Kleuren zijn uit te drukken in de golflengte van het licht, toonhoogte is te omschrijven in frequentie. Maar hoe beschrijf je de fysieke eigenschappen van een geur? Onderzoekers van Google en geuronderzoeksinstituut Monell Chemical Senses Centre in de Verenigde Staten hebben een kaart ontwikkeld waarop de molecuulstructuur van een geurstof in relatie te zien is tot de perceptie van de geur. Ze presenteerden hun model vrijdag in het wetenschappelijke tijdschriftScience. Met de kaart zijn gelijkenissen tussen geuren te voorspellen en nieuwe geuren in kaart te brengen.
Geur vangen in een kaart is niet eenvoudig. Waar toonhoogte zeer gelijkmatig stijgt, is de relatie tussen de chemische structuurformule van een stof en perceptie van de geur grillig. Molecuulstructuren die op elkaar lijken, ruiken dikwijls totaal verschillend. Dat maakt veelgebruikte representaties van moleculen, die enkel nadruk leggen op gelijkenissen in de structuren, ontoereikend om geur in uit te drukken.
Neuraal netwerk
Om tot een nuttige weergave te komen hebben de onderzoekers een zogenoemd ‘message passing neural network’ gebruikt, een specifieke variant van een grafisch neuraal netwerk, een vorm van kunstmatige intelligentie. Hierbij krijgt elk molecuul zo veel mogelijk informatie mee, onder meer over het maximaal aantal bindingen dat het kan aangaan, de formele lading, in welke hoek bindingen staan en de aromaticiteit – dat zegt iets over de stabiliteit van aromatische verbindingen.
De crux van dit neurale netwerk is dat het nadruk legt op de geurspecifieke onderdelen, in plaats van een gelijk gewicht toe te kennen aan alle informatie over de structuur zoals eerder gebruikte vingerafdrukmethodes doen. Het model is getraind met 5.000 geuren, afkomstig uit bestaande geurdatabases waarin al labels aan de geuren zijn gehangen (zoals grassig, romig, etc).
In de 2D-kaart die uit het model rolt zijn relatieve afstanden van verschillende geuren tot elkaar te zien (twee moleculen die naar jasmijn ruiken liggen dichter bij elkaar dan een molecuul dat naar vlees ruikt), en is hiërarchie te onderscheiden (jasmijngeur en lavendel zijn subtypes van de bloemenfamilie).
Individuele geurervaring
Maar zijn met het model ook de geureigenschappen van nieuwe geuren te voorspellen? Daarvoor heeft het model het opgenomen tegen menselijke ‘neuzen’. Panels van getrainde mensen zijn de standaard voor geurcategorisering en hoewel elke individuele geurervaring verschilt, zijn groepsgemiddelden stabiel. Een betrouwbare instrumentele methode voor het meten van geurperceptie is er niet – daar moet deze kaart juist uitkomst in bieden.
Zowel het model als de menselijke neuzen moesten 400 dingen ruiken, en de stoffen omschrijven in een geurlexicon van 55 woorden. Met die 55 woorden kon breed en specifiek omschreven worden, zowel ‘fruitig’ als ‘appel’ zit erin, net als ‘aards’, ‘vanille’ en ‘medicinaal’.
Het model werkt vooral goed bij geuren als ‘knoflook’ en ‘vis’
Het model zat in 53 procent van de gevallen dichter bij het gemiddelde van de menselijke neuzen dan de mediaan van de individuele neuzen. Een ouder model, gebaseerd op de vingerafdrukmethode, kwam niet verder dan 41 procent. Het nieuwe model bleek vooral goed in het voorspellen van geuren waarvoor duidelijke aanwijzingen in de molecuulstructuur zitten (zwavelhoudend voor knoflook, aminen voor vis).
Het slechtst presteerde het voor het label ‘muskus’, dat ten minste vijf verschillende klassen van molecuulstructuren bevat, al wordt het model daar beter in na meer training met complexe structuren.
Er zijn meer verbeteringen mogelijk: geurervaringen in de echte wereld komen doorgaans voort uit meer dan één soort moleculen tegelijk. Daarom willen de onderzoekers hun model in de toekomst graag uitbreiden naar mengsels.
