The toxicants in your medicine cabinet

Opleidingen Bio-Farmaceutische Wetenschappen | Biologie | LST | MST

The toxicants in your medicine cabinet

MISCONCEPTIONS

maart 2016  jaargang 11

#3

Culinaire Chemie met

Dirk van Delft Small Talk: China's One-Child Policy

NIEUWS

2  ORIGIN #3

INHOUD #4

jaargang 11, maart 2016

special:

Universiteit Leiden 

3

The toxicants in your medicine cabinet 4 studentenartikel: De

twijfelende taxonoom 8 Vier misvattingen 10 bètavraagbaak Einsteins

Prijsuitreikingen nieuwjaarsreceptie

Ptolemy’s Geographia 16 Middle ages and Renaissance 18 Institute: LACDR 19 Culinaire Chemie: met Dirk van Delft 22 Small Talk: China's One-Child Policy 26 Book review: 'Waarom kunnen we onszelf niet kie-

Tijdens de nieuwjaarsreceptie van de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen is Daniël Rozen verkozen tot Ontdekker van het jaar 2015. Nienke van der Marel én Koen van der Maaden wonnen beiden de prijs voor beste proefschrift van 2015 en Jeroen van Smeden is benoemd tot de beste docent van 2015.

telen?' 27 Fotoreportage: nieuwe bètacampus 28 Docent van het jaar 30 agenda

colofon volgend nummer 31 SPECIAL MISCONCEPTIONS:

Biological and Chemical Warfare  4 Ever wondered if there’s any difference between taking an aspirin or ibuprofen when suffering a headache? Read all about it in the special before you reach for your medicine cabinet again when having a headache.

Leiden Science Twee NWO ECHO subsidies voor de 200: Leidse Chemie Science Gala Op vrijdag 12 februari vond het bètagala plaats, voor eenmaal omgetoverd tot het Science Gala voor zowel studenten als medewerkers. Bijna 600 wetenschappers hebben in de Stadsgehoorzaal gedanst op de muziek van Hans Dulfer en twee Leiden Science DJ’s.

(on)gelijk 12 Uit den ouden Doosch: Duurzaamheid 14 centrefold:

Twee jonge excellente chemici, Jeroen Codée en Sander van Kasteren, hebben een ECHO subsidie van € 260.000 euro toegekend gekregen door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek. Hiermee kunnen hun onderzoeksprojecten van start gaan. De ECHO-STIP-subsidies

zijn een specifieke stimulans voor nieuw benoemde onderzoekers op zogeheten ‘chemische zwaartepunten’, die de commissie-Breimer per universiteit heeft vastgesteld in het Advies implementatie Sectorplan natuur- en scheikunde.

Culinaire Chemie  18 Na twee biologen is het in deze editie van Culinaire Chemie eens tijd om een andere kant op te gaan. We interviewen Dirk van Delft, directeur van Museum Boerhaave en bijzonder hoogleraar bij de Sterrewacht.

Voorwoord Wel eens naar Mythbusters gekeken? In dit TV-programma gaan Jamie en Adam op zoek naar allerlei beweringen waarvan ze gaan testen of ze echt waar zijn. Soms blijkt dit het geval te zijn, maar meer dan eens gaat het ook om een misvatting. Bijvoorbeeld: als je een muntje van The Empire State Building in New York af gooit en dit muntje landt op iemands hoofd, dan zou diegene dat niet overleven. Deze mythe werd ontkracht, dit bleek namelijk helemaal niet waar te zijn. In deze Origin zijn wij ook op zoek gegaan naar mythes. Het hele nummer staat in het teken van misvattingen en we zullen er dan ook een aantal ontkrachten. Hadden dinosauriërs vroeger veren of schubben? En in de special: wat weten we eigenlijk van de medicijnen die we allemaal gebruiken? Kortom: lees snel verder en sta versteld van alle misvattingen die nog in deze moderne wereld ronddwalen!

Institutenartikel – LACDR  18 Een kijkje in de onderzoekskeuken van de faculteit. Gerard van Westen van het LACDR vertelt over de rol van big data binnen het geneesmiddelenonderzoek.

Lisette Hemelaar Hoofdredacteur Origin Master student Biology and Science Communication and Society

SPECIAL

4  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

The development of drugs is a very expensive processes. Not only is a reasonable one-billion euro needed for the development of one drug, the process takes as long as fifteen years. It is understandable that a drug needs to be close to perfect, but this is quite hard to reach.

Auteurs:

During this process, many different Eveline Kallenberg

aspects of the newfound compound

Bachelorstudent Bio-pharmaceutical Sciences

are investigated. Should any of these aspects turn out to be undesirable, it could stop the compound from becoming a drug.

Lotte de Vrijer Bachelorstudent Bio-pharmaceutical Sciences

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

Nowadays, the understanding of the pathophysiology of man is still incomplete. The mechanisms happening in the human body are partially known, but its reaction to a new compound remains unpredictable. Also, the efficacy of a drug is important. When a very high dose of a chemical only leads to a very small improvement for a patient, the chemical is not suited to become a drug. The bioavailability and half-life of a new compound cannot be accurately predicted, only guessed. The compound is tested in animals after screening, but the results obtained from the animals cannot be simply ‘converted’ to a dosage for humans. Since our understanding of pathophysiology is imperfect, it is not possible to completely predict what will happen after taking the new compound. Each person’s metabolism is different, so everyone will react differently; a phenomenon called idiosyncrasy.

in which undesirable reactions are produced by the immune system. Bio-activation is a form of toxicity in which the drug is transformed into a toxic metabolite, often resulting in organ toxicity.

Figure 1 shows different groups of drugs and their success rate. As can be seen from the vertical axis, the success rate does not reach above 20%. On the right the overall success rate of newfound drugs is shown, this is only a thin 11%. So even after this long, expensive process, only about one in ten compounds successfully becomes a new drug!

The most well-known over-the-counter medicine is acetaminophen, or paracetamol. This drug is used to reduce pain and fever and can be used in every age group because it has minimal side effects like allergic reactions or stomach upset. Harmon Northrop Morse first synthesized paracetamol in 1893. Around 1955, the popularity of the drug increased enormously because people discovered that paracetamol was the active metabolite of acetanilide. Acetanilide was earlier used as a painkiller, but proved to be very toxic. Therefore, the development of paracetamol – which only substituted a benzene group for a fenol – was exactly what people wanted because it was no longer toxic. Figures 2 and 3 show the small chemical difference between acetanilide and acetaminophen. The name paracetamol is derived from the chemical name: para-acetylaminofenol.

Toxicity

The most important and researched aspect of a newfound compound, and also the aspect that most often leads to the rejection of the compound, is toxicity. The toxicity of a compound shows how poisonous it is in the human body. Toxicity can be based on several effects, which are based on different mechanisms. It can be on-target, which means it is caused by modulation of the pharmacological target, or off-target, which means that it interacts with a target other than the intended therapeutic target. Hypersensitivity refers to cases

Toxicity is also idiosyncratic, which means a drug could pass the development process, but still lead to adverse effects when it is already on the market. Three of the most sold, well-known drugs are examples of this: ibuprofen, paracetamol and aspirin. These painkillers are known as innocent pills you take when you have a headache or menstruation pain. But research and reality has shown that these pills are not that innocent when a higher dose is taken. These drugs have a chance of being toxic in your body, so which one is your safest choice?

Paracetamol

5



6  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS and 65 could benefit from taking low-dosage aspirin tablets regularly. Still, speak to your General Practitioner before you start taking aspirin on a daily basis. In short, it has been showed that taking aspirin can reduce the risks of vascular problems and chances of getting a form of cancer. However, you have to wonder whether the benefits outweigh the multiple side effects.

Ibuprofen The chemical structure of acetanilide

The chemical structure of paracetamol (acetaminophen)

Paracetamol decreases pain and fever by inhibiting the production of prostaglandins: hormones excreted by the brain that cause pain and elevate body temperature. In fact, the enzyme cyclo-oxygenase (COX), which produces the prostaglandins, is being inhibited. Medicines that inhibit this enzyme are also known as COX-inhibiters.

“spirin” is derived from the old German word Spirsäure meaning salicylic acid.



There are two kinds of COX enzymes: cyclo-oxygenase 1 (COX 1) and cyclo-oxygenase 2 (COX 2), both slightly different. COX 1 is a constitutive enzyme that not only causes the production of prostaglandins, but also protects the gastric mucosa, and has an important role in the homeostasis of normal tissues. The COX 2 enzyme is only responsible for the production of prostaglandins involved in inflammatory reactions. Medication can inhibit either only COX 1 or COX 2, or it can inhibit both enzymes. Paracetamol is only a COX 2 inhibitor. This means that when the production of the prostaglandins produced by COX 2 is inhibited, the inflammatory reaction gets reduced and the pain decreases, without any further side effects. However, when a patient takes more paracetamol than prescribed, serious side effect such as liver damage can occur.

Aspirin

Another common over-the-counter drug is aspirin. The chemical name of the medicine is acetylsalicylic acid (or ASA in short). Since 2000 B.C., people have been using this medicine in a certain way. ASA has its roots in the chemical salicin. Salicin was present in willow leaves and willow bark. People used to brew up the willow leaves, creating a very bitter drink. This drink had many side effects, like stomach aches. Despite that, people realised this chemical substance reduced pain. So years and years passed, and it was only in 1897 that the German Bayer Company succeeded in synthesizing the chemical structure for this medicine, as we know it today. The name “aspirin” came a few years later. The “a” stands for the acetyl group synthesized on the salicylic acid, and

The drug most used for menstruation pain is ibuprofen. Ibuprofen is short for isobutylphenylpropanoic acid. Ibuprofen is a painkiller, it is anti-inflammatory and reduces fever. Ibuprofen belongs to the group of NSAIDs, like aspirin. It has been a registered drug since

