Scriptiecursus periode 4. Ton Peeters & Martijn van zanten Roos Goverde & Bianca Kramer

Scriptiecursus 2015-2016 periode 4

Ton Peeters & Martijn van zanten Roos Goverde & Bianca Kramer

http://students.uu.nl/beta/biologie/onderwijs/studieprogramma/major-biologie/scriptiecursus

[email protected]

Voorwoord Welkom bij de scriptiecursus. Het schrijven van een goede, leesbare scriptie is een leuke klus. Zeker als het onderwerp je goed blijkt te liggen kun je daar met veel plezier aan werken. Het schrijven van een scriptie vraagt de nodige voorbereiding en skills en daarvoor zijn er drie verplichte werkcolleges ingeroosterd. Daar maak je kennis met de kneepjes van het vak; wetenschappelijk schrijven. Het is niet moeilijk om die kneepjes te begrijpen, maar deze op de goede manier gebruiken bij je scriptiewerk is verre van eenvoudig. Doe je dat echter niet, dan kan de scriptieschrijverij gemakkelijk een martelgang worden en in een drama eindigen. Een onvoldoende dus, of je scriptie is niet op tijd af. Tenzij je een natuurtalent bent. Maar die zijn zeldzaam leert de ervaring. Deze cursus heeft verdeeld over 3 dagen ongeveer 6 verplichte contacturen. Zorg dus dat je er bij bent. Tijdens deze bijeenkomsten wordt ook besproken wat de procedures zijn bij het inleveren van je scriptie en hoe de beoordeling tot stand komt. Verder heb je in deze periode van 10 weken een ongekende vrijheid, die je in overleg met je persoonlijke begeleider zo goed mogelijk moet benutten. Dit brengt ook een gevaar met zich mee; uitstelgedrag. Onderschat de hoeveelheid werk niet. Het lijkt zo weinig, maar het lezen van artikelen en synthetiseren in een consistent wetenschappelijk verhaal wat het veld een stapje verder brengt is echt geen sinecure en vraagt erg veel tijd. Discipline en planning zijn dus een absolute vereiste! Maar, met een goed, leesbare werk geef je een mooi visitekaartje af en kan je scriptie gelden als een waardige afsluiting en pronkstuk van je Bacheloropleiding. Lukt het, tegen alle verwachtingen in, uiteindelijk niet om het beoogde topresultaat te produceren, geen nood. Iedereen met een beetje organisatietalent en het nodige doorzettingsvermogen kan een voldoende voor zijn/haar scriptie halen en daarmee de felbegeerde studiepunten. Dus; Vanaf de eerste dag: aan de slag! Heb je vragen? Kijk dan altijd eerst op de website van de scriptiecursus. Deze kan je vinden op; http://students.uu.nl/beta/biologie/onderwijs/studieprogramma/majorbiologie/scriptiecursus Deze website is bedoeld als informatieportal voor jou, maar ook voor je begeleider(s). Op deze pagina vind je informatie over het voorbereiden, schrijven en afronden van je literatuurscriptie en/of onderzoeksproject. Ook zijn hier de verschillende formulieren en documenten te vinden die gebruikt moeten worden voor de beoordeling van de scriptie/onderzoeksproject en gebruikt kunnen worden voor het vastleggen van afspraken met je begeleider. Andere goede bronnen van informatie zijn natuurlijk deze handleiding en de powerpoints van de werkcolleges. Heb je nog vragen na het raadplegen van deze bronnen, schroom dan niet om contact met ons op te nemen. Wij zijn te bereiken via email: [email protected], of op kamer Kruyt Z407; tel. 030-2534143 (Ton) of kamer Kruyt O405; tel. 030-2533111 (Martijn) en via het algemene email adres: [email protected] Succes en vooral heel veel plezier met de cursus, Ton Peeters en Martijn van Zanten (maart 2016) NB. Wij proberen je begeleider(s) van informatie en de juiste documenten te voorzien. Maar, het is ons in veel gevallen niet vooraf duidelijk wie je begeleiders zijn. Daarom verzoeken we je om je begeleider te wijzen op bovengenoemde website zodat zij altijd van de juiste informatie zijn voorzien.

2

Rooster scriptiecursus periode 4, 2015 - 2016 

Maandag 25 april 2016 DDW 1.22; 17:15 – 19:00 INTRODUCTIECOLLEGE + Werkcollege 1



Dinsdag 26 april 2016 Ruppert 0.38; 17:15 – 19:00 Werkcollege 2



Dinsdag 10 mei 2016 DDW 1.22; 17:15 – 19:00 Werkcollege 3

DEADLINES 

Scriptieplan inleveren (verplicht, bij begeleider en coördinatoren; digitaala) maandag 9 mei



Schrijfplan inleveren (facultatief en alleen bij/in overleg met begeleider) vrijdag 19 mei



Eerste versie inleveren bij begeleider Spreek een datum af in overleg met je begeleider



Eindversie scriptie (bij begeleider, eindversie coördinator, digitaala,b): vrijdag 1 juli

Indien je de onderzoekvariant van de cursus volgt: Eindversie scriptie + Onderzoeksverslag vrijdag 1 juli (bij begeleider) en pas nadat deze goedgekeurd is door begeleider, eindversie inleveren bij coördinatoren, digitaalb,b,c): a

Inleveren documenten bij de coördinatoren via email naar: [email protected]

b

Eindcijfers kunnen pas op Osiris gezet worden als de coördinatoren in het (digitale) bezit zijn van: - Eindversie scriptie die op plagiaat is gecheckt door Ephorus (inleveren bij Ephorus via inlevercode van je begeleider) - Volledig ingevulde Rubrics door je begeleider (opsturen door begeleider) - Volledig ingevuld Beoordelingsformulier Afstudeeropdracht (of zie c) met akkoord van een tweede beoordelaar - NB: Het eindcijfer en 2e beoordeling moet worden vastgesteld door een docent met minimaal BKO (Basis Kwalificatie Onderwijs). Dat neemt niet weg dat de dagelijkse begeleiding van de student door een ervaren AIO of postdoc mag gebeuren in samenspraak met de docent. In het geval van een externe primaire begeleider is je 2e beoordelaar vrijwel altijd een docent bij Biologie aan de UU.

c

Als je de onderzoek variant van de cursus volgt moet je naast de in b genoemde documenten ook een apart Onderzoeksverslag inleveren (dus niet geïntegreerd in je scriptie) en Rubrics over het onderzoeksdeel. Je beoordeling voor zowel je scriptie (7.5 ECTS) als je onderzoek (7.5ECTS) kan ingevuld worden op het Beoordelingsformulier Onderzoeksproject. Voor

mee

info

zie:

http://students.uu.nl/beta/biologie/onderwijs/studieprogramma/major-

biologie/scriptiecursus

3

Korte richtlijnen voor het schrijven onderzoeksverslag bij Biologie

van

een

goede

scriptie

en

Je scriptie is een afronding van je bachelor en wordt gezien als een proeve van bekwaamheid. Dit is je kans om te laten zien wat je in huis hebt en wat je allemaal hebt geleerd in de afgelopen jaren! Wil je meer informatie over het schrijven van een goede scriptie en wat daar allemaal bij komt kijken, dan raden we je aan het boekje; “Een leesbare scriptie” aan te schaffen van Warna Oosterbaan. Hieronder vind je algemene richtlijnen voor je scriptie. Let op: Als je de onderzoek variant van de scriptiecursus volgt dan dien je naast een scriptie ook een onderzoeksverslag in te leveren. Beknopte informatie hierover vind je onderaan dit hoofdstuk. De academische vaardigheden die worden getoetst in deze cursus zijn: – Wetenschappelijk literatuur gebruik – Schijven van een eigen wetenschappelijk verhaal – Kritische beschouwing en zelfreflectie Belangrijke aspecten waarop beoordeeld wordt zijn: De inhoud van de scriptie De structuur/vorm van de scriptie Het proces/de werkhouding Zie voor meer details en criteria de rubrics. Om een goede scriptie te schrijven begin je met het maken van een keuze van een onderwerp en stem je het onderwerp af met je begeleider. Daarna begin je met het verzamelen en screenen van relevante literatuur. Hierna stel je een scriptieplan samen (inleveren en bespreken met je begeleider en daarna inleveren bij de coördinatoren via [email protected]). In het scriptieplan zijn de contouren van je scriptie al duidelijk zichtbaar en is je onderwerp afgebakend rond een duidelijk geformuleerde vraagstelling. Dit scriptieplan bevat dus het kader van je scriptie, een korte beschrijving van de relevantie, de methode die je gaat gebruiken bij het schrijven van je scriptie en de belangrijkste literatuur die je wilt gaan gebruiken. Je scriptieplan bespreek je met je begeleider en lever je in bij de coördinatoren. Het is aan te raden om naast je scriptieplan ook een werkplan te bespreken met je begeleider, waar in je afspraken en verwachtingen over bijvoorbeeld inlever- en beoordelingsdatums van tussen- en eindversies. Hierin kun je ook eventuele afwezigheid van jou of je begeleider vastleggen. Als leidraad kun je het werkplan formulier gebruiken wat zal worden gemaild. Nadat je het scriptieplan hebt besproken ga je aan de slag met het schrijven van stukken tekst en werk je toe naar een schrijfplan. Oosterbaan noemt dit een hoofdstuk-indeling. Daarin staat een gedetailleerde indeling per onderdeel. Die onderdelen hebben een goede samenhang en vormen samen een duidelijke structuur. Een goed schrijfplan werkt als een werktekening: onderdeeltje voor onderdeeltje kun je nu uitwerken. Het is de kapstok waar je stukken tekst aan kan ophangen. Zorg dat je alle literatuur van een hoofdstuk bij de hand hebt en concentreer je met het schrijven op dat onderdeel en werk dat helemaal uit. Je scriptieplan bespreek je met je begeleider en hoef je niet in te leveren bij de coördinatoren. Het schrijven van een scriptie is een gefaseerd proces. Vaak begin je met het schrijven van een kladversie. Daarin staat met een zekere logica alle informatie die nodig is. Dat was de fase van het tekst spuien. Daarna komt het er op aan die tekst te optimaliseren. Dat is herschrijven. Herschrijven gaat het beste als je even een paar dagen niet aan je scriptie gewerkt hebt en je ‘blindheid’ voor de tekst kwijt bent. Nu is het de tijd om te 4

schrappen en te verbeteren. Vier punten zijn relevant in dit proces: analyseren, beoordelen, verklaren, verbeteren. Op een afgesproken moment, maar ruim voor de definitieve deadline (laatste dag van de cursus) lever je een conceptversie in bij je begeleider. Je ontvangt feedback hierop aan de hand waarvan je de scriptie kunt verbeteren en verder kunt gaan schaven aan de teksten. Tip: Is je scriptie klaar? Leg deze dan nog een paar dagen aan de kant en lees deze nog een laatste keer in uitgeprinte vorm op een compleet andere plek dan waar je de scriptie hebt geschreven. Het zal je verbazen hoeveel typo’s etc. je dan nog spot.