Er is genoeg werk voorhanden voor een model als dit. De onderzoekers stelden een lijst samen van 500.000 mogelijke geurstoffen die nog nooit zijn gesynthetiseerd en waarvan het model eenvoudig een geurindruk kan geven. Een mens zou voor 500.000 stoffen 70 jaar ruiken nodig hebben.
Het is het ultieme blijehondenbeeld: het extatische gekwispel als je thuiskomt, of als je de voerbak vult. Maar soms kwispelt je hond ook in andere situaties. Als hij iets graag wil, bijvoorbeeld. Of als hij zich onzeker of bedreigd voelt. Hoe zit dat?
Een ‘waarom’-vraag is altijd tricky: doel je op de oorzaak (‘waardoor’) of op het doel (‘waartoe’)? Bij diergedrag zijn er zelfs víér mogelijke invalshoeken, schreef bioloog en latere Nobelprijswinnaar Niko Tinbergen in 1963. Hoe werkt het gedrag, mechanistisch gezien? Hoe ontwikkelt het zich gedurende een leven? Waartoe dient het? En hoe is het geëvolueerd?
Er zijn veel dieren die kwispelen, bijvoorbeeld drinkende lammetjes, etende herten, geïrriteerde paarden en tevreden varkens. Kwispelkampioen zijn de hondachtigen. Vos, wolf en coyote: ze doen het allemaal. Maar de hoofdprijs gaat naar de hond.
Italiaanse biologen zetten in 2024 in Biology Letters bestaand kwispelonderzoek op een rijtje, volgens de systematiek van Tinbergen. Ten eerste het mechanisme. Het zijn vooral de kleine hersenen die het kwispelen aansturen. Die reguleren de motoriek, maar ook angst- en plezierreacties. Maar er gebeurt ook iets in de grote hersenen. Honden kwispelen namelijk asymmetrisch. Vaak is er een lichte afwijking naar rechts, aangestuurd vanuit de linkerhersenhelft. Dat gebeurt in reactie op iets positiefs. Ze kwispelen juist ietsje naar links in een onzekere of negatieve situatie, aangestuurd door de rechterhersenhelft. Hoe dat precies zit is niet bekend, maar duidelijk is wel dat honden die verschillende kwispels haarfijn kunnen onderscheiden, bij elkaar én bij robothonden. Ze vertonen bijvoorbeeld meer stress bij het zien van links- dan bij rechtskwispelaars.
Hondenpuppy’s beginnen met kwispelen als ze vier à vijf weken oud zijn, allereerst in reactie op iets fijns. Pas later wordt het genuanceerder. Wolvenpups daarentegen kwispelen bijna nooit. En volwassen honden kwispelen geleidelijk meer rechts dan links naarmate ze een persoon beter leren kennen.
Over de functie van het kwispelen zijn de conclusies niet eenduidig. Het gedrag dient in elk geval als sociaal signaal, naar honden of naar mensen. Een lage kwispel staat voor geruststelling, of goede bedoelingen. Als het hele achterlijf meebeweegt, duidt de lage kwispel op een lage status of volledige onderwerping. En een hoge kwispel duidt op opwinding, maar die kan zowel positief als negatief zijn. Voor ons blijft het vaak gissen.
Ten slotte de evolutie van het vele kwispelen. Vanaf circa 35.000 jaar geleden zijn mensen wolven gaan domesticeren. Dat heeft geleid tot de hondenkenmerken die we zo waarderen, zoals hun vriendelijkheid, werklust en ‘slimheid’. In tegenstelling tot wolven kunnen honden bijvoorbeeld een wijzende mensenvinger volgen. Het leidde ook tot uiterlijke kenmerken, zoals hangende oren, vlekken en een boller voorhoofd.
Waarschijnlijk is het vele kwispelen, net als de hangoren, ontstaan als bijeffect van de domesticatie, aldus de Italianen. Mensen hebben er niet bewust op geselecteerd, maar die eigenschappen blijken genetisch gelinkt aan gewenste gedragskenmerken (het ‘domesticatie-effect’). Ook de tamme zilvervossen uit het beroemde Russische domesticatie-experiment kwispelden veel, hoewel ze alleen waren geselecteerd op vriendelijkheid.