Nowadays, aspirin is a medicine mostly used to reduce pain and inflammation. Aspirin is, besides a COX 2 inhibitor, also an irreversible COX 1 inhibitor. This also makes aspirin an NSAID (nonsteroidal anti-inflammatory drug). So once aspirin “kills” COX 1 enzymes, they are unable to reactivate. Therefore, taking aspirin on a frequent basis can cause the gastric mucosa to thin, and eventually lead to gastric ulcers. Aspirin also increases the risk of a bleeding stroke, as it thins the blood. Unlike paracetamol, which people in every age group can take without any further consequence, children under eighteen should avoid taking aspirin. This is due to the chance of getting Reye’s syndrome: a rare but serious disease that can cause brain degeneration. Especially children suffering a viral illness, such as chicken pox and just a common flu, are better off taking paracetamol to reduce pain. One of the most widely well-known misconceptions about taking aspirin is that taking an aspirin a day reduces the risk of heart attack and strokes. There is a certain truth in this: people who have already suffered a heart attack or stroke can benefit from taking aspirin on a daily basis. This is called ‘secondary prevention’. However, aspirin can definitely not be used as preventive medication, or ‘primary prevention’. Therefore, for most people, regular aspirin use provides no benefit, and in fact has dangerous side effects such as bleeding in the brain or stomach. Another common thought about the use of aspirin is that it could decrease people’s chances of getting cancer. Unlike the misconception about reducing vascular problems, this actually is a fact, according to a recent study at Queen Mary University of London. Now you might wonder how aspirin prevents cancer. There are multiple theories that explain this mechanism. The most common describes that inflammation in the body goes hand in hand with cell division. This could increase the risk of cells getting mutated during the division, causing a form of cancer. Therefore, because aspirin is able to reduce inflammation development, it lowers the risk of cells mutating into cancerous forms. Again, this does not apply to everyone. The study showed that people between ages 50

1969, and is one of the most sold drugs. It is metabolized by the liver and its half-life is two hours. After 24 hours, ibuprofen is completely removed from the blood system by the kidneys. Research has found that ibuprofen could be used to prevent Alzheimer’s disease, but further research is needed to fully support this. Besides that, research has also found that ibuprofen could be used to delay the development of Parkinson’s disease and even prevent it. However, not every research ended with the same conclusion, so the use of ibuprofen in Parkinson’s disease is not fully recommended. Ibuprofen is known for having adverse intestinal effects. The drug affects the protective membrane of the stomach and causes gastric acid. When gastric acid affects the membrane of the stomach, ulcers or even stomach bleeding may occur. Ibuprofen also works as a blood thinner and thus inhibits blood coagulation. The use of ibuprofen and aspirin together will cause a drug-drug interaction. Since aspirin also has an anticoagulation function, the coagulation of the blood is strongly reduced when both drugs are taken at the same time. When ibuprofen is used for a longer time, it increases risk of hypertension and heart attacks. This is only proven for chronic use and higher dosage. In 2015, the ‘Food and Drug Administration’ (FDA, USA) related the daily usage of all NSAIDS, including ibuprofen, with increased risk of heart attack and stroke. Although aspirin is also a NSAID, it was not affected by the warning of the FDA. There are several reports of ibuprofen causing the vanishing bile

Universiteit Leiden 

7

duct syndrome. When the intestine absorbs ibuprofen, it first passes the liver. Since the ibuprofen is at high dosage, mechanisms of toxicity could affect the liver. On-target toxicity in the liver could lead to cell death and thus the disappearance of bile ducts; this could lead to hepatic failure.

Conclusion

Although these three over-the-counter drugs share some severe adverse effects, there is a good reason they are still available. They do their job and they are completely safe when you stick to the leaflet. The risks mostly occur when the used dosage is higher than prescribed. So which of these three medicines should you take to reduce pain? Based upon the mechanisms of action of these three drugs, there is one drug that will decrease pain with the least side effects, and therefore the best to take. This medicine is the paracetamol. The reason why, is because paracetamol reduces pain or fever by inhibiting the brain’s production of prostaglandins. Therefore, paracetamol is usually well tolerated. In contrast to paracetamol, aspirin can cause stomach aches, ulceration and stomach bleeding. This is due to the inhibition of the COX-1 and COX-2 enzymes. These enzymes catalyse production and release of prostaglandins and cause inflammatory reactions. Aspirin should be avoided in children under eighteen with viral illnesses, because there is a small chance of developing Reye’s syndrome. In some cases, aspirin can be used to prevent vascular diseases (provided that you should get it prescribed by the GP). Ibuprofen is most similar to aspirin: inhibiting the COX enzymes that cause pain, inflammation or fever. But in contrast to aspirin, ibuprofen inhibits these enzymes reversibly, which means that the enzymes can be active after ibuprofen is excreted out of the body. Thus, paracetamol is usually your safest bet when suffering headache or menstruation pain. This is because it will cause no further damage to other enzymes or regulatory systems. Choosing between aspirin and ibuprofen, ibuprofen comes out on top, because its effects are reversible.

Sources: -

H. N. Morse (1878). Uber eine neue Darstellungsmethode der Acetylamidophenole.

-

Insel P.A. (1990) , Analgesic, antipyretics and anti-inflammatory agents: drugs employed in. treatment of Rheumatic arthritis and gout.

-

H. Singer (1901). Ueber Aspirin: Beitrag zur Kenntniss der Salicylwirkung

STUDENTEN

8  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

De Twijfelende taxonoom

dermate complex dat nauwverwante planten zich zo ver specialiseren dat er bossen zijn met verschillende, niet-mengende vormen van Archaeopteris? Dat is lastig te zeggen zonder meer data. Er is iets te zeggen voor het idee van een enorme groep, vormeloos en opgebouwd uit één plant die zich over grote afstanden aanpast. Van de éne kant van een continent naar de andere zouden we langzaam verschillen zien verschijnen, maar nooit een duidelijke grens waar de ene vorm ophoudt en de andere begint.

Het fundament van het werk van een wetenschapper is de twijfel. Werkende vanuit een

Wat moeten we ermee? We kunnen het twee soorten noemen en basta. Wat levert dat ons op? Is het probleem van Archaeopteris nu opgelost? Een soortindeling heeft twee functies: het aangeven van een verschil en het aangeven van een overeenkomst. Als ik twee soorten zou maken van één groep waarin ik duidelijk de overeenkomst en verbondenheid kan zien, zou er informatie verloren gaan. Tot we meer weten over de verspreiding van Archaeopteris kunnen we alleen maar beschrijven wat we zien in de stenen, en wat we zien is eerst overeenkomst, dan pas verschil.

raamwerk, een basis waarop we onze nieuwe kennis bouwen, komt de aanname dat dat raamwerk klopt maar al te makkelijk - dat als we iets nieuws vinden, dat we het netjes in onze oude concepten kunnen passen. Het raamwerk is er immers niet zomaar; het is gebaseerd op goede ideeën, getest door voorgangers en de tand des tijds. Het idee van soorten in de biologie is een goed raamwerk. Neem een klein beestje en een groot beestje en we merken al snel dat het de conversatie ten goede komt om ze, in plaats van complete beschrijvingen af te ratelen elke keer dat je ze moet noemen, een vos en een eekhoorn te noemen. We kijken naar de levende wereld, kiezen belangrijke verschillen en overeenkomsten binnen de vormen die we zien en geven ze namen om het onderscheid te maken. Een prachtidee dat al eeuwen haar vruchten afwerpt. Toen het idee van 'soorten' ontstond, ontstond, vermoedelijk tegelijkertijd, het constante herdefiniëren van wat we bedoelen met 'soorten' - en maar goed ook. Wanneer we geen vraagtekens meer zetten bij het raamwerk van taxonomie worden we geleid door ideeën waarvan we niet weten waarom ze goed zijn. Als we nieuwe dingen vinden en ze indelen, weten we niet of ons raamwerk klopt, maar, mens dat we zijn, vinden we altijd wel een manier om wat we vinden in dat raamwerk te passen. En hoe meer data in dat raamwerk van onbetwiste taxonomie worden

Auteurs Robbert Folmer Master student Biology

gedwongen, hoe intimiderender het is om de (al dan niet steeds foutere) taxonomie eens stevig aan de tand te voelen. In 2015 kreeg ik een stapel stenen voorgeschoteld. De stenen vertegenwoordigden een equatoriaal gebied in het late Devoon, ongeveer 360 miljoen jaar geleden. De gewervelden beschouwden het land nog als een verre droom, op dat moment alleen nog bevolkt door planten en ongewervelden. Een groot deel van het wereldcontinent Gondwana was begroeid met bossen grotendeels opgebouwd uit de vroege naaktzadige boom Archaeopteris. Deze boom wordt in vrijwel elk Devoonsediment gevonden en het lijkt er op dat er op een zeker punt een wereldwijd Archaeopteris-oerwoud groeide. Het stukje onder mijn loep was het stukje dat nu Bereneiland heet, een besneeuwde rotsvlakte tussen Scandinavië en Spitsbergen, bewoond door acht meteorologen (en een ongeteld aantal beren). De stapel stenen in kwestie is sinds haar opgraving in 1899 meermalen onder de loep genomen, en heeft bijgedragen aan bijna 200 jaar boze verwarring. Archaeopteris is onderhevig geweest aan een hoeveelheid herindelingen waar de honden geen brood van lusten. De eerste steen die later als Archaeopteris beschreven zou worden, werd in 1842 in New York gevonden en vanaf dat moment, vanaf die ene soort, hebben er volgens onderzoekers over de loop van de jaren twee soorten, vijf soorten, tien soorten, zeventien soorten en zes soorten bestaan. Elke naam die de revue ooit heeft gepasseerd is op een zeker punt gebruikt voor fossiele planten van het Bereneiland. Een deel van de verwarring ontstaat omdat we bij fossielen, vrij van de verhelderende kracht van DNA, afgaan op morfologie. We meten, we vergelijken en we concluderen gebaseerd op wat we belangrijk vinden. Wat vinden we eigenlijk belangrijk? Is elk klein verschil een reden tot het vormen van een nieuwe soort? Mensen

9

Fossiele Archeopteris zijn veelkleurig en -vormig, maar we zien ze als één soort; maakt het uit of een blaadje tien in plaats van twaalf adertjes heeft? Om de verwarring eventjes op te lossen heb ik alles aan de planten in de stenen gemeten. Ik telde die adertjes en keek hoe ver ze uit elkaar stonden en hoe lang ze waren en hoe lang de blaadjes waren en hoe dik de takjes waren waarop de blaadjes zaten, enzovoorts. Toen ik de hele stapel had gemeten, ging ik naar Stockholm, waar het natuurhistorisch museum nóg meer stenen had van dezelfde opgraving in 1899 en die heb ik ook gemeten.