Inhoud en structuur scriptie en onderzoeksverslag In de abstract van je scriptie geef je to-the-point aan waar je scriptie over gaat (onderwerp) wat je belangrijkste vraagstelling is en wat je belangrijkste conclusies en discussiepunten zijn. Ondanks dat de abstract het begin van je scriptie is, schrijf je deze als laatste. De inleiding van je scriptie is ontleend aan de vraagstelling en is een heel belangrijk stuk. Dit onderdeel moet de lezer uitnodigen je hele scriptie te lezen en uitmonden in een helder geformuleerde probleem en vraagstelling. Beschrijf in de inleiding wat je gaat bespreken in je scriptie. De hoofdstukken zijn de kern van je scriptie. Je schrijft een eigen verhaal dat is gebaseerd op informatie uit de literatuur. Die moet je kritisch gelezen hebben en met die informatie een helder verhaal schrijven. En bij dat verhaal hoort een stijl die bijdraagt aan de kwaliteit van je scriptie. Kwaliteit, daar gaat het om. Informatie kritisch lezen en die verwerken in een leesbaar, eigen verhaal, dat is een scriptie schrijven. Beelden kunnen soms meer zeggen dan woorden. Voorbeelden van ‘beelden’ die je in je scriptie kunt gebruiken zijn grafieken, tabellen, illustraties of een box-tekst. Natuurlijk eerst je illustraties, grafieken etc. maken of kopiëren en dan pas het bijbehorende verhaal schrijven. Het maken van een goede beelden zijn een tijdrovende aangelegenheid. Noem de auteur(s)/bronnen waar je het beeld van gebruikt hebt en vermeld als je het beeld hebt aangepast. Heb je hem zelf gemaakt, noem in het bijschrift de bronnen van de data die in je beeld verwerkt zijn. Grafieken hebben altijd een nummer en onderschrift en een titel is vaak handig. Grafieken geven meetgegevens weer en hebben duidelijk afleesbare eenheden (duidelijke maatverdeling) en duidelijk leesbare bijschriften (legenda, bijv. lengten, gewichten, tijden, etc.). Een tabel heeft altijd een nummer en een bovenschrift. Dat bovenschrift verklaart wat in die tabel staat. Ook hier heb je de tekst in je verhaal niet nodig om die tabel te begrijpen. Een illustratie heeft altijd een nummer een onderschrift. Dat bijschrift is zo informatief dat je de tekst niet nodig hebt om dat plaatje te begrijpen. Een box is een omkaderd stukje informatie dat je invoegt om een bepaald begrip, vakterm of resultaat (met natuurlijk een hoofdrol in je verhaal) nader uit te leggen. Dat helpt de lezer die geen expert op dit vakgebied is (en niet precies meer weet wat dat ook al weer precies voorstelde) om je verhaal beter te begrijpen. Het laatste hoofdstuk van je scriptie is de discussie en/of conclusie. Je conclusie geeft een duidelijk antwoord op je vraagstelling. Sluit de conclusie niet aan bij de vraagstelling in de inleiding, dan daalt de waarde van je scriptie enorm. Maar, het kan natuurlijk zo zijn dat het antwoord er gewoon niet volledig is! Dit beschouw je kritisch in de discussie in het licht van de literatuur (hoe zeker is het, zijn er nog gaten in de kennis etc). Het is raadzaam om je scriptie af te sluiten met een schema of model en een toekomstperspectief.

5

Het spreekt voor zich dat je scriptie een literatuurlijst bevat met alle geciteerde literatuur, niets meer, niets minder en in het format: [auteur(s)] [jaar] [titel] [tijdschrift] [volume] [pagina’s]. Informatie die je letterlijk overschrijft markeer je als “citaat” en geef dan de referentie erbij. Ontbreekt die markering, dan pleeg je plagiaat. Algemene richtlijnen scriptie: Algemeen: - Scriptie in Nederlands, tenzij je anders overeenkomt met je begeleider, of als je begeleider niet vloeiend Nederlands spreekt/schrijft. - Je scriptie bevat een goede vraagstelling en uiteenzetting van het probleem (inleiding). - Omvang: ~15-25 pagina’s tekst, 6000 – 8000 woorden; maar kwaliteit is leidend! - Minimaal 20 literatuur referenties (geen algemene websites, wel van databases e.d.) - Je scriptie moet tenminste ook de namen van je begeleiders en 2e beoordelaars bevatten en de plaats waar zij werken (vakgroep, instelling, bedrijf…). Structuur/vorm - Tekst is logisch opgebouwd, helder geformuleerd, (medestudent) - Correcte stijl en spelling - Overzichtelijke lay-out - Bronnen op juiste manier vermeld - Effectief gebruik van tabellen en figuren - Je scriptie bevat een abstract en een inhoudsopgave

afgestemd

op

doelgroep

Inhoud - Vraagstelling: precies en wetenschappelijk - Goede samenhang, logisch geordend, duidelijk antwoord op vraagstelling - Goede argumentatie, aandacht voor tegenargumenten etc. - Eigen verhaal, voldoende verdieping, leesbaar geschreven Als je de onderzoeksvariant van de cursus volgt dan schrijf je naast je scriptie ook een stageverslag. Dit moet dus een apart document zijn dat goed weergeeft welk onderzoek je gedaan hebt. Dat neemt natuurlijk niet weg dat je resultaten/conclusies van je onderzoek ook beknopt in je scriptie mag verwerken als dat passend is (verwijs dan in je scriptie naar (ruwe) resultaten en materiaal en methoden in je stageverslag). Het onderzoeksverslag moet worden opgesteld volgens de algemeen geldende richtlijnen van een wetenschappelijk onderzoeksverslag en bevat dus minstens: - Naam - Naam en groep begeleiders - Titel - Inleiding met onderzoeksvraag, deelvragen en hypotheses - Materiaal en methode - Resultaten - Conclusie/discussie - Referenties

6

Scriptie cursus WERKCOLLEGE 1 Opdracht 1. Wat heb je nodig voor een goede scriptie?

Opdracht 2. UITLOOP: oorzaken.

Opdracht 3. Tijdsfasering?

a. Informatie verzamelen + scriptieplan maken: b. (Data)analyse + theorievorming c. Schrijven Hoeveel dagen heb je deze periode in timeslot BC? Hoeveel uren heb je per dag in genoemd timeslot? Totaal:.

7

Opdracht 4.

INFORMATIE VERZAMELEN Bronnen

Opdracht 5: probleemstelling analyse

Verankerd – relevant – precies – functioneel – consistent

HUISWERK voorbereiden voor 10 mei Opdracht 6: Kritisch lezen

Analyse artikel (p8): Intra- and Interspecific Variation in Primate Gene Expression Patterns Lees abstract en inleiding en een gedeelte van de methode (tot To investigate op pag. 340 rechts onderaan) Formuleer de probleemstelling

Formuleer de theoretische achtergrond

Wat is het nut? Is de methode van onderzoek duidelijk? Leg uit!

Leidt de methode naar een antwoord op de probleemstelling?

8

Wat is het antwoord?

Wat doe je met deze informatie?

Opdracht 7. opbouw wetenschappelijk artikel (Peer reviewed) Titel 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Volgorde:

Opdracht 8. Voorbeelden scriptieplan

Opdracht: lees scriptieplan over BT maïs (p16), over phytoremediation (p18) en over de zebravissen (p19) Welke is de beste? Waarom

9

HUISWERK voorbereiden voor 10 mei Opdracht 9.

In werkcollege 3 staan twee stukjes tekst; Biodiesel (p30, een stukje van een scriptie) en ‘Boom kan tot duizend tellen’ (p35, uit het ‘Chemisch Weekblad’). Lees beide artikelen zeer kritisch en noteer je commentaar (zowel positief als negatief) op p20. Let ook op stijl- en taalfouten. Noteer wat er aan deze stukken verbeterd kan/moet worden. Dit huiswerk wordt op werkcollege 3 besproken.

HUISWERK Opdracht 10.

Eigen scriptieplan maken en (voorzien van naam en met de eerste set relevante literatuur) digitaal inleveren bij [email protected] (en natuurlijk bij je begeleider): uiterlijk vrijdag 9 mei (voor het 3e en laatste werkcollege). (Niet inleveren = einde oefening)

10

Intra- and Interspecific Variation in Primate Gene Expression Patterns Wolfgang Enard, et al. Science 296, 340 (2002); DOI: 10.1126/science.1068996 The following resources related to this article are available online at www.sciencemag.org (this information is current as of November 8, 2007 ):

Supporting Online Material can be found at: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5566/340/DC1 A list of selected additional articles on the Science Web sites related to this article can be found at: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5566/340#related-content This article cites 13 articles, 5 of which can be accessed for free: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5566/340#otherarticles This article has been cited by 301 article(s) on the ISI Web of Science. This article has been cited by 78 articles hosted by HighWire Press; see: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5566/340#otherarticles This article appears in the following subject collections: Evolution http://www.sciencemag.org/cgi/collection/evolution Information about obtaining reprints of this article or about obtaining permission to reproduce this article in whole or in part can be found at: http://www.sciencemag.org/about/permissions.dtl

Science (print ISSN 0036-8075; online ISSN 1095-9203) is published weekly, except the last week in December, by the American Association for the Advancement of Science, 1200 New York Avenue NW, Washington, DC 20005. Copyright 2002 by the American Association for the Advancement of Science; all rights reserved. The title Science is a registered trademark of AAAS.

Downloaded from www.sciencemag.org on November 8, 2007

Updated information and services, including high-resolution figures, can be found in the online version of this article at: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5566/340

Intra- and Interspecific Variation in Primate Gene Expression Patterns Wolfgang Enard,1* Philipp Khaitovich,1* Joachim Klose,2 Sebastian Zo¨llner,1 Florian Heissig,1 Patrick Giavalisco,3 Kay Nieselt-Struwe,4 Elaine Muchmore,5,6 Ajit Varki,5 Rivka Ravid,7 Gaby M. Doxiadis,8 Ronald E. Bontrop,8 Svante Pa¨a¨bo1† Although humans and their closest evolutionary relatives, the chimpanzees, are 98.7% identical in their genomic DNA sequences, they differ in many morphological, behavioral, and cognitive aspects. The underlying genetic basis of many of these differences may be altered gene expression. We have compared the transcriptome in blood leukocytes, liver, and brain of humans, chimpanzees, orangutans, and macaques using microarrays, as well as protein expression patterns of humans and chimpanzees using two-dimensional gel electrophoresis. We also studied three mouse species that are approximately as related to each other as are humans, chimpanzees, and orangutans. We identified speciesspecific gene expression patterns indicating that changes in protein and gene expression have been particularly pronounced in the human brain. Striking differences in morphology and cognitive abilities exist between humans and their closest evolutionary relatives, the chimpanzees. At least some of these differences can be assumed to form the basis for the complex and rapid cultural evolution and demographic explosions that have characterized recent human evolution (1). In addition, humans and chimpanzees differ in several other traits that are of medical interest, such as susceptibility to AIDS, epithelial neoplasms, malaria, and Alzheimer’s disease (2, 3). Although it was pointed out 25 years ago (4 ) that many of these differences may be due to quantitative differences in gene expression rather than structural changes in gene products, nothing is known about how gene expression profiles differ between humans and chimpanzees. In order to take a first step toward understanding the evolution of the mammalian transcriptome and proteome, we studied mRNA expression levels, as well as protein expression patterns, in different tissues of humans, chimpanzees (Pan troglodytes), orangutans (Pongo pygmaeus), and

rhesus macaques (Macaca mulatta). For comparative purposes, we performed similar studies in rodent species that have diverged from each other approximately as much as humans and the great apes. First, we compared mRNA levels in brain and liver of humans, chimpanzees, and a orangutan using Affymetrix U95A arrays (5), which contain oligonucleotides that examine approximately 12,000 human genes. From the brain, gray matter from the left prefrontal lobe (Brodmann area 9) was removed at autopsies from three adult male humans, three adult male chimpanzees, and one adult male orangutan. For brain and liver, two independent isolations of RNA from adjacent tissue samples were performed for each individual and analyzed independently (5). All possible pairwise comparisons among the six human, six chimpanzee, and two orangutan samples were made for each tissue, and the differences in apparent expression levels were used to calculate an overall distance summarized over all genes (6 ). For the brain samples, the distances measured among

Max-Planck-Institute for Evolutionary Anthropology, Inselstrasse 22, D-04103 Leipzig, Germany. 2Institut fuer Humangenetik Charite ´, D-13353 Berlin, Germany. 3Max-Planck-Institute for Molecular Genetics, D-14195 Berlin, Germany. 4Max-Planck-Institute of Biophysical Chemistry, D-37077 Go¨ttingen, Germany. 5 University of California San Diego, La Jolla, CA 92093, USA. 6VA Medical Center, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA. 7The Netherlands Brain Bank, Amsterdam, the Netherlands. 8Biomedical Primate Research Centre, Rijswijk, the Netherlands.

Table 1. Brain protein pattern differences between humans and chimpanzees as analyzed by 2D gel electrophoresis (16). Differences between humans and chimpanzees were scored if confirmed in three individual human-chimpanzee pairs and were analyzed in the same way as in a larger mouse study comparing M. musculus and M. spretus (23). Qualitative differences represent changes in electrophoretic mobility of spots, which likely result from amino acid substitutions, whereas quantitative differences reflect changes in the amount of protein.

