Wetenschap Vandaag | BNR

Een record is het: 1268 meter. Zo diep hebben onderzoekers de aardmantel in geboord voor een bodemmonster. Dit deden ze in de Mid-Atlantische Rug, een grotendeels onder water liggende bergketen in de Atlantische Oceaan. Het levert gedetailleerde data op over de samenstelling van de mantel en daarmee vertelt het ook iets over het ontstaan van leven op aarde. Veel van wat we weten over het binnenste van de aarde, weten we dankzij rotsen en stenen die van de oceaanbodem zijn gehaald. Maar daaraan valt nog een heleboel niet af te lezen, alleen al door alle extreme invloeden in de diepe oceaan die de van invloed kunnen zijn op de samenstelling. Welke mineralen er op welke plek in de mantel zitten bijvoorbeeld, wat de samenstelling zegt over processen in die mantel, dat soort dingen kun je daaraan niet goed zien. Dat lukt beter als je een holle boor de bodem in krijgt, waarmee je vervolgens een sample van alle lagen door de tijd heen kunt verzamelen. Maar makkelijk is dit niet gebleken. Er worden al tientallen jaren pogingen gedaan. In 2023 lukte het om dieper te boren dan eerder was gelukt en nu zijn ze druk met het bestuderen van de samples. Wat ze al kunnen zien is onverwacht. Veel minder van het mineraal pyroxeen en veel meer magnesium. Dat vertelt ze dat er veel meer smelt plaatsvindt dan voorspelt is op basis van eerder onderzoek. Dat smelten gebeurt als de mantel van de diepere aarde omhoog beweegt richting het oppervlak. En beter begrijpen hoe deze processen werken zegt weer iets over vulkanisme en hoe bijvoorbeeld vulkanen op de oceaanbodem gevoed worden van binnenuit. Wat ze ook konden zien was hoe het mineraal olivijn reageert met zeewater. Een proces waaruit belangrijke moleculen ontstaan die nodig zijn voor leven. Het vermoeden is dat dit proces een belangrijke rol heeft gespeeld bij het ontstaan van dat leven. Ongetwijfeld levert het onderzoek nog meer interessante vondsten op. En daarna is het wachten op de volgende geslaagde boorpoging. Want van hoe meer plekken we deze gegevens hebben, hoe beter we weten hoe het allemaal begon. Lees hier meer over het onderzoek: Record-breaking recovery of rocks that originated in Earth’s mantle could reveal secrets of planet’s historySee omnystudio.com/listener for privacy information.

Eigenlijk wilden ze weten hoe algen in water hun complexe visdodende giftige stofjes aanmaken, maar wat ze ontdekten was het grootste eiwit ooit gevonden in de biologie. De onderzoekers, die zelf nogal verrast waren door deze Mount Everest onder de eiwitten, gaven het de naam PKZILLA-1. De vorige recordhouder, titine, is een eiwit dat wordt gevonden in ons eigen spieren. Titine is al zo'n 90 keer groter dan een gemiddeld eiwit. En dit nieuwe eiwit is weer 25 procent groter dan titine. Niet alleen de grootte van het eiwit is indrukwekkend. Ook de functie is interessant. Het speelt een belangrijke rol bij de productie van giftige stoffen in de algen. De manier waarop in dit proces stofjes in elkaar worden gezet is uniek. En dat is mogelijk een tactiek die ook gebruikt kan worden voor het ontwikkelen van nieuwe medicijnen en materialen. Nu ook de genen achter dit mechanisme zijn bestudeerd geeft dat onderzoekers ook houvast in het ontwikkelen van betere manieren om problematische algengroei in water te monitoren. De genen detecteren in plaats van de gifstoffen zou het misschien mogelijk maken om gevaarlijke groei op te merken nog voor er problemen ontstaan. Nu ze dit is gelukt voor één algensoort, hopen ze hetzelfde te kunnen doen voor andere soorten. Als die betere detectie van giftige algengroei lukt, hopen ze dat dit flink wat sterfgevallen onder mens en dier kan schelen in de toekomst. Lees hier meer over het onderzoek: Largest protein yet discovered builds algal toxinsSee omnystudio.com/listener for privacy information.