Ik koos er daarom voor om het verhaal van de eeuwig wisselende taxonomie van Archeopteris nog iets verwarrender te maken. Er is nu nog maar één soort op het Bereneiland: de soort die als eerste beschreven werd, Archaeopteris halliana. Eén enorme, alom aanwezige soort die in ieder geval op dit stuk land overal voorkwam. In die soort zaten twee variaties: Archaeopteris halliana var. macilenta en Archaeopteris halliana var. halliana. De nadruk ligt nu in de eerste plaats op de overeenkomst; immers, het is dezelfde soort - maar er volgt een aanduiding van verschil. Het is een keuze die een complex verhaal hopelijk een duidelijker einde geeft.

Wat verwachten we? Dat in deze massa duidelijke groepen te vinden zijn?

Uit een ontzagwekkende lijst getallen kon ik, om een lang verhaal kort te houden, een mooie grafiek halen. De gemeten eigenschappen zorgden voor genoeg verschil en overeenkomst dat er twee groepen ontstonden - maar de groepen waren niet haarscherp. Ze liepen door, in elkaars richting; in het midden raakten ze elkaar. Dat duidt niet op twee groepen, onverbonden en anders. Wat moeten we ermee? Gondwanaland, het Devoon. Bezet met een groot oerwoud van Archaeopteris, een ononderbroken, amorfe massa van fotosynthetiserend groen. Wat verwachten we? Dat in deze massa duidelijke groepen te vinden zijn? Is het eerste grote bos van deze aarde al

Het blijkt dat het maken van soorten een zaak is van het verpakken van zo veel mogelijk informatie in een paar woorden. Een paar woorden waardoor de lezer, zonder eigen onderzoek, een beeld kan opbouwen van hoe het zit. Een kunst binnen de wetenschap, gejaagd door een verlangen om de kenner precies te laten denken wat wij dachten toen we het schreven en op die manier meer dan alleen een etiketje voor in de archieven: een vorm van wetenschapscommunicatie pur sang, als een gedicht waarvan de volgorde van de woorden het verschil kan maken tussen 150 jaar taxonomisch geneuzel en harmonieuze vooruitgang.



10  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

Bètavraagbaak

In het begin van de 20e eeuw vonden twee aanslagen plaats op onze perceptie van de werkelijkheid. De eerste aanslag betrof een aanval op de wetten omtrent ruimte en tijd, waarbij het duidelijk werd dat de conventionele natuurwetten niet in staat waren om de fysica correct te beschrijven onder extreme omstandigheden. De gevolgen van de tweede aanslag zijn echter onder normale omstandigheden al direct duidelijk en leiden zelfs tot de vraag of de maan wel of niet bestaat wanneer niemand deze observeert. Deze vraag werd niet gesteld door een filosoof, maar door een natuurkundige genaamd Albert Einstein. Na de succesvolle beschrijving van de zwaartekracht door Isaac Newton en de toevoeging van de theorie van elektromagnetisme door James Clerk Maxwell waren natuurkundigen het erover eens dat de natuurkunde ‘af’ was. De klassieke natuurwetten hadden een spectaculaire voorspellingskracht en waren bovendien intuïtief gezien eenvoudig te begrijpen. Lord Kelvin (William Thomson) zou zelfs hebben gesteld1 dat het nauwkeuriger bepalen van de natuurconstanten het enige is dat resteert. Diezelfde Kelvin merkte echter ook twee problemen op, waarvan hij verwachte dat deze slechts

1

Toespraak Albert Michelson, D.Kleppner, Physics Today, 1998

een bijzaak waren en snel zouden worden opgelost. Het eerste probleem had te maken met de eigenschappen van licht. Het tweede probleem betrof het fenomeen omtrent straling die vrij komt wanneer een materiaal wordt opgewarmd. Deze twee problemen waren echter alles behalve bijzaak en leidden tot twee revoluties die de fundamenten van de klassieke natuurkunde onderuit zouden halen. Deze twee revoluties staan bekend als de algemene relativiteitstheorie (19051915) en de quantummechanica (19001930). Beide theorieën zijn tot op de dag van vandaag zeer succesvol geweest in het voorspellen van nieuwe fenomenen, alleen is het de quantummechanica waarbij alle mogelijke intuïtie verdwijnt.

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

Als niemand naar de maan kijkt, bestaat de maan dan nog wel? Quantumwerkelijkheid De consequenties van de wetten van de quantummechanica worden duidelijk wanneer we de wereld van het allerkleinste binnentreden. Hiervoor zou je bijvoorbeeld kunnen denken aan een enkel elektron. De quantummechanica stelt nu dat, wanneer wij volledige kennis hebben over de omgeving van het elektron, dat wij hooguit de kans kunnen bepalen dat het elektron zich op een zekere plaats bevindt op een bepaald tijdstip. Dit is alles behalve triviaal. Het is belangrijk om kort bij stil te staan bij waarom dat zo is. Stel dat we een tegen een voetbal trappen en we exact weten met hoeveel kracht en op welke manier. We hebben daarnaast volledige kennis over de vorm van de bal en alle informatie over de omgeving is exact bekend, zoals de temperatuur en de luchtdruk. Met alle kennis in de hand (en met een supercomputer) zouden we in staat moeten zijn om met oneindig veel precisie te kunnen berekenen waar de bal zich bevindt op ieder mogelijk tijdstip. Toch vertelt de quantummechanica ons dat dit niet waar is. De reden dat wij in het hedendaagse leven toch met grote precisie dergelijke vraagstukken kunnen beantwoorden is omdat de kansverdeling van de positie voor macroscopisch grote objecten zeer gepiekt is rond een bepaalde verwach-

tingswaarde, wanneer alle informatie van de omgeving bekend is. In het voorbeeld van de voetbal kunnen we bijvoorbeeld met zeer grote waarschijnlijkheid zeggen wat de positie van de bal is op elk tijdstip. Het verhaal verandert wanneer we hele kleine objecten bestuderen. Sterker nog, op deze schaal kan meer informatie soms leiden tot meer onzekerheid. De natuur kent geen zekerheid Wanneer we teruggaan naar ons elektron, dan vertelt de quantummechanica ons verder dat wanneer we de positie van het elektron meten, wij op geen enkele manier meer kunnen weten wat zijn snelheid moet zijn geweest, en vica versa. Dit principe staat bekend als Heisenbergs onzekerheidsprincipe, en ligt aan de grondslag van de quantummechanica. Het wordt echter nog veel gekker. Over de gehele interpretatie van de theorie bestaat (tot op heden) geen consensus, maar een populaire interpretatie (de zogenaamde Kopenhageninterpretatie) is de volgende: pas wanneer er een fysische eigenschap van een deeltje – bijvoorbeeld de positie van een elektron - wordt gemeten, bezit het de eigenschap die is gemeten. Vóór deze meting bezat dit object deze fysische eigenschap niet. Dit zou betekenen dat wanneer wij niet meten aan ons elektron, dat het elektron geen bepaalde positie of snelheid heeft. Dit is bijzonder vreemd en moeilijk te bevatten.

Ook Einstein had grote moeite met deze interpretatie en reageerde geërgerd door op te merken dat volgens deze interpretatie de maan niet zou bestaan als niemand hiernaar zou kijken. Voor het voorbeeld van het elektron was Einstein ervan overtuigd dat het elektron op ieder moment in de tijd een positie én een snelheid zou moeten hebben, terwijl volgens de Kopenhagen interpretatie het elektron géén eenduidige positie of snelheid heeft totdat deze wordt gemeten. Volgens Einstein2 zou de quantummechanica daarom een onvolledige theorie zijn, omdat de theorie niet eens in staat zou zijn om met zekerheid een uitspraak te kunnen doen over de fysische eigenschappen van een enkel deeltje, laat staan het hele universum. Voorstanders van de quantummechanica argumenteerden echter dat het onzekerheidsprincipe van Heisenberg ons vertelt dat we niet zowel de plaats als de snelheid van een deeltje kunnen meten, dus heeft het per definitie geen enkele zin om de vraag te stellen of het deeltje überhaupt een plaats en een snelheid bezit, ook als er geen enkele meting op dit deeltje wordt uitgevoerd. De quantummechanica bleef ondanks haar vreemde karakter een krachtige theorie die bijzonder goed nieuwe fenomenen kon verklaren en voorspellen,

2

Einstein, A.; Podolsky, B.; Rosen, N. (1935). “Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?”. Physical Review 47 (10): 777–780.

11

waardoor de disscussie of de theorie nu wel of niet volledig is naar de achtergrond verdween. Totdat een natuurkundige genaamd John Bell het vraagstuk naar een werkelijk experiment wist te vertalen3. Spookachtige verbindingen De details van het experiment zijn voor nu van minder belang. De uitkomst is echter wereldschokkend. Het experiment gaf géén uitsluitsel over de vraag of deeltjes altijd vaste bepaalde eigenschappen bezitten, maar toonde aan dat het universum dat Einstein voor ogen had niet het universum is waarin wij leven, namelijk een lokaal heelal. Het blijkt dat het mogelijk is dat deeltjes met elkaar verbonden kunnen zijn, zelfs wanneer deze deeltjes van elkaar zijn gescheiden door een afstand ter grootte van het universum zelf. De eigenschappen van het ene deeltje kunnen worden beïnvloed door de eigenschappen van een ander deeltje te observeren, zelfs als de afstand tussen beide deeltjes niet door licht kan worden overbrugd. De metingen hebben in feite aangetoond dat wij in een niet-lokaal universum leven en waar twee voorwerpen niet door ruimte geheel van elkaar gescheiden kunnen worden. Over de algehele vraag of de maan bestaat wanneer niemand hiernaar kijkt is de jury nog altijd in beraad. Er bestaan theorieën4 waarbij deeltjes altijd specifieke eigenschappen bezitten en een niet-lokaal heelal niet uitsluiten. Hoe dan ook, experimenten hebben aangetoond dat de bouwstenen van onze wereld heel gek gedrag vertonen en dat de natuur mysterieuzer werkt dan ooit kon worden voorgesteld.

3



4

Bell, J. (1993) “Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics”. Cambridge University Press, Cambridge wBohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of ‘Hidden Variables’ I”. Physical Review 85: 166–179.

Rembrandt Donkersloot Master student Physics

1 2  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS

Vier misvattingen

Tentamens maken kost evenveel energie als reality-tv kijken

Dino’s met veren?

