Categorie archieven: biologie

Computer geëerd met Nobelprijs scheikunde

Geplaatst op door
Beantwoorden
Nobelprijs scheikunde

Het actieve ‘hart’ van een molecuul (hier het enzym multi-koperoxidase) wordt kwantummechanisch beschreven, de rest (geel) met klassieke natuurkunde (foto: Nobel-commissie)

Een, van origine, Oostenrijker, een Zuid-Afrikaan en een Israëliër hebben de Nobelprijs voor scheikunde gekregen voor de ontwikkeling van modellen voor complexe chemische verbindingen, zoals die veel voorkomen in biologische processen. Het drietal- Martin Karplus (A), Michael Levitt (ZA) en Arieh Warshel (Is) – legden de basis voor hun systeem in de jaren ’70. Het fraaist zou zijn die modellen te beschrijven in kwantummechanische termen, maar de rekentuigen uit die tijd (en ook nu nog) konden de enorme rekenpartijen die daarmee gepaard zouden gaan niet aan en de drie combineerden kwantummechanica voor de actieve ‘kern’ van de verbinding en en ‘gewone’ mechanica voor de rest. Lees verder →

E-coli’s binden strijd aan met ‘collega’s’

Geplaatst op door
Beantwoorden

Vooral in de VS maken ze zich grote zorgen over de steeds wijder verbreide resistentie van allerlei bacteriën voor antibiotica, die, hoogstwaarschijnlijk, is veroorzaakt door een al te ruimhartig gebruik. Dus moet je naar andere wegen zoeken om te voorkomen dat mensen aan de eerste beste longontsteking overlijden. Onderzoekers van de universiteit van Singapore hebben, bij het oplossen van dat probleem, met succes de hulp ingeroepen van de E. coli-bacteriën, zij het een tikje aangepast. Overigens zochten de onderzoekers vooral naar een oplossing voor de bestrijding van bacteriën die zich ‘afschermen’ door een biofilm, maar ook de zorgen om de toenemende resistentie speelden een rol bij de onderzoeksopzet.

E-coli als antibiotica

Een schema van de werking uit het blad ACS Synthetic Biology

Lees verder →

Dieren maken het mensen (ook eens) ‘lastig’

Geplaatst op door
Beantwoorden
Een hoornaar

Een hoornaar

In Noord-China schijnen hoornaars, een groot soort wespen, helemaal uit hun bol gegaan te zijn. Ze vallen mensen aan en er zouden al minstens veertig doden zijn gevallen en zo’n 1600 gewonden. In Zweden moest een kerncentrale in Oskarshamn aan de Oostzeekust stilgelegd worden omdat het koelwatersysteem verstopt raakte door kwallen. Daar moet je natuurlijk niet om lachen, maar ik krijg toch een beetje het idee van: eindelijk. Door mensenhand sterven steeds meer dieren uit. De Afrikaanse olifant leeft binnenkort alleen nog maar in dierentuinen, want daarbuiten zijn ze niet veilig voor ivoorrovers, die vooral hun afzetgebied vinden in…China, ja. Ook tijgers hebben het lastig omdat Chinezen zweren bij zalfjes en drankjes met wat ’tijgermoleculen’. Nu weet ik ook wel dat de Chinezen niet de (enige) boosdoeners zijn. Af en toe bijten de dieren terug. Dan weet dat ook weer eens hoe dat voelt…

Programmeertaal ontwikkeld om DNA te synthetiseren

Geplaatst op door
Beantwoorden
Chemische computer

Kunstenaarsimpressie van de gedachte chemische computer (foto: universiteit van Washington)

Het moet mogelijk zijn net zoals bij computers, een programmeertaal/computer te ontwikkelen waarmee stukken DNA zijn te maken die een bepaalde chemische ’taak’ uitvoeren. Op de keper beschouwd is scheikunde eigenlijk ook een vorm van programmeren: Als stof A in contact wordt gebracht met stof B onder die en die omstandigheden, dan ontstaan stoffen C en D. Zoiets. Met DNA is het allemaal wat ingewikkelder. Daarmee zou je een heel ‘netwerk’ aan chemische reacties kunnen sturen. Onderzoekers van de universiteit van Washington hebben een ‘programmeertaal’ ontwikkeld, die dienstig zou zijn voor het stroomlijnen van een hele serie chemische reacties. Lees verder →

‘We’ zijn 700 miljoen jaar ouder dan gedacht

Geplaatst op door
Beantwoorden
Het ontstaan van leven.

Het ontstaan van leven volgens de Wikipedia op de schaal van een dag.