Je hebt planten met doorns en planten met prikkels. Een doorn is een soort aangepast takje van de plant, maar dan met een scherp puntje. Een prikkel is een soort uitgroeisel van de huid van de plant, kort en puntig, met een haarachtig uiteinde. En dat laatste is wat rozen hebben: prikkels, geen doorns.   Nou hebben planten prikkels om verschillende redenen. Het kan een verdedigingsmechanisme zijn tegen planteters of andere plantensoorten, maar ze kunnen ook gebruikt worden om water in op te slaan, of ze helpen de plant grip te krijgen bij het klimmen.  Prikkels hebben zich in soorten ontwikkeld die slechts verre, of zelfs geen familie van elkaar zijn. Dat noem je convergente evolutie. Het ontstaan van dezelfde functie bij verschillende, niet-verwante groepen. Denk aan vleugels bij verschillende soorten vogels, maar ook vleermuizen en vliegende eekhoorns.   Hoe zit dat precies bij prikkelplanten? Zit daar misschien eenzelfde genetisch mechanisme achter? En stel je wilt planten kweken zonder prikkels, kun je die kennis daar dan voor gebruiken?   In de afgelopen 400 miljoen jaar zijn in verschillende soorten zowel prikkels ontstaan als weer verdwenen. En het proces erachter is vergelijkbaar, blijkt nu uit een uitgebreid genetisch onderzoek in de familie van de aubergine, aardappel en tomaat.   Een gen-familie genaamd LONELY GUY fungeert in veel soorten als een soort manager voor de prikkelige eigenschap. Dit is waarmee de prikkels aan en uit zijn gezet, als het ware, in verschillende soorten in een tijdsspanne van miljoenen jaren.   Dat is dus niet alleen belangrijke kennis voor kwekers, het laat ook zien hoe convergente evolutie kan werken. Geen oervoorouder van waaruit alle soorten met prikkels zijn ontstaan, maar een oeroud genetisch mechanisme. Lees hier meer over het onderzoek: Scientists traced roses’ thorny origins and solved a 400 million-year-old mysterySee omnystudio.com/listener for privacy information.

Onderzoekers van de Radboud Universiteit hebben bestudeerd hoe we mentale inspanning ervaren. Ze zagen dat zelfs als mensen zich vrijwillig op denkwerk storten, ze hard nadenken nog steeds onprettig vinden.   We ervaren iets vergelijkbaars wanneer we fysiek werk moeten verrichten. Evolutionair gezien is het zo dat onnodige inspanning zo veel mogelijk beperkt moet worden. Dat we moeite hebben met onszelf aanzetten tot sporten is dan ook niet zo gek. Maar hoe dat zit met mentale inspanning wisten we nog een stuk minder goed.   In dit onderzoek werd data van mensen uit verschillende landen en uit verschillende beroepsgroepen bestudeerd. Er werd gekeken in hoeverre deze mensen irritatie en frustratie ervaarden tijdens het doen van cognitieve taken.   In alle gevallen bleek de mentale inspanning negatieve gevoelens op te roepen. Ook als veel nadenken onderdeel was van iemands opleiding of werk. Voor iedereen lijkt nadenken vervelend.   Maar hoe zit het dan met puzzels? Sudoku's? En quizzen? Dat doen toch echt een heleboel mensen voor hun plezier. Nou, dat doen we vooral vanwege de beloning, zegt één van de onderzoekers. Het is niet het nadenken zelf, maar het succes dat daarmee behaald wordt, waar we in dat geval blij van worden.   En dat is weer allemaal kennis waar ontwikkelaars van bijvoorbeeld onderwijsmateriaal of nieuwe software meer mee zouden kunnen doen. Hoe zorg je daar voor die beloning?  Iets als kunstmatige intelligentie kan in sommige gevallen dat denkwerk van ons overnemen. Maar ja, dan ervaren we ook niet dat fijne gevoel, wanneer we zelf iets hebben opgelost. Ergens hard voor werken, geeft de taak ook meer betekenis. Dat geldt dus voor zowel fysieke als mentale inspanning.  En vergeet ook niet dat je hersenen en je spieren aan het werk zetten van invloed kan zijn op hoe goed je in je vel zit en hoe gezond je ouder wordt. Dus prettig of niet, het is de moeite in veel gevallen toch echt wel waard. Ook al is een deel van die beloning er eentje van de langere termijn. Lees hier meer over het onderzoek: Hard nadenken ‘doet pijn’See omnystudio.com/listener for privacy information.

We weten dat kunstmatig licht in steden rommelt met veel biologische processen. Maar nu zeggen wetenschappers een effect te hebben gevonden dat je misschien iets minder snel zou verwachten. Straatlichten die de hele nacht aanstaan, maken de blaadjes aan bomen zo sterk, dat insecten ze niet meer kunnen opeten.   Hoe sterker het blad, hoe minder sporen van bladetende insecten, zagen ze aan de ongeveer 5500 blaadjes van twee soorten bomen die ze op verschillende locaties verzamelden en vergeleken.  Waarom de blaadjes dit laten zien is nog niet helemaal duidelijk. Mogelijk zorgt het kunstmatige licht voor langere periodes van fotosynthese. Wat uiteindelijk leidt tot de andere structuur.  Wel moet nog worden bestudeerd of het echt de sterkte van de blaadjes is die ervoor zorgt dat de insecten er minder van eten. Daar lijkt het wel op, maar het kunstmatige licht zelf heeft waarschijnlijk ook een effect. Meer licht, beter zichtbaar voor vijanden, immers. Ook dat kan het gedrag van insecten beïnvloeden.  Maar aangezien het wel duidelijk is dat de sterkte van en voedingsstoffen in bladeren, zeker een rol speelt in ecosystemen, is dit effect van kunstmatig licht belangrijk om verder uit te zoeken, menen deze wetenschappers.   We weten nog ontzettend weinig over het effect van verstedelijking op insecten, voegen ze daaraan toe. Hoog tijd om daar wat aan te veranderen.   Lees hier meer over het onderzoek: Streetlights running all night makes leaves so tough that insects can’t eat them, threatening the food chainSee omnystudio.com/listener for privacy information.