Het stereotype beeld van een dinosaurus is meestal een uit de kluiten gegroeide hagedis, die wat gemener uit zijn ogen kijkt en harder kan bijten. Zo gezien is het moeilijk te geloven dat de vroegere Tryceratops een voorouder is van de huidige vogels, ook de dikke duiven op het station. Als je echter wat verder doorgraaft in de soorten dinosauriërs die ooit bestaan hebben, stuit je op dino’s die soms ook veren hadden. In de clade van de Coelurosauria zijn fossielen gevonden van gevederde varianten. Deze clade bevatte bijvoorbeeld ook de T-rex en andere op twee poten lopende dinosoorten. De Coelurosauria vormen ook de rechtstreekse voorouders van de vogels zoals we ze vandaag kennen. Wetenschappers hebben een fossiel gevonden van een dinosaurus met veren en een soort eekhoornachtige staart die veel eerder in de evolutie ontstaan is dan de bekende gevederde dino’s. Het fossiel is de Sciurumimus genoemd, wat vrij vertaald ‘eekhoornachtig’ betekent, vanwege de veren op zijn lichaam die zorgen dat zijn staart een beetje op die van een eekhoorn lijkt. De dino’s waarvan bekend was dat ze veren hadden leefden namelijk ten tijde van het Krijt, en de Sciurumimus leefde al ten tijde van het Jura – 80 miljoen jaar eerder. Veel dinosaurussen stammen af van dezelfde groep als waar de Sciurumimus zich in bevond en deze hebben veel onderlinge overeenkomsten. Dit zou kunnen betekenen dat veren geen uitzondering waren en dat veel meer dinosauriërs geen schubben maar een soort pluimage hadden. Een T-rex met veren is misschien niet minder angstaanjagend, maar nu lijkt zo’n dikke duif op het station toch ineens een stuk imposanter!



Bronnen: –

Bron: http://www.nationalgeographic.nl/artikel/ geen-schubben-maar-veren-voor-dinosauriers

– http://www.scientias.nl/alle-dinosaurussen-hadden-mogelijk-veren/ –

Newly discovered dinosaur implies greater prevalence of feathers – AMNH.org, 2012

Homo sapiens: onschuldig!

Zuurstof niet als doorslaggevende factor voor het ontstaan van dieren? Lang lang geleden, toen de aarde nog niet bevolkt was door dieren, vond er in een hele korte periode een explosie van meercellig leven plaats. Gelijktijdig met het ontstaan van het complexere leven vond ook een toename van de zuurstof in de atmosfeer van de aarde plaats. Deze combinatie deed onderzoekers aannemen dat de stijging van zuurstof er voor zorgde dat de eencelligen zich konden gaan ontwikkelen tot meercellige levensvormen. Het complexere leven is ongeveer 630 miljoen jaar geleden ontstaan. Door wetenschappers is nu echter aangetoond dat 1,4 miljard jaar geleden de oceaan al 4% van de huidige zuurstofconcentratie bevatte. Dat lijkt niet zo veel, maar wat de onderzoekers ook hebben aangetoond is dat sponzen al bij 0,5% van de huidige zuurstofconcentratie kunnen leven. Dit zou betekenen dat de sponzen, één van de eerste complexe levensvormen, voor meercellig leven 1,4 miljard jaar geleden ook hadden kunnen ontstaan. Deze ontdekking lijkt erop te duiden dat de zuurstoftoename dus niet de doorslaggevende factor was voor het ontstaan van meercellig leven. Wat dan wel? Volgens de onderzoekers kan het lang uitblijven van complexere levensvormen ook simpelweg door toeval gebeurd zijn, omdat het evolueren van meercelligheid veel aanpassingen vereist.



Bronnen:

Toen de Neanderthaler 30.000 jaar geleden verdween en Homo sapiens de heerschappij over Europa in bezit kreeg, was de schuldige snel aangewezen. De Neanderthalers hadden geen schijn van kans tegen de slimmere mensen met grotere herseninhoud en complexe werktuigen. Zo werden ze verdreven van hun leefgebied en stierven ze uit. Dit was jarenlang de consensus rondom het uitsterven van de Neanderthaler, tot Gerd-Christian Weniger, een professor in archeologie, vrijspraak voor de Homo sapiens pleitte. Volgens Weniger werd het uitsterven van de Neanderthaler niet veroorzaakt door gevechten en competitie, maar door klimaatverandering. 30.000 jaar geleden was het klimaat een beetje koeler, wat ervoor zorgde dat de Neanderthalers gedwongen werden naar het zuiden te trekken, ter hoogte van Spanje. Daar was het wel warmer, maar ook extreem droog, wat de Neanderthaler de das om deed. Homo sapiens kon vanuit het Midden-Oosten en Afrika daarna rustig naar het noorden trekken om Europa te veroveren. Hoe kan het dan dat wij als moderne mensen ongeveer 4% van ons DNA delen met dat van de Neanderthalers, als wij pas later richting Europa trokken? Volgens Weniger zit dat als volgt: de vermenging van het DNA heeft ongeveer 60.000 jaar geleden plaatsgevonden in het MiddenOosten en vanuit daar zijn groepen Homo sapiens met Neanderthaler-DNA richting Europa getrokken. Daar hebben ze echter weinig contact gehad met de Neanderthalers. Dit verklaart waarom wij wel Neanderthaler-DNA in ons genoom hebben en waarom dit 60.000 jaar geleden is vermengd en niet later. “We denken dat er vanaf ongeveer 50.000 jaar geleden sprake was van een jojo-effect van de populaties, die om de beurt moesten verhuizen vanwege het veranderende klimaat” aldus Weniger. Niet Homo sapiens, maar klimaatveranderingen hebben de Neanderthalers dus de das omgedaan, is het pleidooi van deze advocaat van de Homo sapiens.



– http://www.scientias.nl/eerste-complexe-levensvormen-op-aarde-hadden-bijna-geen-zuurstof-nodig/ – http://www.pnas.org/content/early/2016/01/02/1523449113.full.pdf

Universiteit Leiden 

Bronnen: –

Bron: http://www.newscientist.nl/nieuws/vrijspraak-voor-homo-sapiens-na-uitsterven-neanderthalers/

– http://www.theguardian.com/science/2010/may/06/ neanderthals-dna-humans-genome – http://wetenschap.infonu.nl/diversen/57293-nederland-in-de-prehistorie.html

Iedereen kent het wel: je bent klaar met een moeilijk tentamen en als je de deur uit loopt wil je nog maar één ding: heel lang slapen. Je brein is moe en wil uitrusten. Klopt dit eigenlijk wel? Kost denken daadwerkelijk energie? Verbruik je dan ook meer calorieën als je hard moet nadenken over een moeilijke som? Feit is dat het brein een hongerig orgaan is. Je hersens hebben een constante stroom aan bloed, zuurstof en glucose nodig om te functioneren. Het brein gebruikt ongeveer 20% van de beschikbare energie die aanwezig is, terwijl het maar 2% van je lichaamsgewicht vormt. Onderzoeken met proefpersonen die mentale opdrachten moesten uitvoeren wijzen niet uit dat je bloedsuiker sneller daalt als de taken moeilijk of ingewikkeld zijn. Volgens Claude Messier, een onderzoeker aan de universiteit van Ottawa, zou een moeilijke taak oplossen in theorie meer energie kosten omdat er meer neuronen aangesproken moeten worden, maar omdat het brein al zoveel voedingsstoffen nodig heeft om te kunnen functioneren is die toename verwaarloosbaar klein. Daarnaast presteren proefpersonen die voor hun taak een fysieke inspanning hebben geleverd, zoals 20 minuten wandelen, vaak beter. Als ingespannen denken daadwerke-



lijk calorieën kostte, zouden mensen met een lagere bloedsuiker door het wandelen slechter moeten presteren dan de mensen die stil hebben gezeten voor hun taak. Hoe kan het dan dat je je toch zo uitgeput voelt na een tentamen of een moeilijk staaltje denkwerk? Volgens Claude Messier ligt dit aan de hoeveelheid stress die veroorzaakt wordt door de activiteit. Een boek lezen of een lange film kijken kan veel denkwerk vereisen, maar zorgt vaak juist voor ontspanning en rust, terwijl een tentamen juist stress veroorzaakt. Als er iets is wat veel energie kost, is het stress! –

Bron: http://www.scientificamerican.com/article/thinking-hard-calories/

Auteur

Annika Koumans Bachelorstudent Biologie

13

1 4  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

15

h c s o o D n e d u Uit den o

Duurzaamheid

De generatie van nu groeit op met duurzaamheid. Het principe van bewust omgaan met het milieu is niet meer weg te denken uit onze maatschappij. Tijdens de aardrijkskundelessen op de middelbare school wordt leerlingen bijgebracht waarom de CO2-uitstoot van een auto slecht is, hoe mensen bijdragen aan de opwarming van de aarde en in hoeverre de diversiteit van diersoorten wordt bedreigd door het kappen van oerwoud. Milieubewust, groen, ‘Geef de wereld door’, maatschappelijk verantwoord, consuminderen... Je hoort het regelmatig voorbij komen uit de monden van politici. Toch zijn tijden anders geweest. Waar begon het nu eigenlijk allemaal? De definitie van duurzame ontwikkeling is door de VN-commissie Brundtland in 1987 opgesteld in het rapport ‘Our Common Future’ en luidt als volgt: “Duurzame ontwikkeling is de ontwikkeling die aansluit op de behoeften van het heden zonder het vermogen van de toekomstige generaties om in hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen.” Duurzaamheid was het kernbegrip in ‘Our Common Future’, waarin onder andere werd omschreven hoeveel invloed armoede heeft op de omgang met het milieu. De voornaamste conclusie van het rapport was dan ook dat er economische ontwikkeling nodig is voor duurzame ontwikkeling. De duurzame beweging was al een tijdje op gang voordat ‘Our Common Future’ werd opgesteld. Na de oprichting van de VN in 1945 volgde namelijk al snel de oprichting van de International Union for Conservation of Nature and Natural Resources (IUCN) in 1948. IUCN is een internationaal samenwerkingsverband dat zich bezig houdt met natuurbescherming en het