Maar, zo besluit het artikel in Biology Letters, misschien speelt daar wel iets doorheen. Het kwispelen appelleert aan onze menselijke voorkeur voor ritme en cyclische bewegingen. Die vinden we geruststellend. Misschien hebben we honden wel altijd onbewust als vriendelijker beoordeeld naarmate ze meer kwispelden, en woog dat mee in de fokselectie.
Dus wellicht luidt het antwoord op onze beginvraag óók wel: omdat mensen dat fijn vinden.
Sinagote leek me een echte levensgenieter. Al minstens tien jaar volgde ze voor het koud werd dezelfde route naar het zuiden. Een blauwe lijn toonde haar tocht op een landkaart: langs de Nederlandse en Belgische kust, dan even landen in Le Havre. „Na een korte stop vliegt ze verder”, klonk de voice-over, „en passeert ze de Unesco werelderfgoedlocatie van Mont Saint-Michel”.
Het scherm vulde zich met sprookjesachtige beelden van het Normandische getijdeneiland en de bijbehorende historische abdij. Als ze voorbij die toeristische trekpleister was, landde Sinagote in Séné – de gemeente waar ze naar vernoemd was. Daar deed ze zich tegoed aan brakwatersteurgarnalen. De meeste lepelaars vlogen nog een heleboel kilometers door naar Afrika: een lange, intenstieve tocht. Maar Sinagote niet. Sinagote overwinterde aan de Franse westkust.
De lepelaar in een roerige wereld (EO) was niet de meest enerverende documentaire denkbaar, maar bood wel een fijne, rustgevende afwisseling voor kijkers die woensdag even behoefte hadden aan iets anders dan Haagse debatten. Een gezonde afwisseling, zou ik ook wel durven zeggen. Er zit toch een grens aan het aantal keren dat je je premier kunt horen zeggen dat het meest recente kabinetsconflict „in de boezem van het kabinet is opgelost” voor je definitief doordraait (ik weet niet welke spindoctor die zin heeft bedacht, maar ik zou ’m gauw ontslaan).
Voor mij kwam die grens woensdag in een schrikbarend hoog tempo dichterbij, dus ik was erg dankbaar voor de lepelaars. En heel nieuwsgierig hoe zij hun roerige tijden doorkwamen, ook al zagen die er wat anders uit dan de onze. De witte vogels met hun kenmerkende lepelvormige snavels stierven in de jaren zeventig bijna uit „door vergiftiging met pesticiden, biotoopverlies en de jacht”. En dan waren er in Nederland ook nog eens steeds meer vossen om voor op te passen. Maar de Waddeneilanden bleken uiteindelijk een veilige broedplaats, en de lepelaar lepelde moedig voorwaarts. Uitsterven ligt inmiddels niet meer op de loer. Gelukkig maar, want daarom waren er nu veel mooie beelden beschikbaar van Sinagote die van haar welverdiende Franse vakantie genoot.
Scheuren
Wie na die beelden plaatsvervangend uitgerust op NPO 2 bleef hangen, werd even later door Nieuwsuur (NOS) weer met de neus op de eigen roerige tijden gedrukt. Toen Arjan Noorlander de weinig verrassende constatering deed dat „er toch scheuren beginnen te komen in het kabinet-Schoof” was ik al klaar om de tv uit te doen, maar het vervolg op die zin was toch wel frappant: „Waar je dat vooral aan merkt, is dat wij toch vrij makkelijk in gesprek kwamen met een flink aantal ministers vanuit het kabinet die wilden vertellen dat dat inderdaad het geval is.” Toch maar even blijven luisteren.
De politieke redactie had een rondgang gemaakt langs betrokkenen bij het kabinet en geanonimiseerde uitspraken van 25 bewindspersonen verzameld. Het leverde een item op vol quotes als „Ik was verbaasd dat ook bij BBB en PVV geen idee bestond hoe je politiek zaken voor elkaar moest krijgen”, „Femke pleegt obstructie”, „Schoof is geen natuurlijk leider” en „De sfeer is nu echt verzuurd”. En toch zat het kabinet er aan het eind van de dag nog steeds.