Comparison

Analyzed spots

*These authors contributed equally to this work. †To whom correspondence should be addressed. Email: [email protected]

Human– chimpanzee M. musculus–M. spretus

538 8767

1

340

the duplicates from the same individual constituted less than 14% of the distances between individuals. For the liver samples, the corresponding value was less than 12%. Because experimental variation between the tissue samples from the same individual was small, the averages of the pairwise distances measured between the duplicates for each tissue sample were used to estimate a tree depicting the overall differences in gene expression measured between individuals. The results (Fig. 1A) show that the variation in gene expression between individuals within the species is substantial, relative to the differences between humans and chimpanzee. For example, one human brain sample differs more from the other human samples than the latter differ from the chimpanzee samples. However, for both the brain and liver samples, the humans, as well as the chimpanzees, fall into two mutually exclusive groups when their gene expression patterns are related to that seen in the orangutan, which is evolutionarily further removed from humans and chimpanzees than these are from each other. When statistically tested by a bootstrap approach, this observation is supported in both liver and brain (7). Thus, a number of gene expression differences between humans and chimpanzees are shared among all individuals analyzed from each species. The amount of gene expression differences shared among all humans is larger than those shared among all chimpanzees. One likely factor contributing to this is that oligonucleotides complementary to human cDNAs are used to assay RNA levels not only in humans but also in chimpanzees and orangutans. Thus, nucleotide sequence differences between the lastnamed species and humans can be expected to reduce the apparent expression levels measured in the apes. Such differences will be assigned to the human lineage. However, the apparent acceleration on the human lineage is larger in the brain (3.8-fold) than in the liver (1.7-fold), raising the possibility that gene expression patterns may have changed more in the brain than in the liver during recent human evolution. To investigate the latter possibility, we performed a second set of experiments using membrane-based cDNA arrays carrying

12 APRIL 2002 VOL 296 SCIENCE www.sciencemag.org

Differences Qualitative

Quantitative

41 (7.6%) 668 (7.6%)

169 (31.4%) 656 (7.5%)

Downloaded from www.sciencemag.org on November 8, 2007

REPORTS

21,504 DNA sequences of an average length of ⬃1,000 bp, amplified from 17,997 human genes of the Unigene set (8). When such long target sequences are used, the average nucleotide sequence difference of around 0.8% between human and chimpanzee cDNAs (9) is not expected to influence the results significantly. For these experiments, brain neocortex samples from the autopsies of seven humans, four chimpanzees and two macaques were used, as well as liver samples from six humans, five chimpanzees, and four macaques. In addition, blood samples were collected from 10 humans, 10 chimpanzees, and 10 rhesus macaques. To allow the same filter arrays to be used throughout the experiments, equal amounts of RNA from a given species and tissue were pooled, labeled, and hybridized to the cDNA arrays (10). The relative rates of evolutionary change in the transcriptomes of the three tissues were estimated (11), using the macaque as an outgroup (Fig. 2). For both blood leukocytes and liver, the human expression patterns are more similar to those of the chimpanzees than to those of the macaques, reflecting the evolutionary relationships of the species. Furthermore, the extent of change on the lineages leading to the chimpanzees and the humans are equal in leukocytes and 1.3-fold different in liver. In stark contrast, the expression pattern in the chimpanzee brain cortex is more similar to that of the macaques than to that of

humans. This is due to a 5.5-fold acceleration of the rate of change in gene expression levels on the lineage leading to humans. Thus, the results show that the rate of evolutionary change of gene expression levels in the brain is accelerated in the human evolutionary lineage relative to the chimpanzee, whereas no such acceleration is evident in liver or blood. It should be noted, however, that the extent of the acceleration is highly dependent on the metric used. To gauge whether the observations made among the primate species are typical of mammals, we investigated the three mouse species, Mus spretus, M. caroli, and M. musculus, among which the former two species differ from M. musculus at silent sites, i.e., at sites that do not change the encoded amino acids, by approximately 2.5% and 4.5%, respectively (12). Thus, their extent of divergence from M. musculus is in the same order of magnitude as that of chimpanzees (1.08%) and orangutans (2.98%), respectively, from humans (13, 14 ). Affymetrix arrays carrying oligonucleotides specific for 12,000 M. musculus genes (5) were used to analyze samples from the frontal part of the brains and livers from three individuals of M. musculus, three individuals of M. spretus, and one individual of M. caroli. To make the experiments as comparable as possible to the analysis of the humans and apes, outbred mice were used, and only gray matter was sampled from the

Fig. 1. Distance trees representing the relative extent of expression changes in brain and liver among (A) three primate and (B) three mouse species: MUS., M. musculus; SPR., M. spretus; and CAR, M. caroli (6). Numbers refer to the ratio between the changes common to humans and chimpanzees, and M. musculus and M. spretus, respectively.

frontal cortex. As in the primates, the gene expression patterns within species show great variation (Fig. 1B), as recently reported even for inbred mice (15). However, when the more distantly related M. caroli is taken into account, it is clear that all M. musculus and M. spretus individuals share gene expression patterns that separate them from the other species, as is the case for humans and chimpanzees. When these species-specific differences are compared, it is found that the change on the line to M. musculus is 2.1-fold and 2.3-fold that in brain and liver, respectively. Thus, as in the case of the primate analyses, the species for which the oligonucleotide array was designed shows an apparent acceleration, which is likely to be due to nucleotide sequence differences between the species analyzed. However, in the rodents, this acceleration is of similar magnitude in brain and liver, and as expected from the slightly higher genomic divergence, it is slightly higher than that seen in primate liver. Thus, these results show that gene expression differences are substantial between closely related mammalian species and supports the notion that changes in gene expression levels in the brain may have been especially pro-

Downloaded from www.sciencemag.org on November 8, 2007

REPORTS

Fig. 2. Distance trees representing the relative extent of expression changes among three primate species and three tissues as assayed by the cDNA arrays (11). Numbers refer to the ratio between the changes common to humans and chimpanzees.

www.sciencemag.org SCIENCE VOL 296 12 APRIL 2002

341

Fig. 3. Two-dimensional gel electrophoresis of proteins from the cytosolic fraction of human (A) and chimpanzee (B) cortex frontalis. From the total pattern, comprising about 8500 protein spots, a representative section consisting of about 200 spots is shown. Protein patterns from human and chimpanzee were compared, and changes between homologous spots found in all three human-chimpanzee pairs were scored. Three different types of variations were registered: (i) variations in electrophoretic mobility of spots (7), most likely due to mutations affecting the structure of proteins (e.g., amino acid substitutions); (ii) variations in spot intensity (1 or 2) reflecting alterations in protein amount, possibly due to mutations in regulatory genes; and (iii) presence or absence variations (⫹ or ⫺), which may also result from quantitative

nounced during recent human evolution. Differences in mRNA levels do not necessarily translate into differences in protein levels. Therefore, we investigated whether quantitative changes not only in RNA levels but also in protein levels are especially pronounced in the brain during recent human evolution. We studied protein patterns in the brains of humans and chimpanzees, as well as in M. musculus and M. spretus to put the primate differences into perspective (16 ). In each case, the tissue samples were removed from sites adjacent to the ones used in the first set of mRNA analyses from the same individuals. Soluble proteins were isolated by differential centrifugation, separated on two-dimensional (2D) polyacrylamide gels, and visualized by silver staining (Fig. 3). Two types of differences were scored: (i) shifts in the migration positions of proteins, which represent a shift in size or charge of the protein, i.e., covalent difference that in most cases are changes in amino acid sequence; (ii) differences in quantity of proteins without a shift in migration position which represent differences in amounts of protein expressed in the tissue. The relative amounts of qualitative protein differences observed between humans and chimpanzees and between M. musculus and M. spretus, respectively, are similar ( Table 1), as expected from the similar extent of genomic DNA sequence differences between the two species pairs.

342

changes. For each type of variation, a few examples are indicated. From identification by mass spectrometry in both humans and chimpanzees, these proteins spots are 1, aldose reductase (gi576365); 4, carbonic dehydratase (gi4502517); 5, electron transfer flavoprotein (gi2781202); 6, hypothetical protein DKFZp564D1378 (gi14149777); 10, ␦-aminolevulinate dehydratase (gi2118316); 11, CGI-105 protein (gi11431155); 13, hypothetical protein XP_047816 (gi14743583); 14, malate dehydrogenase 2 (gi5174541); 15, MAWD-binding protein (gi16307296); 16, uncharacterized hypothalamus protein HCDASE (gi8923864); 30, purine nucleoside phosphorylase (gi4557801); 31, purine nucleoside phosphorylase (gi4557801); and 35, aldehyde reductase (gi1633300).

For the two rodents, the relative amounts of quantitative protein differences are similar to the qualitative differences. In contrast, quantitative differences are approximately 6 times as common as qualitative differences when chimpanzee and human brains are compared. Thus, the human brain has probably experienced more evolutionary changes in gene expression both at the mRNA and protein levels than the two mouse species. In this regard, a recent comparison of human and great ape blood plasma proteins (17 ) found only one human-specific difference. This is in contrast to the many differences found here for soluble brain proteins and supports a more rapid rate of evolution of protein expression levels in the brain. Our results show that that large numbers of quantitative changes in gene expression can be detected between closely related mammals. They furthermore suggest that such changes have been particularly pronounced during recent evolution of the human brain. The underlying reasons for such expression differences are likely to be manifold, for example, duplications and deletions of genes, promotor changes, changes in levels of transcription factors, and changes in cellular composition of tissues. A challenge for the future is to investigate the relative contributions of these factors to the expression differences observed. A further challenge is to clarify how many of the differences have functional consequences.

References and Notes

1. G. Klein, The Human Career: Human Biological and Cultural Origins ( The Univ. of Chicago Press, Chicago, 1989). 2. P. Gagneux, A. Varki, Mol. Phylogenet. Evol. 18, 2 (2001). 3. A. Varki, Genome Res. 10, 1065 (2000). 4. M. C. King, A. C. Wilson, Science 188, 107 (1975). 5. All apes used in this study died of natural causes. In all cases, postmortem times were shorter than 6 hours, and only minimal RNA degradation was seen by agarose electrophoresis. Preparation of the samples for the Affymetrix arrays, hybridization, and scanning were performed as described (18). Nine of 10 genes that differed at least twofold between human and chimpanzee brains could be verified by a Northern analysis. Details of experimental procedures are available on Science Online at www. sciencemag.org/cgi/content/full/296/5566/340/DC1 and on http://email.eva.mpg.de/⬃khaitovi/ supplement1.html. 6. Affymetrix array results were carried out with Microarray Suite, version 4.0 (Affymetrix) by using default settings. All arrays were normalized to the same target intensity using all probe sets. The difference in scaling factor was less than threefold among all arrays. In order to build distance trees, pairwise distances between samples were calculated as the sum of the base-two logarithms of the absolute values of the “fold change” for all 12,000 genes represented on a chip. When “absent calls” were assigned to both samples in a comparison, and when the difference call for the gene was “no change,” the fold change value was set to zero. The resulting distance matrix was used to build neighbor joining trees (19) as implemented in the PHYLIP package (20). The full data set is available at http://email.eva.mpg.de/ ⬃khaitovi/supplement1.html 7. The reliability of the distance trees branching pattern was estimated by 1000 bootstrap samples of the 12,000 genes. The bootstrap values for the species were ⬎99.9% in all cases except for the chimpanzee brain branch, where in the remaining 16% of cases, the orangutan fell among the chimpanzees. There

12 APRIL 2002 VOL 296 SCIENCE www.sciencemag.org

Downloaded from www.sciencemag.org on November 8, 2007

REPORTS

REPORTS

9. 10.

11.

log2

i⫽1

12.

13. 14. 15. 16.

17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.