Charlotte van ’t Westende bachelorstudent Life Science & Techology

duurzaam beheer van natuurlijke hulpbronnen, zoals fossiele brandstoffen en hout. De Rode Lijst die door het IUCN in 1963 is opgesteld staat wereldwijd bekend als het meest gezaghebbende naslagwerk met betrekking tot de status van de biodiversiteit. De eerste stappen naar een duurzame wereld zijn dus vlak na de oorlog gezet, maar ondertussen zijn we al 70 jaar verder. Een van de grote mijlpalen in deze jaren was het Biodiversiteitsverdrag, dat in 1992 door 186 landen werd ondertekend. Het verdrag kwam tot stand op de VN-conferentie inzake Milieu en Ontwikkeling, ofwel The Earth Summit, die plaatsvond in Rio de Janeiro. De strekking van het verdrag is dat de landen zich verplichten de biodiversiteit zowel in hun eigen land als in ontwikkelingslanden te beschermen. Ook onderstreept het verdrag dat landen rechten hebben op hun genetische bronnen. Dit houdt in dat zonder de toestemming van een land, niet zomaar zaden en planten uit het betreffende land mogen worden meegenomen. Sinds het eerste verdrag in 1992 is er elk jaar een klimaattop gehouden. Een belangrijk verdrag werd 5 jaar later in Japan opgesteld, namelijk het Verdrag van Kyoto. Het is een protocol onder het Klimaatverdrag (ook afgesloten tijdens The Earth Summit) en regelt de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen. In het verdrag staat dat de uitstoot tussen 2008 en 2012

met gemiddeld 5,2% moet verminderen ten opzichte van het niveau in 1990, waar de Europese Unie aan heeft voldaan. De VS weigerden dit verdrag te bekrachtigen, omdat oud-president Bush vreesde voor schade aan de Amerikaanse economie. Het bekrachtigen (ook wel ratificeren) van een verdrag kan bijvoorbeeld door over een wet te laten stemmen in het parlement en wanneer dit is gebeurd, is het land een partij van het verdrag. In 2000 werd de Millenniumverklaring van de VN door regeringsleiders van 189 landen ondertekend. De acht grootste millenniumdoelstellingen zijn geformuleerd als taken voor de VN en moesten in 2015 worden behaald. Eén van de doelstellingen was respect voor de natuur en bescherming van een duurzaam leefmilieu; in 2015 moeten de landen de principes van duurzame ontwikkeling in hun overheidsbeleid en –programma’s hebben geïntegreerd, in 2010 is het verlies aan biodiversiteit significant verminderd, in 2010 is het aantal mensen zonder duurzame toegang tot schoon drinkwater en sanitair gehalveerd en in 2020 is het leven van minstens 100 miljoen mensen in sloppenwijken significant verbeterd. In 2002 vond de Wereldtop voor duurzame ontwikkeling plaats in Johannesburg. Dit was de grootste VNconferentie tot dan toe gehouden en tijdens deze conferentie werd wederom benadrukt dat we al onze hulpbronnen

efficiënter moeten gaan gebruiken. Daarnaast moet geïnvesteerd worden in kennis en onderwijs, aangezien dit de ontwikkeling van nieuwe technologieën op zal leveren die zullen bijdragen aan duurzaamheid. Hier valt bijvoorbeeld ook de verhoging van landbouwproductiviteit onder, waar genetische modificatie een bijdrage aan kan leveren. Toen was het 2015. Zijn de millenniumdoelstellingen gehaald? Elk jaar publiceert de VN een rapport met daarin de voortgang van de millenniumdoelstellingen. De doelen hebben wereldwijd tot verbetering geleid, zoals minder armoede, maar het laatste woord is er nog niet over geschreven. Ondertussen zijn er alweer nieuwe doelen opgesteld voor de periode 2016-2030. Deze duurzame ontwikkelingsdoelen zijn de opvolgers van de milleniumdoelstellingen en in 2015 gepresenteerd onder de veelbelovende naam: Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development. Er is nog meer geschiedenis geschreven het afgelopen jaar. Op 12 december gingen in Parijs delegaties van 195 landen akkoord met het nieuwe klimaatverdrag, waarmee onder andere een temperatuurstijging van meer dan 2 graden Celsius voorkomen dient te worden. De VS, China en India zijn ook akkoord gegaan met het verdrag, wat betekent dat dit het eerste verdrag is dat over de hele wereld zal gelden.

Een historisch moment. Nu is het aan ons. Hoe zal deze samenleving de schoolboeken ingaan? Worden wij in het jaar 2500 gezien als de samenleving die het roer omgooide en de wereld redde, of wordt het tegenvaller na tegenvaller en verdwijnt het vertrouwen waarmee alle verdragen zijn opgesteld? De eerste stappen in de goede richting zijn gezet, maar er is nog een lange weg te gaan. Laten we er met zijn allen voor zorgen dat de mensheid gaat bewijzen dat samenwerking op een dusdanig hoog niveau werkt, dat met onze hersenen altijd oplossingen worden gevonden om lastige kwesties tot een goed einde te brengen en dat een duurzame wereld mogelijk is.

– http://www.hetkanwel.net/ – https://www.duurzaamdoen.nl/ – http://www.nu.nl/klimaat/4181718/195-landen-stemmen-in-metwereldwijd-klimaat­verdrag-parijs.html – https://nl.wikipedia.org/wiki/Duurzame_­ontwikkelingsdoelen – https://sustainabledevelopment.un.org/post2015/transformingourworld – https://nl.wikipedia.org/wiki/Duurzame_­ontwikkeling – https://nl.wikipedia.org/wiki/Verenigde_Naties – http://www.un.org/millennium/declaration/ares552e.htm – http://www.iucnredlist.org/about/summary-statistics #Tables_1_2 – http://www.un.org/geninfo/bp/enviro.html – https://nl.wikipedia.org/wiki/Kyoto-protocol – http://www.cmo.nl/vnarena-vob/duurzame-ontwikkelingsdoelen-2016-2030 – http://www.nu.nl/dvn/4181762/overzicht-klimaatverdragen-van-1992. html – https://sustainabledevelopment.un.org/post2015/transformingourworld – http://www.consumentenbond.nl/duurzaam-consumeren/extra/duurzaamheid/

HOW TO BE GOOD

Bijdragen aan een betere wereld? Hier wat tips en tricks:

✓ Bespaar op water: douche minder lang of minder vaak, gebruik minder vaak de vaatwasser en zet de kraan uit wanneer je hem niet gebruikt. ✓ Rij milieubewust: schakel de motor uit als je moet wachten, trek niet te hard op, schakel niet terug bij het remmen, laat de auto uitrollen, rij in een zo hoog mogelijke versnelling, beperk je snelheid en gebruik cruise control. ✓ Verspil minder voedsel, eet minder vlees en eet verse producten van dichtbij. ✓ Doe aan afvalscheiding. ✓ Wees zuinig met papier: print dubbelzijdig en doe zoveel mogelijk digitaal. ✓ Bespaar op elektriciteit en op gas: gebruik zo min mogelijk warm water, verwarm geen ongebruikte kamers, gebruik spaarlampen en doe het licht uit wanneer je het niet nodig hebt. ✓ Weet wat je draagt. Op www.GoedeWaar.nl kun je checken hoe duurzaam verschillende merken zijn.

1 6  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

a i h p a r g o e G

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

This is a map of the world from the 15th century, based on the works of Ptolemy. One of his great works is called the “Geographia”, which shows the geographical latitudes and longitudes of places in the world known at that time. Ptolemy’s work was rediscovered in 1406. Before that time, medieval maps of the world were highly religious. They were so called T-O-maps, which depicted the Earth as a round disk, floating in a sea. The Earth had the shape of a letter T, with the Mediterranean Sea in the middle and the Don and Nile as two rivers. Jerusalem was located in the middle and paradise located in the east. After the rediscovery of Ptolemy, more maps were made in a conic projection, like the one pictured here. When Ptolemy lived, the known world consisted only of land on the Northern Hemisphere. The area around the equator was thought to be inaccessible because of the high temperatures. No one would survive there. The Southern Hemisphere was thought to be inhabited by “antipodes”, people who were upside down, because they lived on the downside of the Earth. With the voyages of discovery in the Renaissance, much of this knowledge was proved to be untrue. People actually could survive in the tropics and people on the Southern Hemisphere did not walk upside down.

By Lisette Hemelaar, Master student Biology and Science Communication and Society

17

jaargang 11, maart 2016

Middle Ages and Renaissance Some common misconceptions: medieval people believed that the Earth was flat and located in the centre of the universe. The ancient Greeks on the other hand, knew the truth: the Earth had the shape of an orb and the Sun was the centre of our universe. This knowledge was rediscovered in the Renaissance and revolutionary figures such as Copernicus and Galilei proved that the Greek people were right all along.

Europe was once again on the same level that it was in the classical period. However, even though ancient knowledge was thought to be closer to the truth than newer knowledge,

In this issue, we will address two misconceptions that are described above. First, people living in the middle ages did indeed believe that the earth was in the centre of our universe, but so did the Greek. However, the medieval people as well as the Greek knew all along that the earth was not flat. Second: Copernicus’s findings were not as revolutionary as we might think. Aristotle already had evidence to proof that the Earth was not flat. For example, the fact that when travelling from north to south, the stars on the horizon changed positions. Also, when a boat approached the land from the sea, the first thing the crew would see, was the top of a mountain, and later on the rest. Furthermore, during a lunar eclipse, the shade of the Earth on the moon had a circular shape. In the early Middle Ages, literacy levels among the population of Europe dropped. Only in the clergies some basic knowledge was preserved, because monks were the only ones that could read. In the eleventh century, agricultural innovations led to an increase of population, more welfare and more literacy. Urbanisation led to a hunger for knowledge. The first universities were founded, in which the works of Aristotle were still leading (including his evidence for the shape of the earth). In the late Middle Ages, welfare increased. A revival of the Greek language took place and many old works were translated to Latin. Culture in Western

Author Lisette Hemelaar Master student Biology and Science Communication and Society

it was sometimes damaged by new discoveries, such as the discoveries of new continents, plants and animals. When Copernicus came along, his work did not really have much effect on the people. Much of his work was not as revolutionary as we might think. Indeed, his theory about the sun being in the middle of our universe was new, but the calculations he did that led to this, were based on classical knowledge, as old as the Pythagoreans (530 BC). The heliocentric model of the universe was actually much ignored at first. The revolution started a century later. Truly revolutionary work was done by Johannes Kepler. Kepler supported the work of Copernicus and found his own proof for Copernicus’s works. He was the first to combine mathematics with philosophy. Philosophy was the discipline that explained all natural phenomena and mathematics had never had anything to do with nature. Kepler however, explained planetary orbits by means of mathematical calculations. Furthermore, he was the first to describe planetary orbits not as circular movements, but as ellipses. So yes, in the Renaissance, some new knowledge was gathered, but to say that the medieval people got it wrong while the ancient Greeks were right all along is not entirely true. Then again, who knows what is true and what might still be discovered!