Een groep wetenschappers zegt bewijs te hebben gevonden voor het veel eerder voorkomen van complexe levensvormen op aarde dan werd gedacht. Dat bewijs zouden ze gevonden hebben diep in rotsformaties in Gabon, Afrika. Daar zouden ze de 2,1 miljard jaar oude condities voor en sporen van dierlijk leven hebben ontdekt. De organismen die daar dan zouden hebben geleefd, zaten wel vast in een binnenzee op een eiland en verspreiden zich niet over de rest van de wereld. Uiteindelijk stierven ze weer uit. Wat het een soort eerste poging tot het ontstaan van complexe levensvormen zou maken. Niet alle wetenschappers zijn het eens met deze theorie. De meesten geloven nog steeds dat dierlijk leven ‘pas’ 635 miljoen jaar geleden ontstond. Ook is er nog steeds discussie over of het nou wel of niet om fossielen gaat, die daar in Afrika zijn gevonden. Maar de onderzoekers zeggen dat ze naast die vermeende fossielen in de rotsformatie ook sporen van nutriënten als zuurstof en fosfor hebben gevonden en dat dit het idee ondersteunt dat hier toch echt levensvormen als eencelligen schimmelachtigen zaten. Dat die nutriënten er mogelijk zo vroeg al hebben gezeten, dat geloven ook andere wetenschappers wel, maar zij vinden dat dit nog onvoldoende bewijs is voor leven. Al is de chemische samenstelling van de rotsen wel opmerkelijk voor die periode in de geschiedenis van de aarde. Het laatste woord is hier dus waarschijnlijk nog niet over gezegd, maar bewezen wordt de theorie dus nog niet geacht. Lees hier meer over het onderzoek: Complex life on Earth may be much older than thoughtSee omnystudio.com/listener for privacy information.

Grote moleculen, met daarin duizenden atomen, worden ook wel macromoleculen genoemd. DNA valt hieronder, maar ook eiwitten bijvoorbeeld. Op aarde zijn organische macromoleculen essentieel voor leven. Nou gaan planeetonderzoekers ervan uit dat deze moleculen vanuit chondrieten op planeten terechtkomen. Dat zijn oeroude meteorieten van samengeklonterde kiezels. Maar ja: hoe komen die moleculen daar dan weer terecht? Waar ontstaan ze? Een internationaal team van wetenschappers onder Nederlandse leiding heeft nu een verklaring gevonden. Ze combineerden in een model twee processen die al in het echt zijn waargenomen. Het eerste is dat er in de stofschijf rond een jonge ster, gebieden zijn waar stof en ijs zich ophoopt. Dit noemen ze ook wel een stofval. Het tweede verschijnsel draait om zware bestraling, bijvoorbeeld door sterlicht. Dankzij onderzoek in het lab weten we al dat er in eenvoudige ijsmengsels door die bestraling zeer complexe moleculen van honderden atomen kunnen ontstaan. Stel nou dat er stofvallen zijn die te maken krijgen met gigantisch veel straling, zouden daardoor dan misschien organische macromoleculen van duizenden atomen kunnen ontstaan? Dat is precies wat er uit het nieuwe model kwam. Bij de juiste omstandigheden kunnen in korte tijd – enkele tientallen jaren – op deze manier macromoleculen ontstaan. Nu willen de onderzoekers nog gaan kijken hoe verschillende soorten stofvallen reageren op straling en bewegende stofstromen. Om zo meer te kunnen zeggen over de kans op leven rond verschillende soorten exoplaneten en sterren. Lees hier meer over het onderzoek: Sterrenkundigen verklaren hoe organische macromoleculen worden gevormdSee omnystudio.com/listener for privacy information.