㛬㛬㛬㛬 㛬㛬㛬㛬

14 December 2001; accepted 27 February 2002

Julia Vrebalov,1,2 Diane Ruezinsky,2 Veeraragavan Padmanabhan,2 Ruth White,1,2 Diana Medrano,1,2 Rachel Drake,3 Wolfgang Schuch,3 Jim Giovannoni1* Tomato plants harboring the ripening-inhibitor (rin) mutation yield fruits that fail to ripen. Additionally, rin plants display enlarged sepals and loss of inflorescence determinacy. Positional cloning of the rin locus revealed two tandem MADS-box genes (LeMADS-RIN and LeMADS-MC), whose expression patterns suggested roles in fruit ripening and sepal development, respectively. The rin mutation alters expression of both genes. Gene repression and mutant complementation demonstrate that LeMADS-RIN regulates ripening, whereas LeMADS-MC affects sepal development and inflorescence determinacy. LeMADS-RIN demonstrates an agriculturally important function of plant MADS-box genes and provides molecular insight into nonhormonal (developmental) regulation of ripening.

x ji , where n is the number x ik

of included genes, and is the normalized intensity of gene i as measured in species j. In order to avoid the contribution of genomic differences, only those differently expressed genes were considered that did not show the same expression difference in two or more tissues. The resulting distance matrix was used to build neighbor joining trees (19) as implemented in the PHYLIP package (20). The data are available at http:// email.eva.mpg.de/⬃khaitovi/supplement1.html We retrieved nonmitochondrial nucleotide sequences from M. spretus (10 sequences) and M. caroli (11 sequences) from GenBank and compared them with the corresponding M. musculus sequence. The average number of substitutions at silent sites was estimated to be 0.025 (⫾ 0.006) for M. spretus and 0.045 (⫾ 0.008) for M. caroli. F. C. Chen, W. H. Li, Am. J. Hum. Genet. 68, 444 (2001). A. Fujiyama et al., Science 295, 131 (2002). C. C. Pritchard, L. Hsu, J. Delrow, P. S. Nelson, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 13266 (2001). Fractionation, 2D gel electrophoresis, and matrixassisted laser desorption time-of-flight (MALDITOF) mass spectrometry were done as described in (21–23). P. Gagneux et al., Am. J. Phys. Anthropol. 115, 99 (2001). L. Wodicka, H. Dong, M. Mittmann, M. H. Ho, D. J. Lockhart, Nature Biotechnol. 15, 1359 (1997). N. Saitou, M. Nei, Mol. Biol. Evol. 4, 406 (1987). J. Felsenstein, PHYLIP (Phylogeny Inference Package, version 3.5c; Department of Genetics, Univ. of Washington, Seattle (1993). J. Klose, Methods Mol. Biol. 112, 67 (1999). , Methods Mol. Biol. 112, 147 (1999). et al., Nature Genet. 30, 385 (2002); published online 25 March 2000 (10.1038/ng 861). We thank C. Allen and T. Insel of the Yerkes Primate Center, Atlanta, for chimpanzee tissues; T. Arendt and U. ¨ berham of the Paul Flechsig Institute, Leipzig, for huU man and mouse tissue dissections; E. Kuhn at the Biomedical Primate Research Centre, Rijswijk, for autopsies; H. Zischler and K. Ma¨tz-Rensing from the German Primate Center, Go¨ttingen, for macaque samples; C. Wittekind and U. Gu¨tz from the University of Leipzig for liver resections; E. Edel from the University of Leipzig for human blood samples; F. Bonhomme and A. Orth of the Universite´ Montpellier II for the mouse tissues; J. Retief at Affymetrix for help and support; K. Chowdhury from the Max-Planck-Institute of Biophysical Chemistry, Go¨t-

ulating discussions. We also thank the Bundesministerium fu¨r Bildung und Forschung, the Saxonium Ministry for Science, and the Max Planck Gesellschaft for financial support.

A MADS-Box Gene Necessary for Fruit Ripening at the Tomato Ripening-Inhibitor (Rin) Locus

冘 冘  n

the formula:

tingen, and K. Krohn and Petra Su¨ptitz from the Interdisziplina¨res Zentrum fu¨r Klinische Forschung (IZKF), Leipzig, for the help with microarray experiments; T. Kitano for analyzing the mouse divergence; D. Kuhl for initial advice in the project; and many people at Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology for stim-

The maturation and ripening of fleshy fruits is a developmental process unique to plants and affects the quality and nutritional content of a significant portion of the human diet. Although specific fruit-ripening characteristics vary among species, ripening can be generally described as the coordinated manifestation of changes in color, texture, flavor, aroma, and nutritional characteristics that render fruit attractive to organisms receiving sustenance in exchange for assisting in seed dispersal (1, 2). Fruit species are classically defined as one of two ripening types, climacteric and nonclimacteric, where the former display a burst in respiration at the onset of ripening, in contrast to the latter. Climacteric fruit typically increase biosynthesis of the gaseous hormone ethylene, which is required for the ripening of fruit such as tomatos, bananas, apples, pears, and most stone fruit. Nonclimacteric fruit, including strawberries, grapes, and citrus fruits, do not require climacteric U.S. Department of Agriculture–Agricultural Research Service (USDA-ARS) Plant, Soil and Nutrition Lab and Boyce Thompson Institute for Plant Research, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA. 2Texas A&M University, Department of Horticultural Sciences, College Station, TX 77843, USA. 3Zeneca Plant Sciences (Syngenta), Jeallots Hill Research Station, Bracknell, Berkshire RG12 6EY, UK. 1

*To whom correspondence should be addressed. Email: [email protected]

respiration or increased ethylene for maturation. Molecular ripening research has focused primarily on ethylene, but little is known of control before ethylene induction, nor of common regulatory mechanisms shared by climacteric and nonclimacteric species (3). The tomato is a model for analysis of ripening due originally to its significance as a food source and diverse germplasm, and more recently, the availability of molecular tools (4 ) and efficient transformation (5). A number of tomato-ripening mutants have been useful for research and breeding (3). Especially interesting is the recessive ripening-inhibitor (rin) mutation that inhibits all measured ripening phenomena, including the respiratory climacteric and associated ethylene evolution, pro-vitamin A carotenoid accumulation, softening, and production of flavor compounds (6 ). The rin mutant exhibits ethylene sensitivity, including the seedling triple response (7 ), floral abscission, and petal and leaf senescence. Nevertheless, rin fruit do not ripen in response to exogenous ethylene, yet they display induction of at least some ethyleneresponsive genes, indicating retention of fruit ethylene sensitivity (8). We interpret these results to mean that the RIN gene encodes a genetic regulatory component necessary to trigger climacteric respiration and ripening-related ethylene biosynthesis in addition to requisite factors whose regulation is

www.sciencemag.org SCIENCE VOL 296 12 APRIL 2002

Downloaded from www.sciencemag.org on November 8, 2007

8.

was 100% bootstrap support for the separation of the mouse species in both tissues. M. S. Boguski, G. D. Schuler, Nature Genet. 10, 369 (1995). I. Hellmann, unpublished data. All RNA pools were hybridized 4 to 6 times to the same set of filters in order to estimate interexperimental errors and to minimize their effects through the combined analysis of several experiments. Signals that were at least 5 times above background and not influenced to more than 25% by neighboring spots were further analyzed. A gene was regarded as differently expressed if it fulfilled two criteria: (i) The difference in signal between two species was at least two-fold; and (ii) the signal between the two species was significantly different as determined by a paired t test. Sixteen differently expressed genes were analyzed by Northern blots, and 1 out of 12 that were detected by the Northern analyses yielded results contradictory to the arrays, whereas the remaining 11 showed expression patterns that were both qualitatively and quantitatively similar in all three species to that detected by the arrays. Details of experimental procedures are available on Science Online at www.sciencemag.org/cgi/content/full/ 296/5566/340/DC1and on http://email.eva. mpg.de/⬃khaitovi/supplement1.html. The distance between two expression profiles of two species in a given tissue was determined by summing up the absolute ratios of the included genes given by

343

Scriptieplan: BT maïs en de monarch vlinder Probleemstelling: Hoeveel BT maïs pollen zijn er nodig voordat er toxische effecten optreden bij monarch rupsen en worden ze in het veld ook aan deze hoeveelheden blootgesteld? Kader: Deze probleemstelling gaat in op de mogelijke problemen die met BT gewassen kunnen voorkomen. Er wordt specifiek ingegaan op de BT maïs en monarch vlinder zaak omdat dit verhaal in 1999 een hele ophef veroorzaakte en er toen grondig is uitgezocht wat er precies aan de hand was. Er ontstond zo`n ophef omdat het “non-target” insect, de rups van de monarch vlinder, schade leek te ondervinden van pollen van BT maïs. Om de probleemstelling helemaal te beantwoorden wordt er ook ingegaan op wat een BT gewas is en of er verschillende soorten zijn. Ook wordt er uitgelegd hoe deze gewassen worden gemaakt om het hele verhaal rond te maken. Verantwoording: Dit onderzoek is relevant want er wordt in één verhaal een goed inzicht in BT gewassen en dan vooral de zaak met de monarch vlinder en BT maïs gegeven. Dit kan als achtergrondinformatie dienen voor student-assistenten die een PGO aan eerstejaars biologen over BT maïs geven zodat ze een compleet overzicht hebben over het “probleem”. Methode: In dit onderzoek wordt een antwoord gegeven op de probleemstelling aan de hand van wetenschappelijke artikelen. De probleemstelling in combinatie met verschillende deelvragen zijn de leidraad om het verhaal rond te krijgen. Deelvragen: -Wat is een BT gewas en zijn er veel varianten? -Hoe maak je een BT gewas? -Wat is BT maïs en waarom is het ontworpen? -Hoeveel BT maïs pollen zijn er nodig voor een toxisch effect op monarch rupsen? -Komen deze hoeveelheden voor in de natuur op het moment dat de monarchrupsen er zijn? Tijdschema Week 3: Inleveren scriptieplan Week 5: Inleveren en bespreken schrijfplan als het bekeken is Week 6: Inleveren voorlopige inleiding en bespreken als het bekeken is Week 8: Inleveren eerste versie scriptie en bespreken als het bekeken is

16

Voorlopige literatuurlijst: (literatuur al in bezit) -Losey, J.E. et al., Transgenic pollen harms monarch larvae. Nature 399 (1999), p. 214. -Hellmich, R.L. et al., Monarch larvae sensitivity to Bacillus thuringiensis-purified proteins and pollen. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98 (2001), pp. 11925–11930 -Sears, M.K. et al., Impact of Bt corn pollen on monarch butterfly populations: a risk assessment. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98 (2001), pp. 11937–11942 -Pleasants, J.M. et al., Corn pollen deposition on milkweeds in and near cornfields. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98 (2001), pp. 11919–11924 -Stanley-Horn, D.E. et al., Assessing the impact of Cry1Ab-expressing corn pollen on monarch butterfly in field studies. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98 (2001), pp. 11931– 11936 -Oberhauser, K.S. et al., Temporal and spatial overlap between monarch larvae and corn pollen. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98 (2001), pp. 11913–11918. -Zangerl, A.R. et al., Effects of exposure to event 176 Bacillus thuringiensis corn pollen on monarch and black swallowtail caterpillars under field conditions. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98 (2001), pp. 11908–11912 -Gatehouse, A.M.R. et al, The case of the monarch butterfly: a verdict is returned. TRENDS in Genetics. Vol. 18 No 5 (2002) pp. 249-251 -Wisniewski, J.P. et al, Between myth and reality, genetically modified maize, an example of a sizeble scientific controversy. Biochimie 84 (2002) pp. 1095-1103 -Maagd,de, R.A. et al, Bacillus thuringiensis toxin-mediated insect resistance in plants. Trends Plant Sci. 4 (1999), pp. 9–13.