Niet veel mensen zullen er wakker van liggen, maar zuurstof (b)lijkt veel eerder in grote hoeveelheden op aarde te zijn voorgekomen dan tot nu toe aangenomen. Tot nu toe werd het Grote Zuurstofvoorkomen, belangrijk voor de ontwikkeling van het aardse leven, zo’n 2,3 miljard jaar terug gedacht; ruwweg op de helft van de leeftijd van de planeet. Deense, en andere, onderzoekers zijn tot de conclusie gekomen dat die ‘gebeurtenis’ zeker 700 miljoen jaar eerder moet zijn voorgevallen. Lees verder →

Gist blijft eeuwig jong

Geplaatst op door
Beantwoorden
Schizosaccharomyces_pombe

Schizosaccharomyces pombe

De eeuwige jeugd, de mensheid droomt er van. Al lang.  In Duitsland ontdekten onderzoekers een micro-organisme dat zich verjongde, elke keer als het zich reproduceerde. Dat micro-organisme, de gist Schizosaccharomyces pombe, zou onderzoekers van het Duitse Max Planck-instituut de weg moeten wijzen naar dat eeuwige leven of althans ze de geheimen moeten verklappen hoe veroudering kan worden voorkomen of op zijn minst afgeremd. Lees verder →

Afrikaanse nachtuiltjes al na zes jaar resistent voor genmaïs

Geplaatst op door
Beantwoorden
Nachtuiltjes

Nachtuiltjes blijken al na zes jaar resistent tegen genmais

Bt-genmaïs is genetisch zo veranderd dat die zijn eigen pesticide, Bt (naar de ‘bijbehorende’ bacterie Bacillus thuringiensis), produceert. Dat is handig, want dan hoeft de boer niet (zo veel) te spuiten met bestrijdings-middelen. De natuur gaat echter zijn eigen gang. Onderzoekers van het Franse instituut IRD hebben ontdekt dat nachtuiltjes van de soort Busseola fusca al na zes jaar resistentie hebben opgebouwd tegen Bt.
Bt leek erg effectief. De Europese maïsboorder, zijn mediterrane familielid en de bladhaantjes, alle belagers van deze genmaïs legden het loodje. Daar hebben die belagers nu al een antwoord op: ze hebben geen last meer van het ‘ingebouwde’ gif. Grappig is dan dat de oplossing die wordt voorgesteld is om maïs dat niet genetische gemanipuleerd is te zaaien in de buurt van het genmaïs, in de hoop dat de niet-resistente insecten blijven bestaan. Alleen twee resistente ouders krijgen resistent nageslacht, zo was het idee, maar op de duur is ook dat natuurlijk geen oplossing. Zoals ook met andere bestrijdingsmiddelen, vinden insecten een genetische oplossing voor bestrijdingsmiddelen die er op gericht zijn ze te vernietigen, ingebouwd of niet.
Het is opmerkelijk dat al zes jaar na de introductie van Bt-maïs in Zuid-Afrika al Bt-resistente insecten opduiken. Om dat te verklaren hebben onderzoekers resistente Zuid-Afrikaanse nachtuiltjes met Keniase nog niet resistente familieleden gekruist (de Bt-maïs is nog niet in Kenia beschikbaar). Het bleek, anders dan verwacht, dat de nakomelingen van die kruising ook resistent zijn. Resistentie is kennelijk een dominante eigenschap. Op de een of andere manier is het insect in staat het gif te ontgiften voordat het zijn verwoestende werk in zijn ingewanden doet. Ondertussen lijkt het uiterst dienstig om naar andere wegen dan genmanipulatie zoeken om maïs tegen insectenvraat te beschermen, zoals biologische bestrijdingsmethoden met giftige paddestoelen of boorwespjes die hun eitjes leggen in de larven van de insecten (hetgeen die larven niet overleven).

Bron: Alpha Galileo

Moleculen volgen in een chemische reactie

Geplaatst op door
Beantwoorden

Hoe chemische processen verlopen is grotendeels nog onbekend. Dat geldt niet alleen voor de ingewikkelde processen die zich in de biologie afspelen, maar ook voor de ‘simpele’ niet-organische reacties. Uiteindelijk is er, via, spectroscopische technieken, maar een grof beeld te krijgen hoe die opeenvolgende reacties verlopen. Die informatie die daar uit komt is in feite een ‘stapeling’ van gebeurtenissen en geeft niet weer hoe de afzonderlijke bindingen, al dan niet, tot stand komen.