Het stak schril af bij wat ik eerder op de avond tussen de lepelaars had zien gebeuren. „Oek”, had Sinagote bij het naderen van de herfst tegen haar metgezellen gezegd, en dat betekende dat ze klaar was om te vertrekken. Het was een zacht geluidje, haar snavel ging er amper bij open, maar meer volume was er niet nodig om met de andere lepelaars te communiceren. Het overleg was snel gepleegd. Ze sloegen hun vleugels uit en zetten koers naar het zuiden. Als je een lepelaar bent voel je zelf ook wel aan wanneer het tijd is om te gaan.
Tuberculose, een ziekte die 19de eeuwse Europese dichters doodde, dacht schrijver John Green. En cowboys in het Wilde Westen. De hoofdpersoon in de videogame Red Dead Redemption 2 overlijdt aan tuberculose. Dat was ongeveer alles wat de Amerikaanse auteur van beroemde youngadultboeken zoals The Fault in Our Stars en Paper Towns over de ziekte wist. Tot hij in 2019, in het Lakka Government Hospital in Sierra Leone, een jongen ontmoet. Henry Reider.
Henry lijkt een jaar of negen, maar blijkt al zeventien te zijn. De jongen oogt opgewekt en energiek, maar is in werkelijkheid doodziek. Henry lijdt aan multiresistente tuberculose, een bacterieziekte die wordt veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis. De dokters in het ziekenhuis van het West-Afrikaanse land vrezen voor zijn leven.
Green voelt ongemak. „Ik was in Sierra Leone om een groot bedrag te schenken aan organisaties die zich daar inzetten voor de gezondheid van kinderen en moeders, en toch had ik geen idee dat tuberculose nog steeds de meest dodelijke infectieziekte ter wereld is”, zegt Green via een videoverbinding vanuit zijn woonplaats Indianapolis. „Toen ik Henry ontmoette, wist ik dat ik zijn verhaal moest vertellen.”
Wat zegt dat, dat u zo weinig over tbc wist?
„Dat we de ziekte in het rijke Westen praktisch onzichtbaar hebben gemaakt. Nog steeds krijgen in de Verenigde Staten zo’n 10.000 patiënten per jaar tuberculose, het is een infectieziekte die zich door de lucht verspreidt. Iedereen kan het krijgen. Sterker nog: een kwart tot een derde van de wereldbevolking raakt geïnfecteerd met tbc. Gelukkig hebben we de medicijnen en diagnostische apparatuur ontwikkeld om de ziekte op te sporen en effectief te behandelen. Het probleem is alleen, en dat ontdekte ik in Sierra Leone: we hebben die middelen niet eerlijk over de wereld verdeeld.”
Wanneer realiseerde u zich dat tuberculose ook een ongelijkheidskwestie is?
„Zodra ik mijn voet over de drempel van het Lakka Government Hospital zette. In mijn studententijd heb ik als aalmoezenier in verschillende kinderziekenhuizen gewerkt. Ik heb veel ellende gezien, maar ik zag nergens zulke zieke mensen als in Sierra Leone. Daar leerde ik dat tbc vooral vat krijgt op mensen met een zwak immuunsysteem door andere onderliggende problemen, zoals ondervoeding of onbehandelde hiv of aids.
„Van alle tbc-patiënten wereldwijd is de helft ondervoed. De Oegandese arts Peter Mugyenyi zei in 2000 in een voordracht over de onwil van het rijke Westen om de wereldwijde toegang tot hiv-medicatie te verbeteren ‘de medicijnen zijn waar de ziekte niet is, en de ziekte is waar de medicijnen niet zijn’. Precies hetzelfde geldt voor tbc. De ziektelast volgt het pad van onrecht en ongelijkheid dat wij ervoor hebben uitgestippeld.”
Henry lijdt aan multiresistente tuberculose. Zijn bacteriestam is resistent tegen de meest krachtige medicijnen tegen de ziekte. Door een gebrek aan testmogelijkheden in zijn land weet Henry dat lange tijd niet en wordt hij steeds zieker. Eenmaal in het Lakka Government Hospital, waar die resistentie wordt vastgesteld, is hij zijn leven nog steeds niet zeker.