17

Scriptieplan Onderwerp: Naam:

Phytoremediation Begeleider:

Probleemstelling: Wat is de hedendaagse bruikbaarheid van phytoremediation. Kader: Deze scriptie wordt geschreven als onderdeel van de bachelor opleiding Biologie van de Universiteit Utrecht. Het onderwerp is opgedragen door de begeleider en zal een up to date overzicht moeten gaan bieden van de bruikbaarheid van fytoremediatie. Fytoremediatie is het gebruik van planten (met inbegrip van bomen) voor het vastleggen, verwijderen, omzetten en/of afbreken van schadelijke contaminanten uit bodems of water. Vervuiling van bodem en water met zware metalen is een groot probleem wereldwijd en er zijn veel kosten gemoeid met het reinigen. De stoffen die het meest voorkomen in de natuur zijn; kwik, lood, cadmium, chroom, koper, arseen, nikkel, kobalt en magnesium. De meest toxische van deze stoffen zijn lood, cadmium en kwik. Fytoremediatie betreft een milieu vriendelijke methode die volledig gebaseerd is op zonne-energie. Binnen de milieuwetenschappen en biotechnologie bestaat dan ook veel onderzoek naar de mogelijkheden en beperkingen van fytoremediatie. Fytoremediatie kan onderverdeeld worden in verschillende soorten remediatie afhankelijk van welke rol de plant speelt in het remediatieproces. Fytostabilisatie is het vastleggen van contaminanten in het wortelstelsel waardoor uitspoeling en verdere opname in de voedselketen voorkomen worden. Fytoextractie is opslag in de bovengrondse delen van de plant die na oogsten uit het milieu verwijderd kunnen worden. Bij fytovolatiliseren zorgt de plant voor vervlieging in de atmosfeer na opname van de contaminanten. Bij fytotransformatie worden de contaminanten opgenomen en omgezet tot minder toxische of zelfs helemaal niet meer schadelijke verbindingen. De laatste vorm van fytoremediatie is dat de planten een voorwaarde scheppende rol hebben voor micro-organisme die in staat zijn de aanwezige contaminanten in het milieu af te breken. Zogenaamde ‘versterkte biodegradatie in de rhizosfeer’. Relevantie/verantwoording: Onderzoek vindt wereldwijd plaats in verschillende richting om fytoremediatie te optimaliseren als toekomstig middel om vervuiling tegen te gaan. Deze scriptie zal duidelijkheid geven over de rol van fytoremediatie tussen de andere reeds bestaande technieken om vervuiling tegen te gaan. Het overzicht zal moeten ontstaan door een beschrijven van de type fytoremediatie uit te werken en daarbij de plantensoorten en grondsoorten te betrekken. De omgang van de plant met de contaminanten zal tevens beschreven worden. Vervolgens zal getracht worden inzicht te geven in de bruikbaarheid van de type remediatie en de verhoudingen in bruikbaarheid tot elkaar. Dit wordt gedaan door te kijken naar de inzet van fytoremediatie in de laatste paar jaar. Afsluitend zal een korte samenvatting worden gegeven over de ontwikkelingen van genetische manipulatie van bruikbare plantensoorten en de rol in de nabije toekomst. Methode: De literatuurstudie zal worden uitgevoerd door één studente waarbij wetenschappelijke literatuur de basis zal vormen. De begeleiding zal plaats vinden door Ondersteunend Opzet idee: Inleiding:Vervuiling zware metalen * Wat houdt deze vervuiling in? Gevolg stof in vaste vorm of in oplossing * Wat is Phytoremediation: Type phytoremediation * Van welke fysische factoren (vocht, grondsoort, grondstructuur) hangt het succes van remediatie af? * Welke planten worden gebruikt? (groepen als hyperaccumulators, metal-excluders, soorten,) * Werking opname en eventuele opslag of omzetting van de contaminanten . * (Overzichts tabel type phytoremediation en bijbehorende planten soorten.) * Overzicht inzet fytoremediatie * Hoever is het succes van genetische manipulatie in het creëren van hyperaccumulators en metal-excluders.

18

Scriptieplan

De effecten van oestrogenen op mannelijke zebravissen Probleemstelling Wat zijn de directe en indirecte effecten van oestrogenen op de gonadotropine huishouding en gonadotropin-releasing hormoon (GnRH) van volwassen mannelijke vissen? Het kader en afbakening van dit onderzoek Mijn begeleider, Paul de Waal, doet onderzoek naar de fysiologische effecten van androgenen op de spermatogenese van de volwassen zebravis. In dit onderzoek werden er resultaten gevonden waarbij de productie van androgenen in de testis sterk afnam bij blootstelling van zebravissen aan oestrogenen in vivo. Dit was de aanleiding om de rol van oestrogenen in de testis te gaan onderzoeken. Het doel van deze scriptie is om de effecten van oestrogenen in de testis van vissen op te helderen. Het is interessant om onderzoek te doen naar de effecten van een stijgende oestrogeenspiegel in het hele lichaam van de vis. Helaas is er daar geen tijd voor. Tijdens de afbakening is er daarom rekening gehouden met het aangaande onderzoek. Afgeleid daaruit werd de keuze gemaakt om het te beperken tot de vraag welke effecten te weeg worden gebracht op de gonadotropinen (luteiniserend hormoon [LH] en follikel stimulerend hormoon (FSH]) afgifte in de hypofyse van volwassen vissen. Gonadotropinen, waarvan de afgifte wordt gestimuleerd door GnRH vanuit de hypothalamus, sturen de aanmaak van androgenen in de testis aan. Er zijn niet veel wetenschappelijke artikelen te vinden die deze effecten in zebravissen beschrijven. Daarom is er gekozen om dit onderzoek niet alleen te beperken tot zebravissen, maar ook verwante vissensoorten te betrekken in de vraagstelling. Relevantie Synthetische oestrogenen in anticonceptiemiddelen worden niet in het lichaam afgebroken en worden in urine uitgescheiden en deze komen vervolgens in het milieu terecht. Dus ook in het aquatisch milieu. Vissen hebben te kampen met een verhoging van oestrogenen in hun omgeving. Mannelijke vissen kunnen door deze verhoging van oestrogeens concentraties in het aquatisch milieu hun geslachtskenmerken verliezen en/of verminderde fertiliteit vertonen. Het verliezen van mannelijke kenmerken kan negatieve gevolgen hebben voor de voortplanting. Het lot van een populatie is uiteindelijk gedetermineerd door het voortplanten van de soort. Naast de mogelijke negatieve effecten op de aquatische biodiversiteit, heeft dit een sterke invloed op de economische staat van de visindustrie. De klassieke gedachte is dat oestrogeen een vrouwelijk hormoon is. Echter, deze groep steroiden hebben ook een fysiologische rol in de mannelijke voortplanting.Verder is het aangetoond dan de zebravis een goed model kan zijn voor hogere vertebraten en dus ook de mens. Men kan de zebravis als model gebruiken om effecten van oestrogenen te evalueren, die potentieel dezelfde kunnen zijn bij spermatogenese in de man. Methode Voor het schrijven van deze scriptie worden literaire bronnen geraadpleegd. De gebruikte literatuur zal voornamelijk uit wetenschappelijke artikelen van de afgelopen deccenia bestaan. Dit literaire onderzoek wordt met de begeleiding van Paul de Waal tot voltooiing gebracht. Planning Wekelijks een afspraak met begeleider om voortgang en eventuele problemen te bespreken.

19

Werkcollege 2 Scriptiecursus Biologie Wetenschappelijke informatie zoeken, evalueren, opslaan en verwerken in een paper. Ga naar het overzicht van LibGuides via de homepage van de Universiteitsbibliotheek http://libguides.library.uu.nl/home. De LibGuides zijn digitale trainingsmodules met informatie over alle aspecten van omgaan met wetenschappelijke bronnen. Dat loopt van: (a) zoeken naar en vinden van een bepaald soort informatie (artikel, boek),via (b) het opzetten van een zoekstrategie en (c) het efficiënt gebruik van zoekmachines en literatuurbestanden, tot (d) het evalueren van gevonden informatie, (e) het opslaan van de geselecteerde publicaties en (f) het verwijzen naar bronnen in een paper, inclusief het maken van een literatuurlijst. Aanbevolen guides voor deze cursus: Als voorbereiding voor efficiënt zoeken: http://libguides.library.uu.nl/zoektermen http://libguides.library.uu.nl/zoekstrategie Voor zoeken en vinden in specifieke databases/zoekmachines: http://libguides.library.uu.nl/pubmed http://libguides.library.uu.nl/scopus Voor het evalueren en selecteren: http://libguides.library.uu.nl/evalueren http://libguides.library.uu.nl/wos (tabblad ’meer weten’) Voor opslaan en verwijzen: http://libguides.library.uu.nl/refworks Bouw je eigen database en gebruik deze voor automatisch verwijzen, en nog veel meer handige, tijdbesparende toepassingen! In dit werkcollege ga je aan de slag met RefWorks aan de hand van de bovengenoemde LibGuide RefWorks. Hierin is alle benodigde informatie samengebracht over dit programma, en word je stap voor stap begeleid in het werken met het programma.

20

Voorbeeld van ‘fouten’ in een literatuurlijst : 1. Armstrong, R. A. (1998). β-Amyloid Plaques: Stages in Life History or Independent Origin. Dementia and Geriatric Cognitive Disorders , 9:227-238. 2. Ballatore, C., Lee, V. M., & Trojanowski, J. Q. (2007). Tau-mediated Neurodegeneration in Alzheimer's Disease and related disorders. Nature Reviews Neuroscience , 1-8. 3. Cameron, B., & Landreth, G. E. (2010). Inflammation, microglia and alzheimer's disease. Neurobiology of disease , 503-509. 4. Lichtfield, D. (2003). Protein Kinase CK2: structure, regulation and role in cellular decisions of life and death. Biochem. J. , 1-15

Ad 1:

inconsequent gebruik van hoofdletters in de titel van het artikel (hier wel, bij de andere referenties niet) Ad 1 en 3: een spatie voor de komma na tijdschriftnaam is slordig; Ad 2 en 4: hier ontbreekt bij het tijdschrift het volume-nummer; Ad 3: inconsequent gebruik van hoofdletters in de tijdschriftnaam (hier niet, bij de andere referenties wel); Ad 4: inconsequente weergave tijdschriftnaam (hier wel afgekort, bij de andere referenties niet)

Aanwijzing ter voorkoming en/of oplossing van deze fouten: Voor al bovenstaande ‘fouten’geldt dat een automatisch juiste weergave in de literatuurlijst vereist dat de juiste gegevens ook werkelijk – én op de juist manier!- in alle referenties in je RefWorks database opgenomen zijn. Vaak zijn de referenties die in je hebt ingevoerd in RefWorks vaak afkomstig uit verschillende databases. Dit brengt met zich mee dat ze lang niet altijd compleet zijn of op een uniforme wijze zijn ingevuld. Daarom is het van groot belang dat je in je database bij alle de referenties controleert of de belangrijkste velden wel op uniforme wijze zijn ingevuld - en zo niet dat je deze aanpast – alvorens ze te gebruiken in je paper. Uiteraard kan dat aanpassen ook achteraf – namelijk als je fouten in je literatuurlijst constateert, maar dat is vaak veel meer werk omdat je dan de hele literatuurlijst zorgvuldig moet nalezen. Alle aanwijzingen voor het aanpassen van referenties zijn te vinden in de LibGuide RefWorks onder de tab ‘Beheren’.

21

Werkcollege 3 1. SCRIPTIEPLAN. Functie:

2. SCHRIJFPLAN. Schrijfplan inleveren: uiterlijk vrijdag 4 december bij je begeleider. Zie: De invloed van Extreem Laagfrequente Electromagnetische velden op tumorvorming in de hersenen via de radicaal- en antioxidantenhuishouding (p25) Eisen

3. Inleiding: is ontleend aan en leidt tot vraagstelling. Drie voorbeelden, p28, 30, 31: wat is goed? Wat kan beter? Wat is helemaal verkeerd? zouttolerantie

Biodiversiteit

evidence-based medicin

22

4. KERN. Diverse hoofdstukken, stijldimensies, tabellen en figuren en boxen. Kritisch lezen: 2 stukken tekst

Ook boom kan tot duizend tellen (p35) Doelgroep:

Kwaliteit:

Biodiesel (p33) Doelgroep:

Kwaliteit:

Figuren (p36). Moet hier iets aan toegevoegd?