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

INSTITUTE

1 8  ORIGIN #3

19

DATA DRIVEN DRUG DISCOVERY You have probably heard the concept ‘big data’ mentioned in the media. Likely this concept was mentioned in the context of great expectations and/or paradigm shifts. ‘Big data’ was already described in 2001, but it was not until 2012 that people really started to notice the concept (something that can be very nicely shown on Google trends). The ‘big data’ concept has also gained press attention frequently, some interesting selections: ‘How big data is changing the world’ (BBC, August 2013), ‘Could a machine be your boss one day?’ (BBC, October 2014). This has led to analysts trying to describe the concept in a more precise way.

Auteur Gerard van Westen Postdoc researcher Medicinal Chemistry, LACDR

20  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

Figure 1: Growth of public data available in ChEMBL through the different releases. Version 21 is due in February this year and the size shown is extrapolated from releases 18-20.

tion is available in a digital format, allowing further processing using computer algorithms.

Data driven research with machine learning

The onset of ‘big data’

One definition that was suggested are the 5 V’s: Volume (a lot of data), Velocity (data produced very fast), Variety (mixed nature of the data), Variability (inconsistent data), and Veracity (data quality can vary). But personally I think the definition that best describes this concept is: “Data that is so large or complex that traditional data processing systems are inadequate.” ‘Big data’ has also broken through to the drug discovery field. Traditionally, drug discovery has always been a branch of science embracing computational techniques (think of bioinformatics or cheminformatics). Yet, while it is tempting to go with the hype and herald ‘big data’ as a big game changer, history dictates this new development will likely be a synergistic addition to drug discovery. No revolutionary replacement of ‘old methods’ but a valuable complementary addition, similar to combinatorial chemistry and high throughput screening in the past. In fact, Google Flu has already shown that blindly following ‘big data’ is actually a bad idea when it overestimated flu trends two-fold in 2013.

From ‘big data’ to data driven

Nevertheless, pharmaceutical science is changing, the influence and catalytic effect of data science on drug discovery cannot be denied. Nowadays, storage is cheap, computing power is cheap, and measurements are easy (all relative). Moreover, scientific data is becoming public and even open access. Better compute capabilities and more data make it easier to place drug research in the context of previous work. Moreover, the availability of data makes for a better preparation when embarking on new projects. It might therefore be better to refer to data driven research rather than using terms such as ‘big data’. Data driven is a novel way of doing research. While everybody is convinced that decisions in drug discovery are already made in a rational way, based on data, in practice gut feeling tends to play a major role. For instance when people work on their ‘pet’ protein or chemical reaction. Moreover, results from one project are not

MISCONCEPTIONS

typically shared with people working on another project. Now, with the release of (public) databases containing information about the interaction between (small) molecules and proteins, truly data driven research might be feasible. Examples of such databases include the ChEMBL database, Drugbank, PubChem, and BindingDB. For the ChEMBL database in particular, Figure 1 shows the

growth of the database with the subsequent releases. Starting with just under 2,000,000 data points in the first release in October 2009, the database is expected to increase over 14,000,000 data points for release 21 in February 2016. Typically, these databases contain information taken from the scientific literature that describes the strength of (small) molecule – protein interactions and the chemical structures of these (small) molecules. Most importantly, the informa-

In parallel with increasing data and computing power, algorithms processing this data have been developed in computer science. In a process called virtual screening, it is possible to make predictions on virtual (possible but not yet created) molecules. This process relies on algorithms called machine learning. In machine learning algorithms are able to link desired classification (for instance mark emails as ‘spam’) to some properties present in the data (for instance presence of sentences like ‘you have won!!!!’). A similar approach can be applied to molecules to classify which proteins they likely interact with based on the chemical structure and literature-extracted experimental data. The novelty is that we are now in a position to do this on a much larger scale. Prediction of a ‘bioactivity spectrum’ that shows whether or not a small molecule binds to any of all the proteins in a human for which we have data can be done

Universiteit Leiden 

in seconds. A library of 100,000 compounds can be screened in less than a day. Over the last years machine learning has improved to scale better in order to process more information. At the same time, algorithms can make more robust predictions from error prone experimental data. For instance a recent example is ‘deep learning’, used by commercial company Nvidia, which allows self-driving cars to recognize a red traffic light or a police car. Deep learning consists of a network of several layers that can make decisions. This is very similar to how the human brain is theorized to work by decomposing decision through a hierarchy of filters. In each filter some information is captured and the remainder is sent higher up in the network. This allows deep learning to ‘self organize’; we are currently applying this technique to our drug discovery research to investigate the potential benefits.

21

modeling and predicting viral resistance in the context of HIV treatment (Figure 2). We demonstrated that we could predict how effectively a drug will bind to different mutants of HIV. This can then be used to select the optimal drug combination for an individual patient based on the genetic information of the patient’s virus.

We demonstrated that we could predict how effectively a drug will bind to different mutants of HIV.

Data driven research in practice

Building on this wealth of data and the ability to process the information, we might gain a better understanding of the complex interplay between molecules and proteins. Potentially allowing us to tackle much more complex problems in drug discovery such as antibiotic resistance, or better cancer treatment. Here it is expected that better access to previous research and a better understanding of cell function will allow us to gain new insights. Previously we have demonstrated the feasibility of this by Figure 2: Previous work wherein we used machine learning to model the effect of mutations in Human Immunodeficiency Virus Protease on the binding of approved drugs. Rows in the figure indicate viral genotypes, for instance Asparagine mutated to Glycine on position 88 (N88G, marked with a black arrow). Columns indicate approved drugs, for instance Darunavir (DRV, shown in the blue frame) and Saquinavir (SQV, shown in the black frame). We observe that mutant N88G shows resistance to SQV (red box) but not to DRV (green box). Conversely, for G95N the inverse is true and this mutant is sensitive to SQV.

However, this type of work can equally be applied in early drug discovery, looking for drugs that are able to bind to proteins that were mutated in cancerous tissue. Last year I was granted a Veni personal grant to investigate this further. Deep sequencing has allowed us to investigate what happens in cancer cells; we are able to identify changes in the cell DNA. From this we can infer what changes in protein function result from the changes in DNA through bioinformatics. Finally, the use of cheminformatics will allow the identification of promising small molecules that can inhibit these proteins. This can potentially be an existing drug that is repurposed or a novel molecule. In the last step experimental, or wet lab work, will confirm our models and provide proof of principle after which my partner, the pharmaceutical company Janssen can bring the results in their discovery pipeline. Next to this main project, I am actively exploring collaborations within the context of LACDR, the University (Leiden Centre of Data Science and Computational Hub Leiden), and the Bioscience Park. Currently we are using the data and techniques described here in a number of interesting collaborations. Among others within LACDR for example, for hits found in a phenotypic screen we can elucidate through which proteins they work. Also a link with the LIACS has been established which resulted in a joint MSc student investigating application of cutting edge algorithms to ChEMBL data. Finally, in a project with the CHDR we are developing protocols to analyze large data sets they are generating. Summarizing, the faculty of Science forms an ideal base from which I can fully explore challenges and opportunities in Data Driven Drug Discovery.

2 2  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS

Alle soorten wetenschapscommunicatie

Aan tafel!

u n e M s ’ l e c Mar

Culinaire Chemie met

Dirk van Delft

ha m t e m Witlof us, a s s a a en k a de l a s t i u fr

Na twee biologen is het in deze editie van Culinaire Chemie eens tijd om een andere kant op te gaan. We interviewen Dirk van Delft, directeur van Museum Boerhaave en bijzonder hoogleraar bij de Sterrewacht. Wanneer we aankomen wordt Dirks vriendelijke begroeting gelijk overstemd door een luid gemiauw. “Dat is Madelief,” lacht Dirk. “We hebben drie katten, en twee vluchten altijd meteen naar boven als er bezoek is.” Madelief daarentegen wil graag opgemerkt worden en als we plaatsnemen in de woonkamer komt ze erbij liggen op de bank. Door: Leandros Talman, Master student Physics en Marieke Vinkenoog, Master student Statistical Science Foto’s: Leandros Talman

Dirks grote passie ligt bij de wetenschapscommunicatie, waar hij tijdens zijn loopbaan op verschillende manieren mee bezig is geweest. “Na mijn studie heb ik even gedacht over promoveren,” vertelt hij. “Maar als je dat doet, moet je daar ook echt voor gaan en je afsluiten. Dat was voor mij iets te veel sociale deprivatie, dus heb ik uiteindelijk gekozen dat niet te doen.” In plaats daarvan besloot hij meer onder de mensen te blijven. “Ik had toen een baantje als natuurkundedocent op een middelbare school, voor acht uur per week. Daarnaast studeerde ik ook nog psychologie, voor de lol, omdat ik tijd over had.” De liefde voor het schrijven begon toen Dirk via via bij de redactie van studentenweekblad Propria Cures terecht kwam. “Ik had het geluk dat vrij snel mijn eerste stukje geplaatst werd; als het niet goed was werd je flink afgezeken, en als ik daardoor was afgeschrikt was ik misschien nooit doorgegaan met schrijven.” Inmiddels is het tijd om ons naar de keuken te begeven. Dirk ontfermt zich over de witlof, die eerst gekookt moet worden. Wij krijgen de taak om dadels open te snijden en te vullen met monchou. Tussen het gekook door praat Dirk rustig verder over zijn carrière als natuurkundedocent. “Je mag het eigenlijk niet zeggen, maar als leraar heb je twaalf weken per jaar vrij. Als je je proefwerken zó maakt dat het nakijken niet al teveel tijd kost, houd je tijd over voor andere dingen.” Op de vraag of

“Je mag het eigenlijk niet zeggen, maar als leraar heb je twaalf weken per jaar vrij. Als je je proefwerken zó maakt dat het nakijken niet al teveel tijd kost, houd je tijd over voor andere dingen.”

Universiteit Leiden 

hij leraar zijn altijd als iets tijdelijks zag, antwoordt Dirk met een vergelijking: “aan een toneelspeler vraag je ook niet of hij dat nou zat wordt, altijd hetzelfde stuk opvoeren. Leraar zijn is een leuk bestaan, maar net zoals met elke baan moet je je op een gegeven moment afvragen of dit is wat je je hele leven wilt doen. Toen bij de NRC een baan vrijkwam, heb ik daar gesolliciteerd. Ik werd aangenomen en zo kon ik

van mijn hobby mijn werk maken. Het hoogtepunt van schrijven bij de krant kwam achteraf. In 2015 ging de Nobelprijs voor de natuurkunde naar wetenschappers die de oscillerende neutrino ontdekten. “Toen ik dat hoorde herinnerde ik me dat ik daar lang geleden een stukje voor de krant over heb geschreven. Ik schreef dat op een zomerdag, toen het een keer rustig was qua nieuws, en dat werd de opening van de krant. Niet eens ‘door onze redactie’, maar het stond op naam, ‘door onze redacteur, Dirk van Delft’.”