In plaats van een goedwerkend middel tegen resistente tbc, bedaquiline, krijgt Henry een cocktail van medicijnen met nare bijwerkingen, die bovendien nauwelijks aanslaan. Waarom kreeg Henry die bedaquiline niet, vraagt Green zich af.
De ontmoeting met Henry gaf Green „een doel in zijn leven”. De auteur heeft lang geworsteld met wat hij ziet als de morele verantwoordelijkheid die bij zijn naamsbekendheid hoort: als Green iets zegt, dan luisteren miljoenen mensen. „Die megafoon komt met mijn werk, en ik houd van mijn werk. Nu heb ik iets zinvols gevonden om die megafoon voor in te zetten.” Samen met tbc-activisten wereldwijd vroeg hij aandacht voor tuberculosehulp in lage- en middeninkomenslanden.
Ik heb met eigen ogen gezien wat er kan gebeuren als activisten zich lang genoeg inzetten voor een betere wereld
En niet zonder succes. Het Amerikaanse conglomeraat Danaher verlaagde na aanhoudende druk van activisten de prijs voor een van zijn tbc-testen tot de kostprijs. Zonder zulke testen kunnen tbc-patiënten alleen gediagnosticeerd worden door hun speeksel onder de microscoop te bestuderen, een onnauwkeurige methode.
En farmaceut Johnson & Johnson zag af van de verlenging van het patent op bedaquiline. Het middel zou voor 130 Amerikaanse dollar per behandeling van zes maanden geproduceerd kunnen worden, maar Johnson & Johnson vroeg tot voor kort het dubbele. Green zette zijn naamsbekendheid in om de druk op het bedrijf op te voeren. In een bericht op Instagram verweet de auteur Johnson & Johnson zes miljoen mensen toegang tot het middel te onthouden, wat zou leiden tot „een stijging van het aantal resistente tbc-gevallen en honderdduizenden onnodige doden.”
Daarna deed Greens trouwe online fanschare, die hij zijn „nerdfighters” noemt, de rest. Onder de hashtag #patientsnotpatents verspreidden zij Greens boodschap. Wat tbc-activisten al jaren probeerden, lukte dankzij de megafoon van Green. De farmaceut zwichtte en beloofde het middel tegen de kostprijs te zullen ontwikkelen voor lage- en middeninkomenslanden. Het aantal patiënten dat daardoor in aanmerking komt voor het middel werd in een klap verdubbeld.
U schrijft in uw boek: het farmaceutische model moet op de schop.
„Het is nu lucratiever om een middel te ontwikkelen dat je wimpers sneller laat groeien, dan een middel tegen tbc. Behandelingen die nare ziektes de wereld uit helpen zouden prioriteit moeten krijgen boven de middelen die de rijken zich kunnen veroorloven.”
Uw boek gaat specifiek over tuberculose. Waarom?
„Opvallend aan tbc is dat het de meest dodelijke en oudste infectieziekte is die we kennen. Tuberculose heeft een enorme rol gespeeld in de geschiedenis van de mens, óók in het rijke Westen. In de 19de eeuw was tbc in Europa en de Verenigde Staten zo alomtegenwoordig, en trof het zoveel beroemde dichters, denkers en componisten, dat tbc werd beschreven als ‘de plaag van de witte man’, en ‘de ziekte van het meesterras, niet van het slavenras’, tegenwoordig ondenkbare beschrijvingen voor hoe artsen in de 19de eeuw de ziekte zagen.
„Het typische uiterlijk van iemand met tbc – bleek met rode blosjes en ingevallen ogen – werd nastrevenswaardig, een schoonheidsideaal voor vrouwen. Zij deden belladonna op hun oogleden en rode verf op hun lippen en wangen om er ‘consumptive chic’ uit te zien, naar de Engelse bijnaam van de ziekte, consumption.
„Dat veranderde in 1882, toen Robert Koch de bacterie ontdekte die tbc veroorzaakt. Juist de afwezigheid van tbc werd een teken van witte suprematie.
„Nog steeds leven grote delen van de wereld met die nalatenschap en maakt de ziekte zo’n anderhalf miljoen slachtoffers per jaar. Tuberculose is ook het verhaal van een wereld waarin we kíezen te leven. Dat verhaal wil ik vertellen.”