Tabellen

Boxen:

23

5. DISCUSSIE & CONCLUSIE EIS:

6. ABSTRACT / SAMENVATTING

7. HERSCHRIJVEN / OVERSCHRIJVEN Fasen in het schrijven

8. CHECKLIST: Zie Oosterbaan: pag. 103

9. DEADLINE: vrijdag 29 januari Hardcopy vs. Digitale versie (in ieder geval een digitale eindversie sturen naar [email protected])

24

Schrijfplan

De invloed van Extreem Laagfrequente Elektromagnetische Velden op tumorvorming in de hersenen via de radicaal- en antioxidanthuishouding. Hoofstuk 1: Inleiding -

Wat is zijn Extreem Laagfrequente Elektromagnetische Velden (ELF-EMV)?25 De koppeling van ELF-EMV aan de radicaal- en antioxidanthuishouding18 De koppeling van de radicaal- en antioxidanthuishouding aan tumorvorming18,20 o Plaatsing in het tumorvormings model Controversie van de effecten van ELF-EMV22 o Probleemstelling  Mechanisme onduidelijk  Zijn de effecten van belang? o Afbakening  Geen kinderstudies  Geen specifieke tumoren  Nadruk op Hoofdstuk 3 o Relevantie (waarom deze probleemstelling van belang is)21 o Methode (hoe een antwoord te geven op de probleemstelling)  Hersenen zijn gevoelig voor radicalen7,17, effecten makkelijker meetbaar.  Begrip radicaal- en antioxidanthuishouding; Hoofdstuk 2  Heeft ELF-EMV een effect op de radicaal- en antioxidanthuishouding?; Hoofdstuk 3  Is dit vertaalbaar naar tumorvorming?; Hoofdstuk 4

Hoofdstuk 2: De radicaal- en antioxidanthuishouding in de hersenen -

-

-

-

Radicalen: o Eigenschappen van radicalen 8,9  Radicalen hebben een vrij elektron en zijn erg reactief  Vorming, gedraging en eliminatie van radicalen o Belangrijke radicalen in de hersenen: Vorming en schadelijkheid3,9,13,26  Stikstofmonoxide radicaal  Superoxide radicaal  Waterstofperoxide radicaal  Hydroxyl radicaal  Peroxinitrate Gluthathione, een belangrijke antioxidant 2,26 o Regulatie van productie o De antioxidante werking van gluthathione Superoxide dismutase, Catalase en Gluthathione peroxidase zetten het Superoxide radicaal om in water en zuurstof. 2,26 Overzicht

Hoofdstuk 3: De invloed van ELF-EMV op de radicaal- en antioxidanthuishouding De invloed van ELF-EMV op het DNA 15,19,23 25

o

Blootstelling aan ELF-EMV veroorzaakt schade aan en het breken van DNA strengen in muizenhersenen.  Aanwijzingen voor de betrokkenheid van radicalen bij de invloed van ELFEMV op het DNA  Kritische bespreking van methoden en het aangeleverde bewijs

-

Beïnvloed ELF-EMV de radicaal- en antioxidanthuishouding? o De antioxidanthuishouding in het brein reageert beter op blootstelling aan ELF-EMV in jongere dan in oudere muizen.6 o De invloed van blootstelling aan ELF-EMV op de activiteit van enzymen met een antioxidatieve werking. 1,5,7,10,14,16,17 o De invloed van ELF-EMV op de concentraties van de verschillende radicalen o Kritische bespreking van methoden en het aangeleverde bewijs

-

Hoe beïnvloed ELF-EMF de radicaal- en antioxidanthuishouding? o De Fenton reactie 13,18,15  Voorgesteld mechanisme  Kritische bespreking van het aangeleverde bewijs

Hoofdstuk 4: De epidemiologie van ELF-EMV en tumorvorming in de hersenen -

Epidemiologisch bewijs voor een koppeling tussen blootstelling aan ELF-EMV en tumorvorming in de hersenen4,11,22,24 o Is er een verband tussen blootstelling aan ELF-EMV en tumorvorming in de hersenen? o Kritische bespreking van het aangeleverde bewijs  Blootstelling  De blootstelling aan ELF-EMV is moeilijk vast te stellen o Meetbaarheid en variabiliteit  Verschil in blootstelling tussen blootgestelde en controle groepen  Grootte van blootgestelde en controle groepen  Vergelijkbaarheid  Vermindering van invloed van andere factoren bij grotere groepen

Hoofdstuk 5: Conclusie -

-

Antwoord op de probleemstelling o Waardering van de bewijzen voor de veronderstelde effecten van ELF-EMV op de radicaal- en antioxidanthuishouding  Sterke punten  Zwakke punten Mogelijke gevonden hiaten in de beschikbare kennis en voorstellen voor vervolgonderzoek

26

Literatuurlijst 1. Aminian, O., Sharifian, A., Gharavi, M. and Pasalar, P. Effect of extremely low frequency magnetic field on antioxidant activity in plasma and red blood cells in spot welders 2009 2. Aoyama, Koji, Watabe, Masahiko and Nakaki, Toshio. Regulation of Neuronal Glutathione Synthesis 2008 3. CHIUEH, CHUANG C. Neuroprotective Properties of Nitric Oxide 1999 4. Coble, Joseph B., Dosemeci, Mustafa, Stewart, Patricia A., et al. Occupational exposure to magnetic fields and the risk of brain tumors 2009 5. Di Loreto, S., Falone, S., Caracciolo, V., et al. Fifty hertz extremely low-frequency magnetic field exposure elicits redox and trophic response in rat-cortical neurons 2009 6. Falone, S., Mirabilio, A., Carbone, M. C., et al. Chronic exposure to 50Hz magnetic fields causes a significant weakening of antioxidant defence systems in aged rat brain 2008 7. Falone, Stefano, Grossi, Maria R., Cinque, Benedetta, et al. Fifty hertz extremely low-frequency electromagnetic field causes changes in redox and differentiative status in neuroblastoma cells 2007 8. Organic Chemistry, Fifth Edition, Paula Y. Bruice 9. Halliwell, Barry. Reactive Oxygen Species and the Central Nervous System 1992 10. Harakawa, S., Inoue, N., Hori, T., et al. Effects of a 50 Hz electric field on plasma lipid peroxide level and antioxidant activity in rats 2005 11. Hardell, Lennart, Sage, Cindy. Biological effects from electromagnetic field exposure and public exposure standards 2008 12. Hashish, A. H., El-Missiry, M. A., Abdelkader, H. I. and Abou-Saleh, R. H. Assessment of biological changes of continuous whole body exposure to static magnetic field and extremely low frequency electromagnetic fields in mice 2008 13. I., Liochev S., I., Fridovich. Superoxide and Iron: Partners in Crime 1 August 1999 14. Jelenković, A., Janać, B., Pešić, V., Jovanović, D. M., Vasiljević, I. and Prolić, Z. Effects of extremely lowfrequency magnetic field in the brain of rats 2006 15. Lai, H., Singh, N. P. Magnetic-field-induced DNA strand breaks in brain cells of the rat 2004 16. Lee, Byung-Cheon, Johng, Hyeon-Min, Lim, Jae-Kwan, et al. Effects of extremely low frequency magnetic field on the antioxidant defense system in mouse brain: a chemiluminescence study 2004 17. Turkozer, Z., Guler, G. and Seyhan, N. Effects of exposure to 50 Hz electric field at different strengths on oxidative stress and antioxidant enzyme activities in the brain tissue of guinea pigs 2008 18. Valko, M., Rhodes, C. J., Moncol, J., Izakovic, M. and Mazur, M. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer 2006 19. Wolf, Federica I., Torsello, Angela, Tedesco, Beatrice, et al. 50-Hz extremely low frequency electromagnetic fields enhance cell proliferation and DNA damage: possible involvement of a redox mechanism 2005 20. B. Halliwell, J.M.C. Gutteridge, Free Radicals in Biology and Medicine, 3rd ed., Oxford University Press, 1999. 21. Ohgaki H., Epidemiology of Brain tumors, 2009 22. Anders Ahlbom, Elisabeth Cardis, Adele Green, Martha Linet, David Savitz, and Anthony Swerdlow ICNIRP (International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection) Standing Committee on Epidemiology Review of the Epidemiologic Literature on EMF and Health 2001 23. Tofani, S., Ferrara, a., Anglesio, L. and Gilli, G. Evidence for genotoxic effects of resonant ELF magnetic fields 1995 24. Mee, T., Whatmough, P., Broad, L., et al. Occupational exposure of UK adults to ELF magnetic fields 2009 25. World Health Organisation, Informatieblad 322, juni 2007 Internet adres 19-05-2009: http://www.who.int/peh-emf/publications/facts/factsheets/en/index.html 26. Valko M. Free Radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease 2007

27

(Biodiversiteit in ecosystemen) Inleiding 2010 is door de Verenigde Naties uitgeroepen tot het Jaar van de Biodiversiteit. Een actueel thema, want nog nooit eerder in de geschiedenis van de mensheid is er sprake geweest van zo’n grootschalige extinctie van soorten en vernietiging van habitats. Eerdere doelen om de achteruitgang van de biodiversiteit een halt toe te roepen (VN Rio Earth Summit 1992, SCBD 2002), blijken niet gehaald. Er zijn groeperingen die vinden dat planten en dieren een bestaansrecht hebben dat volkomen los staat van elk menselijk oordeel en uitsluitend om die redenen het beschermen en behouden waard zijn (Erlich & Erlich 1992, Pearce 2007, Justus et al. 2008). Deze intrinsieke waarde van soorten staat los van de vraag of het verlies van biodiversiteit niet op termijn zal leiden tot onomkeerbare schade aan ecosystemen en daarmee aan ons eigen voortbestaan.

Natuurbeheerders streven veelal naar een maximalisatie van de biodiversiteit in hun terreinen. Klimaatverandering en habitatdestructie en -fragmentatie vormen daarin grote bedreigingen, zowel op lokale als op wereldschaal (Sala et al. 2000, Root et al. 2003, Thomas et al. 2004, IPCC 2007). Zo voorspellen Thomas et al. (2004) dat meer dan de helft van de door hen onderzochte 1.350 plantensoorten in Europa (~10% van de Europese flora) tussen nu en 2050 de status kwetsbaar, bedreigd, ernstig bedreigd of uitgestorven zou kunnen krijgen als de huidige CO2 uitstoot gelijk blijft. De huidige extinctiesnelheid op onze planeet ligt naar schatting wel 100 tot 1.000 keer hoger dan voor de aanwezigheid van de mens (Pimm et al. 1995, Lawton & May 1995). Maar hoe erg is die afname van biodiversiteit eigenlijk? Hierover worden al jaren verhitte wetenschappelijke discussies gevoerd. Enerzijds zijn er onderzoekers die erop wijzen dat biodiversiteitafname een verminderd functioneren van ecosystemen tot gevolg heeft (Tilman et al. 1997, Chapin et al. 2000, Scheffer et al. 2001, Hector et al. 2001). Zo laten de modellen van Scheffer et al. (2001) zien dat bij een biodiversiteitafname het herstelvermogen van ecosystemen na ‘schade’ door fluctuaties in het milieu verstoord kan raken. Hierdoor kan het ecosysteem langdurig in onbalans raken, waardoor onomkeerbare veranderingen in het functioneren optreden. Naast de impact op de natuur, heeft dit ook consequenties voor de mens, omdat deze sterk afhankelijk is en van de ‘Ecosystem Services’; de natuurlijke hulpbronnen die voortvloeien uit (gezonde) ecosystemen. De relatie tussen veranderingen op wereldschaal (‘Global Changes`), het functioneren van ecosystemen, Ecosystem Services en de belangen van de mens, staan weergegeven in figuur 1.1. De figuur is afkomstig van het in Nature gepubliceerde artikel van Chapin et al. (2000). Anderzijds concluderen Srivastava & Vellend (2005), Ridder (2008) en Petchey & Gaston (2009) dat biodiversiteitafname niet per definitie het functioneren van een ecosysteem beïnvloedt. Zij stellen dat de vitale functies van een ecosysteem vaak afhankelijk zijn van de bijdrage van algemeen voorkomende soorten, de zogenaamde functionele groepen, die ofwel goed bestand zijn tegen verandering, ofwel vervangbaar zijn. Verlies van zeldzame soorten heeft dan niet of nauwelijks impact op het functioneren van het ecosysteem en daaruit voortvloeiende Ecosystem Services. Biodiversiteitverlies leidt alleen tot ineenstorting van het systeem als zelfs de meest dominante soorten die de basale functies binnen het ecosysteem vervullen worden vernietigd, zoals bij de omschakeling van natuurgebied naar intensieve landbouwgrond. Natuurbeschermers zouden zich dus moeten richten op het in stand houden van functionele groepen, in plaats van op maximalisatie van de biodiversiteit.

28

Figuur 1.1. De relatie tussen milieu- en biodiversiteitveranderingen die zijn veroorzaakt door de mens en het functioneren van ecosystemen. (1) Menselijke activiteiten, gebaseerd op economische, culturele, intellectuele, esthetische en spirituele behoeftes, veroorzaken wereldwijd veranderingen in biochemische cycli, landgebruik en soortmigratie/ invasie (2). Dit heeft weer veranderingen in de biodiversiteit (3) tot gevolg en beïnvloedt rechtstreeks de processen binnen ecosystemen (8). Biodiversiteitverandering leidt ook tot verandering in soortmigratie/invasie en veranderingen in (genetische) eigenschappen van soorten, wat weer aanleiding is tot veranderingen van het functioneren van het hele ecosysteem: Ecosystem Processes (5) en Ecosystem Services (4) (6 (indirect)). Door verminderd functioneren van het ecosysteem loopt de biodiversiteit nog verder terug (7). Een afname van Ecosystem Services beïnvloeden het menselijk gebruik en daarmee is de cyclus rond. (Uit Chapin et al. 2000)

Deze interessante tegenstrijdigheid in de conclusies van onderzoekers die de relaties tussen Ecosystem Services, de vitale processen binnen ecosystemen en biodiversiteit proberen te achterhalen, vormt de basis voor deze bachelorscriptie. Door te bepalen wat biodiversiteit precies is, hoe ze wordt gemeten, waardoor ze wordt bedreigd en hoe deze gegevens ten grondslag liggen aan theorieën en modellen zal uiteindelijk een afweging worden gemaakt tussen de twee visies en een voorlopig antwoord worden gevormd op de vraag hoe ecosysteemfuncties samenhangen met biodiversiteit.