Interesse in Kamerlingh Onnes

“Wetenschapsgeschiedenis vind ik ontzettend interessant. Die muffe lucht die je ruikt als je een archiefdoos opent, en dat je dan weet dat je de eerste bent in tachtig jaar die naar die documenten kijkt, dat is spannend. Ik liep al jaren rond met ‘een

Dirk met poes Madelief op de bank

23

24  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

Toetje: zomerse fruitsalade

Dirk en Petra met de NWO Eurekaprijs

neet weegt veertien ton en is destijds het museum binnengebracht door een gat in de muur te maken. Zo moet die magneet er ook weer uit, maar omdat het museum in een oud gebouw gevestigd is, is de eerste verdieping niet sterk genoeg die magneet te dragen. Misschien moeten we die maar in de nieuwe bètacampus plaatsen.”

steentje in mijn schoen’, zoals W.F. Hermans dat zo mooi omschrijft. Ik wist dat ik een boek wilde schrijven, om het onderzoek en schrijven te combineren. Een biografie is dan een goed vertrekpunt, waar je een boek van kunt maken dat niet alleen interessant is voor de dertien mensen die verstand van het onderwerp hebben, maar ook voor het brede publiek. Kamerlingh Onnes was het begin van het onderzoek met extreem lage temperaturen, dus hij was een voor de hand liggende optie.” Uiteindelijk is Dirk gepromoveerd op de biografie die hij over Kamerlingh Onnes schreef. “Je kunt natuurlijk ook een boek schrijven zonder erop te promoveren, maar dit is leuker,” legt hij uit. “Bovendien krijg je goede feedback en is er iemand die je op de vingers kijkt. Toen kreeg ik een jaar de tijd om aan mijn boek te werken, door een aanstelling bij het NIAS. In dat jaar kwam ik zo ver dat ik het daarna in mijn vrije tijd afgemaakt heb. Het enige verschil tussen het promotieboek en het boek dat in de winkel ligt, is het blaadje waarop mijn promotie wordt aangekondigd. De uitgeverij wilde het met voetnoten en al drukken en dat heeft goed gewerkt.”

De witlof is gaar en wordt in de lengte doormidden gesneden. “Nu leg ik er eerst een reepje banaan in,” vertelt Dirk tot onze verbazing. “Daarna rol ik er een plakje ham omheen, en dan gaat het met kaassaus in de oven. Mijn vrouw en ik hebben beiden een volle baan, dus doordeweeks koken we vaak makkelijk, zoals bijvoorbeeld een wokgerecht. Ik maak echter ook vaak zalm of andere vis klaar. Het belangrijkste vind ik om verse ingrediënten te gebruiken.”

Museum Boerhaave

Ook nu ligt Dirks hart nog bij het schrijven. “Schrijven is het leukste dat er bestaat, het is een soort ademen. Het is niet leuk omdat het makkelijk is, het is juist leuk omdat het moeilijk is. Als je een stukje schrijft, hoe begin je dan? Wat is je eerste zin? De truc is om het te laten lijken alsof het zo uit je pen komt, maar natuurlijk ben je met elke zin aan het worstelen.”

Suboptimaal

Het eten is klaar. “Ik heb er nog nooit zo lang over gedaan,” lacht Dirk. “Ik heb veel te veel gekletst tussendoor.” Aan tafel voegen Dirks vrouw Petra en dochter Iris zich bij ons. Lang blijft het niet stil, want wij willen ook graag meer weten over Dirks werk in het onderwijs. “Mijn aanstelling is bij Sterrenkunde,” vertelt hij, “maar zelf geef ik geen vakken. Ik doe wel mee met de colleges van anderen, zoals Jos van den Broek, Frans van Lunteren en Bas Haring. Dan kom ik vertellen over de tweede Gouden Eeuw, een periode waarin in Nederland de ene na de andere wetenschappelijke ontdekking werd gedaan, of over wetenschapscommunicatie. Er komen ook vaak studenten langs bij

“Je kunt natuurlijk ook een boek schrijven zonder erop te promoveren, maar dit is leuker,”

Sinds 2006 is Dirk werkzaam bij Museum Boerhaave als directeur. Op dit moment zijn ze bezig het museum te verbouwen. “De vaste tentoonstelling gaat verhuizen naar de eerste verdieping, zodat er beneden ruimte vrij komt voor horeca, de museumwinkel en tijdelijke tentoonstellingen. Dat brengt bijzondere problemen met zich mee. We hebben nu op de begane grond een grote magneet staan, die werd gebruikt om heel lage temperaturen te bereiken. Die mag-

25

staander met metalen kop, die conisch toeloopt. Bijna niemand weet waar het voor dient. Het is eigenlijk een grote magneet, die gebruikt werd om metaalsplinters uit het oog te trekken. In die tijd deden ze nog niet zo aan veiligheidsbrillen.”

Boerhaave. Soms voor een rondleiding in het museum, maar soms komen ze ook een kijkje nemen in het depot. Daar staan allemaal originele spullen, bijvoorbeeld een vroege ‘draagbare’ ECG-machine van Willem Einthoven.” Aan tafel komt een mooie term naar boven: suboptimaal. “Wat ik daarmee bedoel,” legt Dirk uit, “is dat als iets perfect is, je er eigenlijk te veel werk in hebt gestoken. Het is net als met een vaatwasser: je wilt eigenlijk dat er nog net iets niet helemaal schoon is als die klaar is, anders heb je energie verspild.” Petra houdt er duidelijk een andere mening op na: “Als jij de vaat hebt gedaan, moet ik altijd nog boenen voor ik de spullen weer kan gebruiken!”

voor zin gaat schrijven en poetsen, zodat elke zin als het ware in steen gehouwen zou kunnen worden. Dan loop je het risico dat je aan het eind van dat uur driehonderd woorden hebt staan. Weliswaar in prachtige zinnen, maar dan heb je niet aan de opdracht voldaan. Manier twee heeft dan mijn voorkeur: je schrijft direct vijfhonderd woorden, dan heb je een kwalitatief minder stuk, maar dan gebruik je de rest van de tijd om daaraan te slijpen. Mocht je dat niet redden, dan heb je in elk geval iets. Ik vind deadlines dan ook heerlijk, je hebt dan een stok achter de deur, en je leert knopen doorhakken.”

“Ik vind deadlines dan ook heerlijk, je hebt dan een stok achter de deur, en je leert knopen doorhakken.”

‘Suboptimaal’ is in de schrijfwereld in ieder geval in de journalistiek van toepassing. “Bij de krant krijg je dan een opdracht, schrijf binnen een uur vijfhonderd woorden over dit nieuwtje. Dat kun je dan op twee manieren aanpakken. Manier één is dat je zin

Misvattingen

Wij vragen Dirk welk object in Boerhaave het vaakst fout wordt ingeschat. “Dat is een lastige,” zegt Dirk. “Een apparaat dat in elk geval bijna nooit bekend is bij de mensen, is het volgende: het ziet eruit als een

Op de vraag of hij nog een pronkstuk heeft waarmee hij graag op de foto wil haalt Dirk zijn NWO Eurekaprijs tevoorschijn. “Die heb ik destijds gekregen voor mijn werk bij de NRC en de biografie over Kamerlingh Onnes. Moet je voelen hoe zwaar hij is! Hij is van massief marmer en brons.” Het eind van de avond nadert, en nadat we de fruitsalade opgegeten hebben, drinken we nog een kop thee. Het is tijd om afscheid te nemen, maar niet voordat we de om aandacht vragende poes Madelief nog een aai gegeven hebben. Dan fietsen we naar huis, met volle maag en een nieuwe waardering voor deadlines.

2 6  ORIGIN #3

By Dylan van Gerven, Master student Biology

COLUMN

jaargang 11, maart 2016

How China's OneChild Policy Came from Holland It's early 70s. Somewhere at the Technical University of Twente, a Chinese official meets the Dutch mathematician Geert-Jan Olsder. His name is Song Jian, a rocket scientist of high esteem. They have come to discuss the latest mathematical models in a meeting like any other. At that moment, neither of them knew the repercussions of their encounter. Nor did they know that their brief exchange would lead to one the largest projects of social engineering ever. It was pure chance that the two scientists met. Song Jian's visit to the Technical University was merely one of many. He had been travelling through Europe as member of a Chinese delegation. Their stop at the TU was born out of an interest for the Dutch Educational system. There were no ulterior motives. The day went like any other. Olsder had prepared a talk and gave a tour through the campus. “Because we receive international guests quite often, my talk was pretty standard,” said Olsder. Only afterwards did they begin to talk about applied mathematics such as game theory. At the end of the afternoon, Olsder and Song decided to get a beer at the Bastille, a cafe on the campus grounds. There, the mathematician spoke about his latest project. He and a colleague were developing a mathematical model related to population growth. They considered the birth rate that was required for maintaining an ideal population. “The math was elegant,” Olsder said, “not very difficult, but not easy either.” This subject caught the attention of Song immediately. When back in China, he submitted his ideas to Deng Xiaoping, the successor to Mao. Xiaoping put them into practice, ensuring that every couple was allowed to keep one child only. All women with

one or more children were sterilised and births by women younger than 23 were banned. Even worse, general Qian Xinzhong ordered the abortion of all unauthorised pregnancies up to the eighth month. It was years later, when the American Anthropologist Susan Greenhalgh investigated the origin of the one-child policy that the impact of Olsder on Song Jian became clear. It's a remarkable coincidence. But saying that Geert-Jan Olsder is responsible for the effects of his mathematical models would be overstating his significance. If he himself feels responsible? He sometimes does. However, Olsder thinks that “this one-child policy would probably have been implemented anyway, regardless of my encounter with Song.”