Het precieze verloop van een reacties, of series reacties is voor een chemicus interessant, omdat die informatie gebruikt kan worden om het verloop van de reactie te beïnvloeden door toevoeging van bepaalde stoffen zoals katalysatoren. Duitse onderzoekers zijn er in geslaagd  met behulp van röntgentechniek wat licht in de duisternis te werpen. “In wezen bekijken we hoe atomen en moleculen in een oplossing met elkaar reageren”, zegt Emad Flear Aziz theoretisch natuurkundige van het Helmtholtz-centrum in Berlijn en hoogleraar aan de vrije universiteit in de Duitse hoofdstad. Het onderzoeksresultaat dat hij en zijn medewerkers en die van Oliver Kühn van de universiteit van Rostock hebben gepresenteerd in het belangrijke wetenschapsblad Physical Review Letters is gebaseerd op de ontdekking van Aziz en de zijnen uit 2010. Bij onderzoek met behulp van röntgenspectroscopie ontdekte hij een ‘donker kanaal’, waarin fotonen (lichtdeeltjes) met een bepaalde energie verdwijnen. Dat zou wel eens de clou kunnen zijn voor het bestuderen van chemische reacties, vermoedde Aziz.
Dat blijkt nu te kloppen. Oliver Kühn berekende de energieniveaus van allerlei mogelijke bindingsprocessen, waarmee de experimentele gegevens uit de röntgenspectra zou kunnen worden geduid. Ook Aziz zat niet stil. Hij verbeterde de röntgentechniek zo dat er zeer nauwkeurige metingen mee kunnen worden gedaan. Aziz: “We kunnen nu de elektronentoestanden in een systeem waaraan we meten toeschrijven aan bepaalde bindingen die tot stand komen of waar de binding niet tot stand komt.” Het lijkt een beetje op de manier waarop gehoor werkt om bepaald geluid uit te schakelen om iets anders, bijvoorbeeld een gesprek in een lawaaierige zaal, beter te kunnen horen. De onderzoekers zijn er van overtuigd dat ze met deze techniek de chemie van het leven beter zullen kunnen begrijpen.

Bron: Eurekalert

Micro-organismen maken samen biobrandstoffen uit oogstafval

Geplaatst op door
Beantwoorden

BiobrandstofcombiAl heel vaak – en ook in dit geval geef ik geen garantie – is dé doorbraak aangekondigd bij de productie van biobrandstoffen. Biobrandstoffen worden gezien als ‘groen’ alternatief voor fossiele brandstoffen, maar de huidige productiewijze van biobrandstoffen concurreert met de voedselproductie. Dé oplossing zou natuurlijk zijn om biobrandstoffen te maken uit landbouwafval: overschietende biomassa. Tot nu toe is het niet erg goed gelukt, omdat die resten veel houtachtige stoffen bevatten als cellulose en lignine die zich lastig met behulp van bacteriën laten omzetten tot biobrandstoffen, op een wijze die niet vreet aan de voedselvoorziening. Onderzoekers van de Amerikaanse universiteit van Michigan zijn op het idee gekomen bacteriën en schimmels te laten samenwerken om biobrandstoffen te maken, met, volgens bild der wissenschaft verbazingwekkend (goed) resultaat.