29

Het mechanisme van zouttolerantie en het zouttoleranter maken van landbouwgewassen

Hoofdstuk 1: Inleiding Door intensiever landbouwgebruik, mindere beschikbaarheid van zoet water en toenemende bevolkingsgroei zal naar verwachting het water en de grond steeds zouter worden. Het toenemen van het zoutgehalte in het water en in de grond wordt ook wel verzilting genoemd. Door verzilting neemt de zoutconcentratie zodanig toe dat planten niet meer optimaal kunnen groeien. Planten ondervinden schade door zout toename in de bodem, de opbrengst van landbouwgronden achteruit gaan. Dit kan een gevaar opleveren voor de wereldvoedselvoorziening. Het is van belang om te weten hoe planten reageren op verzilting, en hoe landbouwgewassen zouttoleranter kunnen worden gemaakt, om zo in te spelen op de wereldvoedselvoorziening. Er zijn planten die wel tegen grote hoeveelheden zout kunnen, deze planten worden halofyten genoemd en hebben speciale mechanismen om met hoge hoeveelheden zout om te gaan. De halofyten kunnen dus worden gezien als een interessante optie om verzilte grond te benutten. Dan rijst de vraag hoe, hoe werken deze zouttolerante mechanismen bij halofyten en hoe kunnen ze worden toegepast bij landbouwgewassen zodat zij ook zout toleranter kunnen worden. Je kunt deze (genetische) eigenschappen gebruiken in bepaalde gewassen zodat de opbrengst eventueel groter wordt. Wat zijn de mogelijkheden en hoe wordt dit al toegepast in de praktijk?

30

Hoofdstuk 1

Inleiding van de scriptie

Evidence-based medicine, bedreiging of kans voor genetic counseling? Erfelijkheidsvoorlichting is niet iets van de laatste tijd. Eén van de oudste vondsten op schrift betreffende erfelijkheidsvoorlichting dateert van 50 jaar na Christus. Dit document bevat een discussie over hoe men dient te handelen als er bij een besnijdenis van een zoon een levensbedreigende bloeding optreedt. Er wordt geconcludeerd dat wanneer bij de besnijdenis van de tweede zoon ook een levensbedreigende bloeding volgt, de derde zoon niet besneden moet worden. Dit getuigt van het feit dat men bijna 2000 jaar voor Gregor Mendel al bepaalde opvattingen had betreffende het begrip erfelijkheid. Millennia terug stond de genetica reeds in de kinderschoenen [Begleiter, 2002]. Nu de laatste decennia de moleculaire biologie sterk in ontwikkeling is, wordt genetische kennis in een rap tempo vergaard. Het menselijk genoom is deels ontrafeld; duizenden genen zijn reeds geïdentificeerd. Onderzoek naar afwijkende genen levert kennis op over bepaalde erfelijke aandoeningen. Deze sterke toename van kennis op het gebied van de genetica heeft geleid tot een toenemende behoefte aan erfelijkheidsvoorlichters [Begleiter, 2002; Kenen & Smith, 1995; Michie et al., 1997a].De erfelijkheidsvoorlichter, ook wel genetic counselor, heeft de taak deze genetische kennis toe te passen op individuele families en hen te informeren over de resultaten en gevolgen hiervan. De term erfelijkheidsvoorlichting is een poging om de Amerikaanse term genetic counseling te vertalen. Volgens de definitie uit 1975 van de American Society of Human Genetics is genetic counseling een “communicatieproces betreffende mogelijke problemen die voortkomen uit het voorkomen of uit de kans op het voorkomen van een erfelijke aandoening in een familie” [Begleiter, 2002; Michie et al., 1997a; Seidenfeld & Antley, 1981]. Eén van de eerste studieboeken van de medische genetica vermeldt dat genetic counseling een analyse van de genetische risico’s van de individuele familie dient te bevatten en dat de genetic counselor de bijbehorende informatie non-directief, dwz niet in één bepaalde richting sturend, behoort over te dragen [Michie et al., 1997a]. Non-directiviteit is vanaf de jaren zeventig, toen genetic counseling sterk in omvang toenam, het uitgangspunt van genetic counseling geweest. Non-directiviteit wordt gezien als een effectieve en efficiënte manier om families te informeren en te steunen, en tegelijkertijd hun keuzevrijheid te respecteren [White, 1998]. Non-directiviteit minimaliseert het risico dat de genetic counselor een familie beïnvloedt in het proces van besluitvorming. Samengevat wordt non-directiviteit gezien als ‘geen voorschrift geven’, wat betekent dat een genetic counselor niet vertelt hoe een familie in een specifieke situatie moet handelen [White, 1997]. Begin jaren negentig is er een nieuw begrip ontstaan in de medische wereld: evidence-based medicine. Binnen tien jaar tijd heeft dit begrip veel aanhangers gekregen. Bij evidence-based medicine gaat het om een andere benadering van de geneeskunde. Klinische vaardigheden moeten volgens deze nieuwe benadering streng worden getoetst aan de resultaten van het beste wetenschappelijke onderzoek dat beschikbaar is [Bossuyt & Kortenray, 2001]. Gestreefd wordt om het medisch handelen te baseren op wetenschappelijk onderzoek in plaats van op ervaring van medici; het medisch handelen moet bewezen werkzaam worden.  Naast erfelijkheidsvoorlichting wordt vaak de term erfelijkheidsadvisering gebruikt [De Nijs Bik et al., 2000]. Omdat

erfelijkheidsvoorlichting als uitgangspunt ‘non-directiviteit’ heeft, wat betekent dat er geen sturing mag plaatsvinden tijdens dit proces, is erfelijkheidsadvisering een verwarrende en misleidende term. Dit is dan ook de reden waarom de term erfelijkheidsadvisering niet wordt gebruikt in deze scriptie.

31

Nu rijst de vraag hoe dit bij genetic counseling in zijn werk moet gaan. Kan genetic counseling met als uitgangspunt non-directiviteit voldoen aan deze benadering? Kunnen de handelingen binnen genetic counseling bewezen werkzaam zijn? Kan genetic counseling met als uitgangspunt non-directiviteit gebaseerd worden op wetenschappelijk onderzoek? Met andere woorden, en tevens de probleemstelling van deze scriptie, hoe evidence-based kan genetic counseling zijn, gelet op het uitgangspunt van non-directiviteit? In deze scriptie zal allereerst in hoofdstuk twee ingegaan worden op evidence-based medicine. Het ontstaan van deze benadering, de werkwijze, de relevantie en kritische geluiden omtrent deze benadering zullen aan bod komen. Vervolgens volgt in hoofdstuk drie een nadere toelichting op het begrip genetic counseling. Ingegaan wordt op het doel van genetic counseling, de mogelijkheden van aanpak en de effectiviteit van dit proces. Ook wordt het uitgangspunt van non-directiviteit uitgediept. In de daaropvolgende discussie (hoofdstuk vier) wordt het begrip non-directiviteit nader onder de loep genomen in de praktijk. Zo wordt bijvoorbeeld gekeken naar de haalbaarheid van dit principe. Ook wordt uiteengezet of de principes van de benadering evidence-based medicine verenigbaar zijn met het principe van non-directiviteit tijdens genetic counseling. In het laatste hoofdstuk volgt een conclusie met een antwoord op de probleemstelling.

32

§1.2 Biodiesel Op het moment is volgens figuur 2 ongeveer 40,7% van de jaarlijkse totale energieconsumptie in de Verenigde Staten petroleum. Dit is een zeer groot percentage Hoekman, S. K. (2009).. Door gebruik te maken van biodiesel kan een zeer groot deel van deze 40,7% vervangen worden door een klimaat neutraal alternatief. Hoe wordt biodiesel eigenlijk gemaakt en is het een goede substitutie voor fossiele petroleum? Wat zijn voordelen van biodiesel ten opzichte van petroleum? Fig 2. Jaarlijkse energieconsumptie in de Verenigde Staten. Hoekman, S. K. (2009).

Biodiesel is een biobrandstof die bestaat uit monoalkyl ester verbinding, die gehaald zijn uit organische vetten, planten of dieren door het process van transesterficatie. De transesterficatie

van biodiesel is simpel Triglyceride + 3 Methanol ↔(katalysator) Glycerine + 3 Methyl Esters (Biodiesel) Deze evenwichtsreactie waarin organisch vet, triglyceride, kan worden omgezet in biodiesel, gebruik makend van een katalysator, een loogzout, zoals Kalium hydroxide. Door teveel methanol toe te voegen, zal het evenwicht van de reactie verschuiven naar de kant van biodiesel. Het te veel aan methanol kan hergebruikt worden. Bij een temperatuur van 60 °C,is de reactie weer in het nieuwe evenwicht in ongeveer 90 minuten (Campbell, M. N. (2008)( Sharma, Y. C. 2009). Het triglyceride complex wordt in organismes aangemaakt om voedsel om te slaan. Het laten verlopen van de reactie gaat als volgt, De triglycerides, methanol en de katalysator worden in een gecontroleerde reactie kamer geplaatst om aldaar transesterficatie te ondergaan.. Daarna wordt het initiële product in een scheidingsmachine zodat de bijproducten zoals glycerine verwijderd worden. Als derde wordt het overschot aan methanol via verdamping teruggevorderd. Als laatste wordt de overgebleven biodiesel gespoeld met water, pH geneutraliseerd en gedroogd. Het relatief simpele proces voor het vervaardiging van biodiesel in vergelijking met petroleum, maakt het productieproces van biodiesel makkelijker op te schalen naar hogere productie niveaus. Omdat biodiesel ook in het begin van de 20ste eeuw als alternatief is gebruikt, is het ook populair bij milieuadvocaten minuten (Campbell, M. N. (2008). De hoeveelheid energie per kilogram van petroleum en biodiesel is vergelijkbaar. De hoeveelheid energie is 42,7MJ/kg en van biodiesel is het variabel, afhankelijk van de bron van de biomassa. Biodiesel van zaden, zoals koolzaad, of sojabonen geven 37MJ/kg. Biodiesel gemaakt uit algenolie levert 41MJ/kg op. Op het moment is de biodiesel gebaseerd op de zaadoliën de meest verbruikte biodiesel, ze geven ook nog energie om als goede vervanger te dienen voor petroleum. Maar wat onderscheidt biodiesel van petroleum? Als eerste is biodiesel voortgekomen uit biomassa, dit betekent dat het geen extra atmosferische koolstofdioxide met zich mee brengt, het is dus klimaat neutraal voor koolstofdioxide. Als tweede is de uitstoot van biodiesel als geheel, lager dan die van fossiele diesel. Het vervangen van fossiele diesel door biodiesel resulteert in substantiële reducties van roetdeeltjes, zwavel, onvolledig verbrande koolwaterstoffen en polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK) minuten (Campbell, M. N. (2008) Als derde bestaat de infrastructuur voor biodiesel al. Biodiesel kan namelijk gebruikt worden in bestaande diesel 33

motoren in dan wel een mix met fossiele diesel dan wel puur in motoren met kleine modificaties. Omdat biodiesel twee maal zo stroperig is als fossiele diesel, gaat de motor vanwege de smerende werking, langer mee. Het vierde voordeel van biodiesel is de lage toxiciteit en de goede biologische afbreekbaarheid. Het laatste voordeel is de betere verbranding van biodiesel ten opzichte van fossiele diesel, dit zorgt voor schonere verbranding (Demirbas, A., 2008) (Umdu, E. S., (2009). Helaas geeft het gebruik van biodiesel niet alleen maar voordelen, er kleven ook een paar nadelen aan. Als eerste geeft het gebruik van biodiesel hogere NOx emissies dan fossiele diesel. Van NOx is bekend dat het net als koolstofdioxide een broeikasgas is, ook tast NOx de ozonlaag aan. Het twee nadeel is dat het gebruik van biodiesel de kracht van de motor met 2% afneemt. Voor de kleine verbruiker zal dit niet veel schelen, maar voor grootverbruikers zoals transportmaatschappijen schilt dit een hoop. Het derde nadeel is de bijproducten die geproduceerd worden tijdens de productie van biodiesel: Glycerine en het afvalwater. Het vierde nadeel is de prijs van biodiesel, deze zijn hoger dan die van fossiele diesel, ook al is dit voornamelijk nog een issue op het gebied van de schaalgrootte (Demirbas, A., 2009). Het laatste nadeel is welk type land er gebruikt wordt voor het produceren van de biomassa. In het geval van koolzaad is er bouwgrond nodig (Mathews, J. A. 2008). Deze bouwgrond is al onder heftige concurrentie vanwege gewassen die er geteeld worden voor de voedselvoorziening, nu komt er nog een concurrent bij voor de productie van biodiesel (Wu, Q., 2008).. Dit zorgt voor spanning tussen voedsel en energie voorziening, welke van de twee is belangrijker om geproduceerd te worden en wat wordt er opgeofferd voor het verkrijgen van bouwgrond voor de energieproductie.