Tbc de wereld uit helpen is niet alleen een geldkwestie. U wilt de mensen in de westerse wereld ook in beweging krijgen voor deze zaak.
„Ja, want ik heb met eigen ogen gezien wat er kan gebeuren als activisten zich lang genoeg inzetten voor een betere wereld. Ik zag het bij hiv, bij malaria, bij tbc. De grootste uitdaging is wat ik het empathiegat noem. Als lijden dichtbij is, zijn we enorm genereus en compassievol, maar speelt het verder weg, dan worden we monsters. Voor een wereld waarin de pijn van iedereen even zwaar telt, moeten we ons leren vereenzelvigen met de pijn van mensen ver weg. We lossen problemen pas op als we die zien.”
Is dat realistisch, denkt u, dat empathiegat dichten?
„Het is ongelooflijk moeilijk. Ik loop dagelijks tegen de grenzen van mijn eigen empathie aan. Ik stuit op verhalen die ik niet écht tot me wil laten doordringen, omdat het mij persoonlijk stress oplevert.”
U kunt ook niet iedereen redden.
„Nee, maar wat betreft tuberculose is dit boek pas het eerste hoofdstuk, de lancering van een veel groter project.”
Heeft u al ideeën?
„Het meest urgent is de crisis die zich nú onder onze ogen afspeelt. De Verenigde Staten zijn lange tijd koploper geweest in de wereldwijde strijd tegen tbc, maar de regering-Trump wil bijna alle financiering voor tbc-hulp intrekken. Naar schatting zullen jaarlijks niet tien maar dertien miljoen mensen tbc oplopen en honderdduizenden mensen sterven als direct gevolg van deze beleidsmaatregel. Dat is ontmoedigend en vreselijk pijnlijk. Het is mijn prioriteit om te zorgen dat onze regering de ontwikkelingshulp voor tuberculose zo snel mogelijk weer opstart.”
De progressie van de afgelopen decennia komt nu tot stilstand, of brokkelt zelfs weer af
Bent u optimistisch?
„In het jaar dat ik afstudeerde, overleden per jaar twaalf miljoen kinderen al voordat ze vijf jaar oud waren. Afgelopen jaar waren dat minder dan vijf miljoen kinderen. Dat zijn geen cijfers die de voorpagina’s halen, maar ik vind dat wel de meest indrukwekkende prestatie die wij als mensen ooit hebben bereikt. In het geval van tbc hebben activisten tientallen jaren gevochten voor kleine verbeteringen, met resultaat. Het aantal tbc-sterfgevallen is de afgelopen 25 jaar met de helft afgenomen. In dat opzicht ben ik erg optimistisch.
„Maar vooruitgang is fragiel, en zeker niet vanzelfsprekend. De progressie van de afgelopen decennia komt nu tot stilstand, of brokkelt zelfs weer af. Ik heb het vermogen van mensen om dingen op te bouwen met eigen ogen gezien. Maar de afgelopen maanden heb ik ook gezien hoe snel mensen dat eigenhandig weer kunnen afbreken.”
Wat zegt het over de westerse wereld, dat we die progressie zo makkelijk weer inleveren?
„Ik ben er nog niet over uit wat er allemaal gebeurt. Ik begrijp het gewoon niet en ik ben verbijsterd. En het is ook niet zonder risico. Voor honderdduizenden mensen wereldwijd wordt nu hun tbc-behandeling onderbroken omdat de VS hun steun intrekken. Daardoor zal er meer resistente tbc circuleren. Dat is niet alleen een bedreiging voor arme landen, maar voor de hele mensheid.
„Maar ik vind het vooral onze morele verantwoordelijkheid om ons in te blijven zetten voor tbc in armere landen. In het westen profiteren we nog steeds van het kolonialisme dat ons hier rijkdom en welvaart heeft gebracht, over de ruggen van de landen die we hebben uitgebuit. Kijk naar Nederland: jullie voormalige kolonie Indonesië staat in de topvijf van landen met de meeste tbc-patiënten ter wereld. We zijn niet voorbij de geschiedenis, we zitten er nog middenin.”
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data104892838-f9dcc5.jpg)