“De biosynthese van brandstoffen uit biomassa is een veelbelovend en duurzaam alternatief voor fossiele brandstoffen”, stelt onderzoeker Jeremy Minty. “Het probleem is alleen dat die plantenresten veel lignocellulose bevatten, die de planten hard en robuust maakt, maar ook de afbraak bemoeilijkt.” Voor de afbraak van de vertakte lignocellusosemoleculen is een keten van reacties nodig om ze om te zetten in suikers, die op hun beurt weer makkelijk zijn om te zetten in ethanol of andere energierijke verbindingen. Tot nu toe is steeds geprobeerd die omzetting door een, genetisch gemodificeerde, bacterie te laten doen, maar met beperkt succes, zo stelt Minty. Hij heeft toen met zijn medewerkers de kaarten op samenwerking gezet.
Ze ontwikkelden een systeem bestaand uit een schimmel (Trichoderma reesei) en de E. coli, het erkende werkpaard van de biotechnologie. De schimmel zorgt van de afbraak van de lignocelluloseketens in suikers. De E. coli neemt de stap van suikers naar biobrandstof voor zijn rekening. Er bestond al een genetisch gemanipuleerde E. coli-stam, die uit de suikers isobutanol maakt. Die verbinding levert bij verbranding veel meer energie dan ethanol en maar 18% minder dan benzine en is daarmee een effectievere brandstof dan ethanol (je rijdt verder op een volle tank isobutanol dan op dezelfde tank vol met ethanol)
Deze oefeningen in het lab zijn altijd leuk en veelbelovend, maar waar het uiteindelijk om gaat is dat het proces ook op grote schaal werkt en voldoende oplevert (in termen van product, maar uiteindelijk ook in termen van geld). De onderzoekers vulden een reactor met schimmel en bacteriën en voegden maïsstengels en -bladeren toe (zie afb.). Zonder toevoeging van andere stoffen leverde de proef 1,88 g isobutanol per liter reactorvloeistof op, volgens de onderzoekers de tot nu toe hoogste opbrengst bij de omzetting van plantenresten in biobrandstoffen. Samen zetten schimmel en bacterie tweederde van het plantaardig materiaal om in winbare energie. Doordat isobutanol prima met water mengt moet de brandstof wel eerst uit de reactievloeistof worden gedestilleerd.
Schimmel en bacterie bleken elkaar niet in de weg te zitten. Geen van beide micro-organismen nam de overhand of stoorde de ‘partner’ in de omzetting, terwijl de samenwerking toch tamelijk ongelijkwaardig is. De schimmel levert de bacterie zijn voedsel (de suikers), maar geeft daar niks voor terug. Dat zou normaal gesproken betekenen dat de bacterie de schimmel rap zou overvleugelen, maar dat voorkomt de schimmel door de suiker alleen vlak bij de eigen celwand af te leveren, zodat de schimmel zelf ook voldoende aan zijn trekken komt. Dat leidt tot een stabiel evenwicht, stellen de onderzoekers. Doordat de hele afbraak en omzetting in biobrandstof in een reactor plaatsvindt, wordt het proces ook economisch aantrekkelijk.
De onderzoekers werken nu een een verbetering van de opbrengst van de microbiële samenwerking. Dat willen ze, onder meer, bewerkstelligen door de tolerantie van de micro-organismen voor isobutanol (voor de E. coli  tenslotte een afbraakproduct) te vergroten. Door een anders ‘gedresseerde’ E. coli  te nemen, zijn met dit systeem ook andere biobrandstoffen zoals ethanol te produceren.

Bron: bild der wissenschaft

Nee het is geen NIEUW beest!

Geplaatst op door
Beantwoorden
Het 'nieuwe' roofdiertje

Het ‘nieuwe’ roofdiertje (foto: Amerikaans natuurhistorisch museum)

En weer ging het mis. In allerlei media werd de ontdekking van een nieuw roofdier gemeld in het nevelwoud van het Andesgebergte, een roofdier dat het midden houdt tussen een kat en een knuffelbeer. Natuurlijk is dat geen nieuw dier. Dat beest bestond al, misschien wel al heel lang, maar wij, domme stervelingen, hadden dat beest nog nooit gezien of ons althans niet gerealiseerd dat het, mogelijk, een aparte diersoort was.
Met enige regelmaat wordt de wereld verblijd met de ontdekking van nieuwe planten of dieren. Tenminste, zo worden die ontdekkingen dan gepresenteerd. Natuurlijk is het opmerkelijk dat we dit toch niet eens heel kleine beest nu pas ontdekken, maar dat maakt het beest niet nieuw. Het pas ontdekte dier, de olinguito gedoopt, is familie van de  slankbeer (olingo) en de kinkajoe. Het dier, dat ‘ontdekt’ is door Kristopher Helgen en zijn medewerkers van het Amerikaanse natuurhistorische museum, heeft de Latijnse naam bassaricyon neblina meegekregen (de familienaam als de olingo en neblina van nevel). De olinguito’s leven in hetzelfde gebied als hun verwanten, maar op hoger niveau: 1500 tot 3000 m.
Helgen vond overeenkomstig DNA in de genenbank GenBank, dus is het waarschijnlijk dat we het al kende zonder dat het als aparte diersoort was herkend. Volgens de gegevens in de genenbank zou het bewuste exemplaar in verscheidene Amerikaanse dierentuinen hebben verbleven, alvorens het in de jaren ’70 in een New Yorkse dierentuin overleed. Een door ABC opgespoorde oppasser had het al eigenaardig gevonden dat het nooit nageslacht kreeg.
Hopi Hoekstra, zoogdierdeskundige van het zoölogiemuseum van de Harvard-universiteit, vindt dat de olinguito (olingo’tje in het Spaans) nog niet helemaal als aparte diersoort is aan te merken. “Eerst zal het DNA van de olingo en de olinguito nauwkeurig moeten worden vergeleken voordat het zo ver is, maar ik denk wel dat we wat hebben.”

Bron: ABC