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

'Waarom kunnen we onszelf niet kietelen?' Door Charlotte van 't Westende, Bachelorstudent Life Science & Technology “Wist je dat we maar 10% van onze hersenen gebruiken?” Een leuk feitje voor tijdens een borrel, mits het natuurlijk waar is. Als je het boek Waarom kunnen we onszelf niet kietelen? hebt gelezen weet je echter dat dit onzin is, net zoals vele andere borrelpraatjes. Robert Matthews beantwoordde wekelijks vragen van nieuwsgierige lezers voor de Sunday Telegraph en bundelde de meest interessante vragen en antwoorden samen in een boek. De onderwerpen lopen uiteen van mysteries van het dagelijkse leven tot kosmische raadsels, waardoor er voor iedereen wel iets nieuws te leren valt. Er zitten goede vragen tussen, maar de antwoorden zijn vaak nog veel verrassender. Je denkt soms het antwoord op een vraag al te weten, maar na het lezen van dit boek merk je dat de antwoorden vaak meer nuance verdienen dan dat je ze in eerste instantie zou geven. De meest uitgebreide antwoorden zijn niet langer dan anderhalve pagina en in combinatie met de humoristische blik van de schrijver zorgt dit ervoor dat het een luchtig boek is om te lezen. Dit doet wel af aan de diepgang van de antwoorden, waardoor je vaak met meer vragen eindigt dan waarmee je begon. Dit valt echter niet te voorkomen, aangezien een groot deel van de vragen tientallen boeken nodig heeft om volledig beantwoord te worden. Robert Matthews laat je even ruiken aan een mogelijk antwoord, maar laat de twijfel die de wetenschap met zich meebrengt in zijn waarde. Het sterkste punt van deze bundel is de diversiteit. Naarmate je ouder wordt, raak je vaak gespecialiseerd in een bepaald gebied, zoals bacteriën, architectuur, technologie of een taal. Je denkkader focust zich meer en

meer op dat gebied en als een vicieuze cirkel wordt deze manier van denken versterkt, terwijl dit ten koste gaat van de andere onderwerpen die deze wereld te bieden heeft. Ik had bijvoorbeeld al lange tijd niet meer gedacht aan de gloeiende massa onder onze voeten, die van ons gescheiden wordt door een mantel zo dun als een papier om een sinaasappel (namelijk maar 180 kilometer). Het boek heeft een verfrissend effect op je kijk op de wereld, zonder dat het moeilijk te lezen is. Er zitten ook wat praktische vragen tussen, zoals “Wat is de beste manier om een jetlag te voorkomen?” en “Kun je in de regen beter hardlopen of wandelen?”. Het zijn van die vragen waar je zelf ook weleens aan hebt gedacht, maar waarvan je niet wist aan wie je ze kon stellen. Met zijn wetenschappelijke achtergrond geeft Robert Matthews een gefundeerd antwoord op deze vragen. Er waren ook vragen waar hij het antwoord niet op wist, maar in die gevallen vertelde hij welke onderzoeken er naar het onderwerp zijn gedaan en waarom deze naar zijn mening wel of niet telden. Al met al is het dus een leuk boek voor degenen die nieuwsgierig aangelegd zijn. Door de korte stukken leest het snel weg en is het perfect voor in de trein of in de wachtkamer. De vragen zorgen ervoor dat je aan het denken gezet wordt en soms voel je je weer even een kind, maar de meest hoofdzakelijke strekking van het boek is nog het mooist, namelijk dat alle wetenschap begint met een vraag.

En andere boeiende verschijnselen uit het alledaagse leven wetenschappelijk verklaard

27

Boek

Recensie Auteur

Robert Matthews Robert Matthews is een Britse journalist die schrijft over wetenschap voor media zoals de Sunday Telegraph, Financial Times, Focus en New Scientist. Hij heeft een Ig Nobelprijs gewonnen (een parodie op de echte Nobelprijs) voor zijn paper Tumbling toast, Murphy's Law and the fundamental constants en met zijn frisse blik brengt hij de wetenschap dichterbij de maatschappij. Via boeken en artikelen maakt hij duidelijk waar we staan met de moderne wetenschap en door zijn wiskundige en natuurkundige achtergrond levert hij antwoorden (of juist vragen) van hoge kwaliteit.

Cover

Origin Suggests:

Recent discussions

2 8  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS

Universiteit Leiden 

29

Nieuwe Science Campus et LCP hebben h in s n ee el w ch zi e di Zij mzalen cu ti ac pr e w u ie n de n le ul gewaagd, z ebouwd met G . n re va er g in m de ra ve als een uitgerust met en t ei it ar ul od m op g het oo ruimtes e z de en n n u k r, u tu ra gelikte appa om aan de n de or w t as ep g n aa ijk gemakkel afonds, pl e D . n oe ld vo te en k eisen van de vak astructuur in het gebouw waar veel van de infrn hier dan ook open, doorheen loopt, blijve ang. Bovendien komt voor makkelijke toeg t van buiten en biedt er veel natuurlijk lich nog een aangenaam de binnenplaats ook even moet nadenken. zicht voor wanneer je

Elk gebouw kent haar geheime gangen waarvan de gebruikers niks weten. Zo ook de nieuwe faculteit. We kregen hier een blik op het erg imposante aircosysteem, volledig geautomatiseerd om zo duurzaam mogelijk een aangenaam klimaat door het hele gebouw te kunnen garanderen.

Dankzij de vele "vingers" gebouw gaan opdelen is die het veel muuroppervlak en er bijzonder hoeveelheid natuurlicht dus een grote Geen verrassing dus, da beschikbaar. voor een aanzienlijk deelt het gebouw bestaat, zowel bij de bui uit glas in de wandelgangen. De tenmuren als alle vingers uiteindelijk grote hal, die zal ook vele klaslokalenmoet verbinden, alsmede kluisjes en stud huisvesten, eerruimten.

Hoewel de eerste fase van het gebouw grotendeels af is en de oplevering ook met rasse schreden nadert, zijn er nog zat kleine karweitjes om de bouwvakkers mee bezig te houden. Foto's en tekst door Leandros Talman, Master student Physics

30  ORIGIN #3

jaargang 11, maart 2016

MISCONCEPTIONS

Docent van het jaar 2015: Jeroen van Smeden

Universiteit Leiden 

AGENDA Elke dinsdag

This Week’s Discoveries Korte presentaties van onze eigen onderzoekers over hun recente ontdekkingen (12h30--3h15), gevolgd door een gezamenlijke lunch (13h15--33h45). Locatie: De Sitterzaal, Oortgebouw.

Ieder jaar worden tijdens de Nieuwjaarsreceptie verschillende prijzen uitgereikt. De titel ‘docent van het jaar’ ging dit keer naar Jeroen van

Elke donderdag

Science Club borrel

Smeden, docent bij de opleiding Biofarmaceutische Wetenschappen.

Verschillende verenigingen of onderzoeksafdelingen staan achter de bar om vanaf 16h00 een drankje met elkaar te drinken. Van harte aanbevolen! Jeroen van Smeden (links) ontvangt zijn prijs van vice-decaan Han de Winde (rechts) tijdens de Nieuwjaarsreceptie.

Vrijdag 18 maart

Lustrum Symposium ‘Science Matters’ De Faculteit nodigt alle studenten, stafleden en alumni uit voor dit bijzondere symposium. We onderzoeken de impact van ons fundamentele onderzoek op de samenleving. Voor meer informatie: leidenscience-200.nl. Vrijdag 15 april

Proefstuderen Vandaag komen honderden scholieren naar onze universiteit om een dagje mee te maken hoe het is om hier te studeren. Donderdag 19 mei

Science Quiz

Hoeveel weet jij van wetenschap, binnen en buiten je eigen vakgebied? Stel een team samen, geef je op voor de Science Quiz en maak kans op leuke prijzen! Deze activiteit wordt gezamenlijk georganiseerd door de studieverenigingen.

VOLGEND NUMMER Volgend nummer staan sekseverschillen tussen mannen en vrouwen centraal. Niet alleen bij mensen, maar ook bij dieren.

Elke opleidingscommissie mag een docent nomineren, met uitgebreide nominatie. Vervolgens buigt de jury, bestaande uit één student van elke studievereniging, zich over de nominaties om een winnaar uit te kiezen. Ze kijken daarbij naar drie criteria: didactische kwaliteiten, de relatie tussen onderwijs en recente ontwikkelingen in het vakgebied en de link tussen het eigen vak en aangrenzende vakgebieden. Jeroen van Smeden is als winnaar verkozen door zijn enthousiasme in het lesgeven, waardoor hij studenten goed bereikt. Zijn interactieve colleges stimuleren studenten om bij de les te blijven, en ook verwerkt hij kennis die hij opdoet in zijn eigen onderzoek in de colleges. Hierdoor zijn de lessen altijd up-to-date. Naast dat hij didactisch zeer sterk is, is Jeroen ook betrokken bij de studievereniging van Biofarmaceutische Wetenschappen. Hierdoor is hij onder studenten een erg populaire docent.

Verder waren genomineerd voor de prijs: Jarle Brinchmann (Sterrenkunde), Vincenzo Vitelli (Natuurkunde), Onno van Gaans (Wiskunde), Hendrik-Jan Hoogeboom (Informatica), Navraj Pannu (Life Science & Technology), Ludo Juurlink (Molecular Science & Technology en Chemistry), Michiel Hooykaas (Biologie) en Jeroen Guinée (Industrial Ecology).

COLOFON Oplage 5.700 Redactieadres Origin Magazine Einsteinweg 55 2333 CC Leiden [email protected] www.originmagazine.nl 071-5274538

Aan deze Origin werkten mee Dirk van Delft, Gerard van Westen. Redactie eindredactie

Marieke Vinkenoog hoofdredactie

Lisette Hemelaar

redactie

Lisette Hemelaar (HR), Marieke Vinkenoog (ER), Rembrandt Donkersloot, Joris Westerveld, Lotte de Vrijer, Dylan van Gerven, Annika Koumans, Marius Maurer, Leandros Talman, Eveline Kallenberd, Charlotte van ’t Westende, Sophie van der Hart ISSN 2352-0051

Productie UFB Universiteit Leiden Ontwerp en vormgeving Balyon, Rijnsburg Origin en al haar inhoud © Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Leiden. Alle rechten voorbehouden.

31

Heb j ij een profie en te l natu chnie ur k o f natuu e e n p r en g rofiel ezond Wil je heid? wete n hoe is om het na he t vwo bèta een studi e in L volge eiden n? te

Kom proef stude ervaa ren e r het n z elf! Vrijda

g 15

Biologie - Bio-Farmaceutische Wetenschappen Informatica - Informatica & Biologie Informatica & Economie - Life Science & Technology - Molecular Science & Technology Natuurkunde - Sterrenkunde - Wiskunde Meer informatie of je direct aanmelden: www.opendageninleiden.nl/wiskunde-ennatuurwetenschappen/

Bij ons leer je de wereld kennen

april