Onderzoekers hebben een piepklein eencellig organisme en de alg die dit organisme als host gebruikt bestudeerd. Deze symbiose tussen de twee soorten vind je in zoetwater wereldwijd. Het levert bescherming op voor de alg en een makkelijke uitwisseling van voedingsstoffen voor beiden. Maar nu zagen wetenschappers dat wanneer ze het water met 5 graden opwarmden, deze relatie op termijn verstoord raakt. Zowel de fotosynthese - het produceren van energie - als het gebruik van die energie om te groeien stopten volledig. Zonder bruikbare energie voor de host is de symbiose weg en wordt de alg eigenlijk een parasiet. Nou zijn er heel veel van dit soort samenwerkingen in de natuur. Veel ervan zijn enorm belangrijk voor ecosystemen. Zo ontstaat de helft van alle fotosynthese in water dankzij dit soort relaties. Om maar even aan te geven wat de impact zou zijn, als die samenwerking zou stoppen. Iets wat nu al te zien is in verblekende koraalriffen. Hopelijk kunnen beide soorten in dit soort samenwerkingen zich nog enigszins aanpassen aan de veranderende omstandigheden. Maar of ze dat snel genoeg kunnen is nog maar de vraag. De twee bestudeerde organismen lukte het wel om hun temperatuur aan te passen naar een geschikte temperatuur voor voortplanting, maar zelfs als meerdere generaties werden bestudeerd vonden ze helaas geen bewijs dat ze ook hun relatie konden herstellen. Lees hier meer over het onderzoek: Warming stops tiny organisms working togetherSee omnystudio.com/listener for privacy information.

Onderzoekers hebben de microscopische structuur van sommige iconische bomen in de botanische collectie van de universiteit van Cambridge bestudeerd en ontdekten zo een geheel nieuw soort hout. Het gaat om het hout van de Liriodendron, familie van de Magnolia, ook wel de Tulpenboom genoemd. De boom kan wel 30 meter hoog worden en blijkt qua celstructuur niet binnen de hardhoutfamilie, maar ook niet bij de zachthoutsoorten te passen. Die celstructuur brachten ze in beeld met een geavanceerde microscopie-techniek, waarmee op nanoschaal naar de opbouw van de secundaire celwand gekeken kon worden in de natuurlijke gehydrateerde staat. Die tweede celwand is verantwoordelijk voor de mechanische sterkte van de cel. De twee nog bestaande soorten van de tulpenboom bleken veel grotere vezels te hebben in deze cellaag dan hun hardhout verwanten. Tulpenbomen groeien snel en zijn zeer effectief in het opslaan van CO2. Die grotere vezels zouden weleens verantwoordelijk kunnen zijn voor die snelle groei en die efficiënte opslag. Er worden om al velden met tulpenbomen aangelegd. Als een soort CO2-opslag plantages. Je zou dus kunnen zeggen dat we dit al wel een beetje wisten. Maar dan nog is het belangrijk om te snappen waarom deze bomen hier zo goed in zijn. En dat weten we dankzij dit onderzoek weer wat beter. Lees hier meer over het onderzoek: Scientists discover entirely new wood type that could be highly efficient at carbon storageSee omnystudio.com/listener for privacy information.

Zwavel is essentieel voor alles wat leeft. Het is ook één van de chemische elementen waar DNA uit op is gebouwd. Je vindt het dus op onze planeet, maar ook in gaswolken waaruit planeten ontstaan. Alleen op het moment dat die gaswolken samentrekken om planeten en sterren te vormen, is de meeste zwavel al niet meer te detecteren met een telescoop.  Daar missen we dus een stukje kennis. Hoe komt zwavel vanuit zo'n wolk op een planeet terecht? En in welke vorm? Van alle zwavel in de kosmos weten we van slechts 1 procent waar het zich bevindt. Dat kleine beetje wordt meestal gezien in moleculen, zoals zwaveldioxide of waterstofsulfide. Maar waar is de rest?  Onderzoekers van HFML-FELIX bij de Radboud Universiteit zagen dankzij simulaties van chemische reacties in planeet- en stervormende gaswolken al dat er ketens en ringen van zwavel kunnen vormen. Bijvoorbeeld de ringvormige zwavelmolecule S8. Maar kan deze vorm van zwavel overleven in het heelal en zo terecht komen op jonge planeten? Om die vraag te beantwoorden, moet je dit soort moleculen eerst kunnen detecteren in zo'n gaswolk.   En daar zijn we nu dichterbij. Met behulp van de FELIX-infraroodlaser hebben de wetenschappers voor het eerst de kosmische vingerafdruk vastgelegd van de stabielste (maar nog steeds kwetsbare) zwavelmolecuul S8, en van verschillende kleinere zwavelmoleculen. Hiermee kan de James Webb Space Telescope nu gerichter gaan zoeken naar deze moleculen.  Lees hier meer over het onderzoek: Kosmische vingerafdrukken van zwavelringen gevondenSee omnystudio.com/listener for privacy information.