34

Chemie Actueel C2W8 - 22 APRIL 2006

Zonderde 'koudeklok' zouden blad- of bloemknoppen snel kapotvriezen.

OOK BOOM KAN TOT DUIZEND TELLEN Om te weten wanneer de lente begint, telt een boom de koude uren met hulp van abscisinezuur. MARGA VAN ZUNDERT

D

e paardenkastanje ontvouwt rond half april zijn blad. Daarmee is hij een van de eerste. Wei is hij zo'n twee weken later dan de afgelopen jaren. "Bomen zijn nu eenmaal koudbloedige wezens. Bij lage temperaturen in februari en maart gaat alles wat trager", verklaart hoogleraar plantenfysiologie Linus van der Plas. "De echte winterrust is al sinds half februari voorbij." Een warme maart vervroegt het uitbotten van bomen, maar in een warme december blijven de knoppen in rust. Een paastak in januari voor de kachel zetten heeft dus geen zin. De vrieskist is zelfs een betere optie, aangezien eerst de vorst eroverheen moet. Een boom gelooft pas echt dat het lente wordt wanneer er minstens duizend uren kou (< 4 fflC) voorbij zijn. Dit is een nuttige eigenschap, zonder de 'koudeklok' zouden blad- of bloemknoppen immers snel kapotvriezen. Het aantal benodigde koudedagen varieert met de breedtegraad waarop boom of plant groeit.

WINTERRUST De sleutelstof bij de winterrust is abscisinezuur. In augustus, wanneer de nachten gaan lengen, wordt dit plantenhormoon geproduceerd in de groeikernen van nieuwe knoppen. De groei van de punt wordt geremd, terwijl blaadjes net achter de punt doorgroeien en zich een voor een om elkaar heen vouwen. De kiertjes worden dicht gekit met hars, en de knop is klaar voor de winterkou. Later zorgt de stijgende concentratie van het zuur ervoor dat de bladeren vallen. Dit is een noodzakelijk kwaad. Bij vorst in de grond kan een boom het vochtverlies via de bladeren namelijk niet aanvullen vanuit de wortels. Na de bladval is de boom toe aan zijn winterslaap: de sapstromen liggen vrijwel stil terwijl speciale cellen aan het oppervlak van twijgen zorgen voor de minimale ademhaling.

Hoe telt de boom vervolgens de dagen af tot de lente? "Precies weten doen we het niet", aldus Van der Plas. "De basis kennen we: de concentratie van de groeiremmer abscisinezuur daalt geleidelijk gedurende de winter, die van groeihormonen als gibberelline stijgt juist. De balans bepaalt wanneer de knop in het voorjaar barst. Maar hoe aanhoudende kou precies resulteert in

abscisinezuur ontdekt. Canadese onderzoekers van de Universiteit van Manitoba brachten daar verandering in. Zij melden in Nature dat abscisinezuur gebonden wordt door een eiwit genaamd FCA, dat de bloei remt in de zandraket. Dit ondersteunt de heersende gedachte dat de koudeteller in bladknoppen grote gelijkenis vertoont met die in bloemknoppen. Over de laatste is iets meer bekend.

1 Bomen

zijn nu eenmaal koudbloedige wezens'

••••^^^^BaKBMHHKBBBBHaBiH^MHKBBBBHBBnBHBB^^^HnHBBHSHnHHWMa^BBHHnHHaBBBBa^MHBaBHB

Een boom gelooft pas dat het lente wordt na duizend uren kou.

de dalende concentratie abscisinezuur is nog niet opgehelderd." Dat is zeker niet vanwege gebrek aan belangstelling voor het plantenhormoon. De stof speelt ook een hoofdrol in de winterrust van zaden en pootaardappels. Bovendien is het een stresshormoon. Bij droogte stijgt de abscisinezuurconcentratie razendsnel, waardoor beschermingsmechanieken tegen watergebrek in werking treden. Kennis van de biochemie van abscisinezuur kan dus leiden tot een preciezere controle over ontkieming en een betere droogtebestendigheid van gewassen. GEEN RECEPTOR Tot januari van ditjaarwas erondanks alle interesse nog geen enkele receptor voor

Aanhoudende kou verandert in de zandraket de chromatinestructuur van het gen FLC (flower locus C). Al bij het begin van de winter is dit gen actief, waardoor er geen bloei optreedt. Maar na dertig tot veertig dagen kou worden de 'eiwitklosjes 1 (histonen) waar de DNA-streng omheen is gewikkeld, gedeacetyleerd. Hierdoor verandert de winding in het gen en kan niet meer afgelezen worden; de bloei wordt dus niet langer genetisch geremd want de lente is begonnen. Zo wordt de kouperiode epigenetisch in het DNA vastgelegd. Waarom de stof die de deacetylering start (een eiwit genaamd VIN3) pas na een bepaald aantal uren kou verschijnt, is echter nog niet bekend. |

Figure 3: Epidermal cell length of a 1cm petiole. Data points represent the means ±SE of cell lengths of the first 34 classes at the adaxial (A) and abaxial (B) side of a petiole after 10h of ethylene and control treatment. Asterisks indicate significant differences relative to the cell lengths of control treated petioles (P<0.05), n=12.

36

FASEN IN HET SCHRIJVEN Plan: tekstvoorbereiding Uitvoering: tekstproductie Evaluatie: reviseren van inhoud, stijl, uiteindelijke afwerking. Plan: Bij het maken van de tekst ben je bezig met het arrangeren en stilleren: Inleiding: lezer motiveren; informeren; theoretisch kader, formulering van de probleemstelling. Kern:beschrijving, vergelijking. Hoe ziet A eruit, hoe B; overeenkomsten, verschillen Slot: beantwoordt probleemstelling Het denkwerk gebeurt grotendeels in de planfase. Een uitgewerkt tekstplan kan je pas maken als je ‘alles’ gelezen hebt.

Uitvoering: Tekst spuien; sneuvelversie

Herschrijven: Waar moet je opletten bij het herschrijven? In vier revisie stappen, steeds lettend op inhoud, structuur en formulering: 1. Analyseren: Wat staat er. Hoe staat het er. 2. Beoordelen: Wat is goed en wat is minder goed. Inhoud en structuur: Is de inhoud op orde, geef ik alle informatie, geef ik alle argumenten? Snijden de argumenten hout? Spreek ik mezelf niet tegen? Voegt het iets toe? Stijl/formuleringen: Weet van tevoren wat je wilt. Een goede tekst wordt bepaald door de doelgroep. Is het precies en vlot leesbaar? 3. Verklaren: Spreek ik mezelf tegen omdat ik niet weet wat ik er van vind (inhoud) of ik niet precies beschrijf wat ik bedoel (formulering). Hangt dit stukje tekst er los bij omdat het er niet bij hoort (inhoud) of omdat ik het verband niet heb aangegeven(formulering) 4. Verbeteren Ik ga nog eens nadenken wat ik er eigenlijk van vind, of mijn formulering aanscherpen.

37

MEENEEMOPDRACHT SCHRIJFPLAN Inleveren Maak een inhoudelijk goed geordend schrijfplan op het niveau van de hoofdstukken en paragrafen voor je eigen tekst. Het gaat erom dat de juiste informatie op de juiste plaats komt. Daarbij gelden de volgende eisen: - inhoudelijke samenhang (wordt bepaald door je probleemstelling en bijbehorende onderzoeks/antwoordstructuur) - logische ordening (de inhoud wordt in een passend verband geplaatst - compleetheid (er ontbreekt geen cruciale informatie) Lever dit schrijfplan in bij je begeleider en bespreek het.

Voor jezelf Voordat je je eerste versie gaat schrijven kun je het schrijfplan op het niveau van paragrafen en alinea’s verder uitwerken. Daarbij gelden ook bovenstaande eisen. In de praktijk blijkt een uitgewerkt schrijfplan dat je voor een pagina of drie van je tekst maakt goed te werken. Dat is niet te lang om het in voldoende detail te doen, en je hebt de mogelijkheid om met nieuwe gedachten en ideeën rekening te houden in het vervolg van je tekst. De bedoeling van dit uitgewerkte schrijfplan is dat je vlot kan doorschrijven aan een eerste versie van een stuk tekst. De inhoudelijke samenhang moet duidelijk worden (dus geen opsomming van feiten en citaten). En de verdeling in onderdelen moet duidelijk worden. Waar beginnen straks paragrafen, en alinea’s? Ga als volgt te werk. Maak een schema van je tekst waarin je alle informatie verwerkt die in dit stuk komt als een samenhangend geheel van vragen en antwoorden. Zorg ervoor dat je alle inhoud hebt ondergebracht. Je kunt onderstaande werkwijze op het niveau van hoofdstukken en zelfs op het niveau van paragrafen uitvoeren. - Bepaal het thema of de centrale vraag van het fragment - Kies de belangrijkste vragen en subvragen die je wilt beantwoorden in de tekst en schrijf die eronder. - Werk elke vraag zo gedetailleerd mogelijk uit in antwoorden, subvragen, subantwoorden, etc.

38

STIJLDIMENSIES Uiterlijke structuur grote lijn (begrijpelijke indeling met duidelijke kopjes)

Hoe makkelijk of moeilijk kan de lezer de grote lijn van het verhaal volgen?

Uiterlijke structuur kleinere gehelen (bijv. subparagrafen, tussenkopjes, kernwoorden die samenhang tekst aangeven: ‘dus’, ‘daarom’, ‘ten eerste’)

Moeilijkheid ( Denk aan beoogde doelgroep, verklaring begrippen en jargon, woordkeuze en zinsbouw)

Hoe nadrukkelijk of opvallend is de opbouw van de kleine gehelen in de tekst, zoals paragrafen en alinea’s?

Hoe gemakkelijk of moeilijk zijn de woorden en zinnen die de schrijver gebruikt?

Exactheid (Aandacht voor termen, manier van verwijzen en hoe zaken met elkaar in verband worden gebracht)

Hoe precies of vaag wordt er geformuleerd?

Informatiedichtheid (Hoeveelheid informatie en hoeveelheid woorden die de schrijver gebruikt. Wat kan weg?)

Hoe beknopt of wijdlopig is de informatie?

Aantrekkelijkheid/ levendigheid (afwisseling houdt een tekst levendig)

Hoe levendig of droog is de tekst?

Afstandelijkheid (afstandelijk door lijdende vorm, indirect aanspreken, plechtstatige woordkeus)

Hoe vertrouwelijk of formeel wordt de lezer aangesproken?

39

MURPHY’S LAW: If anything can go wrong, it will.

Corollaries: 1. Nothing is as easy as it looks. 2. Everything takes longer than you think. 3. If there is a possibility of several things going wrong, the one that causes the most damage will be the one to go wrong. 4. If you perceive that there are four possible ways in which a procedure can go wrong, and circumvent these, than a fifth way will promptly develop. 5. Left to themselves, things tend to go from bad to worse. 6. Whenever you set out to do something, something else must be done first. 7. Every solution breeds new problems. 8. It is impossible to make anything foolproof, because fools are so ingenious. 9. Nature always sides with the hidden flaw.

THE MURPHY PHILOSOPHY: SMILE….tomorrow will be worse.

MURPHEY’S CONSTANT: Matter will be damaged in direct proportion to its value.

40

41