Wat vinden de auteurs van Sciencepalooza? Dit jaar beknopte en uitgebreide lijstjes, voor een kwartier verdwalen op internet of een 10sec quick-fix… Hierbij mijn bijdrage

Het beste van 2010…

Mooi, lelijk en opmerkelijk

Mooi – The best Cell Biology Images of 2010

Deze prijs werd uitgereikt op het jaarlijkse congres van de American Society for Cell Biology, waarbij onderzoekers gevraagd werd hun mooiste foto’s en video’s (van echt onderzoek) in te sturen. De winnaar van de video-prijs laat zien hoe tijdens de embryonale ontwikkeling van het fruitvliegje (Drosophila) kleine cel-haartjes (filopodia) bewegen. De eerste prijs voor mooiste foto gaat ook naar Drosophila: op deze foto zijn groeiende eicellen van het vliegje te zien.  Zo blijkt maar weer dat wetenschap niet saai is en ook heel mooi kan zijn.

Lelijk – Het lelijkste insect

Ooit gestart als manier om kinderen op een speelse manier kennis te laten maken met biologie. De plaatjes behoeven geen verdere uitleg – oordeel zelf. Ik moet toegeven dat ik ze eigenlijk wel mooi vind. Wederom dus een samenkomst van kunst en wetenschap.

Opmerkelijk – De tweede plaats van Top-10-ScienceNOW

Als “grappig” onderzoek schreef ik hier al eerder over – maar dat Science het onderzoek op de tweede plaats in de Top-10-Science-NOW zet had ik niet verwacht. Psychologie van partnerkeuze blijft, ook in de 21e eeuw, intrigreren.

Het Slechtste van 2010…

Top-10-retractions of 2010: Dat wetenschap niet altijd rozengeur en manenschijn is was u als lezer van Sciencepalooza misschien al wel duidelijk. Wetenschappers zijn ook maar mensen, en die maken ook fouten, en gelukkig durft men die ook toe te geven. Regelmatig worden er artikelen, soms jarenoud, teruggetrokken omdat de gegevens niet juist, of niet-reproduceerbaar blijken te zijn. Dit is niet altijd “slecht”, maar een frauderende onderzoeker, waardoor resultaten van een hele groep in twijfel worden getrokken (nummer 4 in de lijst), is geen positief nieuws voor wetenschap.

Waar hoop ik op in 2011…

…(en de 49 jaar daarna): And now for the next 50 years

Wederom geïnspireerd door de American Society for Cell Biology: op dit congres hing een poster waarop bezoekers konden noteren voor welke problemen oplossingen gevonden zouden worden in de volgende 5 decennia. Naast minder wetenschappelijke voorspellingen zoals “betere salarissen voor postdocs” (daar ben ik voor trouwens) gaat volgens de celbiologen in de komende 10 jaar bekend worden wat “junk DNA” doet en hebben we een hele precieze lichtmicroscoop. Tussen 2020 en 2029 ziet de eerste humane kloon het levenslicht, nog eens 10 jaar later bestaan er fabrieken voor humaan bloed en na 2050 kan er kunstmatig leven in het laboratorium gecreëerd worden.

Persoonlijk vind ik de ontrafeling van de functie van “Junk DNA” (dat waarschijnlijk best wel een functie heeft) iets om naar uit te kijken – ongeacht of dit nu volgend jaar of verderop in het decennium gebeurt. Volgens Science is betere kennis over onze genomische “dark matter” ook al een van de “Insights of the Decade”. Door grote inernationale samenwerkingsverbanden zoals het 1000-genome-project (hier en hier) komen er in de komende jaren doorbraken in de kennis over DNA zijn die vergelijkbaar zijn met de impact van het sequencen van het eerste humane genoom (in 2001, zie bijvoorbeeld hier). En uiteindelijk is het kunnen lezen en begrijpen van onze genetische informatie de sleutel tot het oplossen van alle grote levensvragen…. om maar eens filosofisch te eindigen in 2010.

Een gelukkig 2011 allemaal en op naar een jaar vol spannende en mooie wetenschap!

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza