Vragen over evolutie

Na afloop van mijn lezing op 22 oktober 2009 in Gorredijk, over Darwin en zijn evolutietheorie, kreeg ik een brief in handen gedrukt met vragen en opmerkingen van Kees Stuurman. (Kees Stuurman is oud bestuurslid van onze vereniging en erelid. Red.) Of ik die even kon beantwoorden. Ik zal mijn best doen.


Net als bij het begin van de lezing zal ik mijzelf even introduceren. Dan weet u uit welke hoek mijn antwoorden waaien. Ik ben Peter Koomen, in het dagelijks leven conservator van het Natuurmuseum Fryslân in Leeuwarden. Ik ben afgestudeerd bioloog. De hele biologie draait vandaag de dag om evolutie. Een heleboel wonderbaarlijke zaken en opmerkelijke verschijnselen in de biologie zijn met de evolutietheorie in de hand goed te verklaren. Ondanks dat de evolutietheorie zonder tijdmachine lastig bewezen kan worden, zijn er voor biologen zo overstelpend veel aanwijzingen voor evolutie en sporen van evolutie te vinden, dat ze het buitengewoon wonderbaarlijk en opmerkelijk vinden als iemand wil blijven volhouden dat het slechts een theorie is die eigenlijk zo de prullenbak in kan. Zelf heb ik mij dan ook nog eens gespecialiseerd in systematische dierkunde. Dat is de richting in de biologie die zich bezig houdt met het in kaart brengen en het verklaren van de biodiversiteit om ons heen: ontdekken en beschrijven van nieuwe soorten, indelen van die soorten in hogere categorieën, verspreidingspatronen onderzoeken en verklaringen zoeken voor die verspreidingspatronen. Daarbij speelt de evolutietheorie een belangrijke rol. Als je de evolutie van een groep dieren kunt reconstrueren en er een stamboom van kunt maken, kun je gemakkelijk bepalen welke dieren bij eenzelfde categorie ondergebracht moeten worden, nl. alle stamboomtakken die op een bepaald punt bij elkaar komen. Als je de splitsingen in de stamboom ook nog kunt relateren aan geologische gebeurtenissen die in het verleden hebben plaats gevonden (bijvoorbeeld botsende aardplaten, gebergtevorming, ijstijden), heb je een stukje biodiversiteit grondig in kaart gebracht en mag je door naar de volgende vraag. Ik hou mij zelf bij wijze van hobby vooral bezig met spinnen van Borneo. De diversiteit is daar zo overweldigend dat ik niet weet of ik ooit nog aan een volgende vraag toe kom. Terug naar de vragen van Stuurman.

 

Met belangstelling las ik het artikel 'Darwin en zijn kijk op de Evolutie' [Geaflecht 2009-3, geschreven door Hans Baron]. Al lezend kwamen er vele vragen in mij op. Een aantal worden hier genoemd.


Waardoor wordt de soort bepaald? Met andere woorden: hoe luidt de definitie van het begrip 'soort'.


Om met het laatste deel van de vraag te beginnen: een goede vraag, want er zijn verschillende definities in omloop. Iedereen heeft wel een vaag begrip van wat ongeveer een soort is. Vanaf de kleutertijd leren we dat er verschillende soorten dieren zijn, met elk hun eigen kenmerken, waaronder geluiden: hond (woef), kat (miauw), koe (boe) etc. Ondanks dat honden er behoorlijk verschillend uit kunnen zien, en katten ook, kunnen we al snel honden en katten van elkaar onderscheiden. We zien en horen verschillende dieren, delen ze in ons hoofd op in categorieën en plakken daar etiketten op: we hebben te maken met de soort 'hond' en de soort 'kat' uit de categorie 'dieren'. Deze soorten vermengen niet, want honden en katten paren niet en brengen geen levensvatbare nakomelingen voort. Dit is ongeveer de essentie van het zg. biologische soortsbegrip: een soort is een groep van dieren (populatie) die onder natuurlijke omstandigheden onderling wél paart en vruchtbare nakomelingen voortbrengt, maar die niet kruist en/of geen vruchtbare nakomelingen voortbrengt met andere groepen dieren. Met andere woorden: het gaat om een groep dieren die genetisch geïsoleerd is ten opzichte van andere groepen dieren, daardoor vaak andere erfelijke eigenschappen heeft en er (dus) vaak ook anders uitziet. Bij honden en katten zijn de verschillen nog tamelijk evident, maar diersystematici hebben te maken met enorme hoeveelheden soorten kleine insecten, slakken, spinnen, etc., die veel op elkaar kunnen lijken en waarvan lang niet altijd duidelijk is of ze het in de natuur al dan niet met elkaar doen. Ze gaan er dan vanuit dat als een groep dieren een bepaalde combinatie van kenmerken gemeen heeft die niet bij andere groepen dieren voorkomt (= blijkbaar genetisch geïsoleerd), en er ook geen tussenvormen van die kenmerken worden aangetroffen (= blijkbaar geen kruisingen), de groep als een soort beschouwd moet worden en dus een aparte soortnaam verdient. Die kenmerken kunnen betrekking hebben op het uiterlijk (kleur, vorm, beharing, stekels, ribbels), maar ook op het DNA (mutaties, aantal aanwezige kopieën van een bepaald stuk DNA). Er zijn twijfelgevallen waarbij er duidelijk twee hoofdvormen van een bepaald soort dier zijn te onderscheiden, maar toch is er af en toe een tussenvorm te vinden. Als Darwin gelijk heeft, is dat niet zo gek: we hebben dan de natuur betrapt op een soortvorming die nog niet helemaal klaar is. Leden van de twee hoofdvormen hebben blijkbaar niet zo'n behoefte meer met elkaar te paren, maar doen dat blijkbaar soms toch wel. Of we de hoofdvormen dan soorten, ondersoorten of rassen moeten noemen, is een probleem van de mens. De natuur gaat gewoon haar gang.

 

Door welke factoren wordt een selectie bepaald? Wederom, wat is de definitie van het begrip 'selectie'?


Darwin gebruikt selectie in de zin dat binnen een groep dieren van de dezelfde soort sommige individuen meer kans hebben dan de andere om zich voort te planten en hun erfelijke eigenschappen door te geven aan de volgende generatie. Er vindt dus een bepaalde vorm van 'selectie' plaats: sommige dieren worden 'geselecteerd' om zich voort te planten, andere niet (of in mindere mate). De selectie kan plaats vinden door mensen. Darwin heeft zich bijvoorbeeld nogal verdiept in het fokken van sierduiven. Door steeds de duiven met de langste staarten te selecteren en met elkaar te laten paren (en de kortstaartduiven tot pasteitjes te verwerken), en uit de kruisingsresultaten weer de duiven met de langste staarten te selecteren en met elkaar te laten paren, etc., ontstaan er na tientallen tot honderden generaties duiven met pauwachtige staarten. In dat geval is het selectiecriterium: wat de mens mooi vindt. Volgens Darwin selecteert 'de natuur' ook: de individuën die het best zijn aangepast aan hun omgeving, overleven het gemakkelijkst en krijgen de meeste nakomelingen, waardoor de gunstige eigenschap in volgende generaties steeds vaker zal voorkomen. De soort raakt daardoor steeds beter aangepast aan de natuurlijke omstandigheden waaronder overleefd moet worden. Let wel: de indivuen passen zichzelf niet aan. Ze moeten het doen met de erfelijke eigenschappen die ze met hun geboorte meegekregen hebben, waardoor ze beter of slechter aangepast zijn aan hun leefmilieu. De aanpassing kan liggen op het gebied van een goede schutkleur (beter beschermd), een goed uithoudingsvermogen (meer prooien), een dikke speklaag (minder bevriezing), een goed immuunsysteem (minder ziek), een glanzend verenpak (aantrekkelijker voor vrouwtjes) of nog vele andere zaken. In de evolutietheorie van Darwin is natuurlijke selectie de moter achter het steeds maar weer op geleidelijke wijze ontstaan van nieuwe soorten.

 

Leverde de aanpassing van de schildpadden en de vinken op de Galapagoseilanden werkelijk andere soorten op?


Ja en nee, zie ook hiervoor bij het soortsbegrip. De schildpadden weken zoveel van elkaar af dat men met enige oefening kon zien van welk eiland een bepaalde schildpad kwam. Sommige systematici vonden die verschillen voldoende om er een stuk of 12 verschillende soorten van te maken, anderen vonden het ondersoorten van slechts één of twee soorten. Feit blijft dat er verschillen bestonden tussen de schildpadvormen op de eilanden, die te relateren waren aan het beschikbare voedsel. Over de soort-status van de vinken is nooit veel discussie geweest. Het zijn duidelijk andere soorten dan hun verwanten die op het vasteland van Zuid-Amerika voorkomen.

 

Zijn de wetten van Mendel ook van toepassing op deze genoemde soorten?


Nee. Niet dat de wetten van Mendel niet gelden op de Galapagos-eilanden, maar Mendels wetten hebben betrekking op het doorgeven van erfelijke eigenschappen door individuen, niet door soorten. Dankzij de wetten van Mendel kunnen we nu wél berekenen hoe snel bepaalde erfelijke eigenschappen zich in een groep dieren kunnen verspreiden, of hoe streng de natuur moet selecteren om soorten zodanig te veranderen dat er een nieuwe soort ontstaat. Daarmee wordt het bestaan van evolutie (opnieuw) zeer aannemelijk gemaakt. Darwin kon dit nog niet, want Mendels wetten waren toen nog niet algemeen bekend.

 

Wat verstaat men onder het begrip 'leven' en wat onder het begrip 'levensvorm'?


Opnieuw een goede vraag, want opnieuw zijn er verschillende opvattingen. Opnieuw voelt iedereen intuïtief aan dat een hond en een kat leven, maar een voordeur niet, ondanks dat hij beweegt, eet (post door de brievenbus) en zich blijkbaar vermenigvuldigt (er komen tenminste steeds meer voordeuren). Biologen leggen de nadruk vaak op de mogelijkheid van een in principe labiel systeem om zichzelf in stand te houden via het opnemen van energie. Die energie moet toegevoerd worden in de vorm van voedsel, zonlicht of een andere energiebron. Als een organisme niet meer in staat is energiebronnen te benutten, gaat het dood, is het leven voorbij en valt het systeem uit elkaar. Andere biologen leggen de nadruk op de mogelijkheid om erfelijke informatie op te slaan in lange moleculen, zoals DNA en RNA. Alleen levende wezens beschikken over deze mogelijkheid om een blauwdruk van zichzelf door te geven aan volgende generaties. Probleem zijn altijd de virussen: leven die nu wel of niet? In feite zijn het slechts DNA- of RNA-moleculen met een eiwitmantel eromheen. Ze kunnen zich niet zelfstandig voortplanten maar ze beschikken wel over verfijnde erfelijke eigenschappen om andere organismen ertoe aan te zetten nieuwe virussen te maken. Opnieuw een probleem van de mens, die de natuur graag opdeelt in 'levend' en 'levenloos'. Virussen gaan gewoon hun gang.
Levensvorm lijkt me een ander woord voor organisme: een plant, dier, schimmel, bacterie, eencellige, of misschien zelfs een virus.

 

Als de ene soort uit de andere ontstond, was de getransformeerde nieuwe soort dan een mannetje of een vrouwtje? Of was het zo dat er telkens weer bij de transformatie in alle fasen tegelijkertijd een mannetje en een vrouwtje onstonden? In wezen dus elke keer een tweeling!


Zoals ik hiervoor al aangaf is het onstaan van nieuwe soorten een geleidelijk proces, dat (meestal) niet van één individu afhangt. Het gaat om hele populaties van tientallen tot miljoenen individuen. De individuen die het best zijn aangepast aan de heersende omstandigheden, hebben de grootste kans hun erfelijke eigenschappen door te geven aan volgende generaties. Daar kunnen mannetjes, vrouwtjes en tweelingen bij zitten. Een voorbeeld dat ik tijdens de lezing gaf: het is goed voorstelbaar dat giraffen zijn ontstaan in een periode van droogte waarin het regenwoud langzaam verdween en vervangen werd door savanne. In het regenwoud woonde een voorouder die erg leek op de okapi. Die bestaat nog steeds. Wie zo'n dier ooit in een dierentuin bezig heeft gezien, weet dat een okapi erg goed zijn nek en tong kan strekken om bij hoge blaadjes te komen, maar de nek van een opkapi is niet absurd lang. De okapi is in het regenwoud 'gebleven' en weinig veranderd. Zijn neefjes en nichtjes zijn op de savanne terecht gekomen en zagen zich daar geconfronteerd met een behoorlijke strijd om het bestaan: er was minder groenvoer voorhanden dan in het regenwoud, en er was meer concurrentie van andere blaadjeseters. Onder de neven en nichten bestond variatie: sommige individuen hadden toevallig een wat langere nek dan de andere. Dat waren de individuen die het gemakkelijkst konden overleven, want die konden bij bladeren komen die andere soorten en andere individuen niet konden bereiken. De langnekken zorgden daardoor voor meer nageslacht dan de kortnekken, waardoor na ettelijke generaties de neklengte gemiddeld wat langer werd. Het proces herhaalde zich: steeds waren de individuen met de langste nekken het beste af, waardoor in een proces dat waarschijnlijk miljoenen jaren heeft gekost, de nek uiteindelijk absurd lang werd. De giraf werd daardoor een heel ander dier dan de okapi. Okapi's en giraffen paren niet met elkaar (als ze elkaar al tegen komen) en dus zijn het nu aparte soorten. In dit verhaal is echter niet één okapi/giraf aan te wijzen die plotseling zo'n lange nek had, dat hij als eerste exemplaar van de nieuwe soort 'giraf' beschouwd moest worden.

 

Blijft voor mij de belangrijkste vraag over: wat weten we eigenlijk werkelijk van dit gebeuren af?


Behoorlijk wat. Biologen, paleontologen en geologen hebben zo langzamerhand een aardig solide bouwwerk opgezet dat beschrijft hoe het leven op aarde met alles erop en eraan in de loop van miljarden jaren is geëvolueerd en wat de drijvende krachten daarachter zijn geweest. Dit wetenschappelijk bouwwerk is inmiddels zo solide, dat nieuwe vondsten en ontdekkingen tamelijk moeiteloos aangehaakt kunnen worden, en dus de soliditeit van het geheel bevestigen. Af en toe worden er spectaculaire ontdekkingen gemeld die volgens de pers 'het hele denken over evolutie op zijn kop zetten', maar meestal valt dat nogal mee. De pers overdrijft graag, aangemoedigd door onderzoekers die steeds vaker (een deel van) hun salaris bij elkaar moeten scharrelen via subsidie-aanvragen, giften, erfenissen, etc. Dit werkt het streven naar naamsbekendheid en het opkloppen van resultaten in de hand. Als er bijvoorbeeld fossielen gevonden worden van dinosauriërs met veren, zet dit niet de evolutietheorie op zijn kop. Het geeft alleen aan dat er lang voordat er vogels ontstonden, al reptielen met veren bestonden. Nou geeft 'het bouwwerk' aan dat vogels directe afstammelingen van de dinosauriërs zijn, dus de vondst van dinosauriërs met veren maakt deze afstamming alleen maar zekerder. Het enige spectaculaire is, dat veren blijkbaar vroeger in de evolutie zijn ontstaan dan tot nu toe werd gedacht. De evolutietheorie hoeft niet overboord. Dat we nu pas dino's met veren vinden, heeft te maken met het feit dat veren alleen onder zeer uitzonderlijke omstandigheden fossiliseren. Je moet dus maar net het geluk hebben een keer een dino te vinden waar de veren nog aan zitten. Hoe langer je zoekt, hoe groter die kans. De evolutietheorie zou pas op zijn kop moeten als men bijvoorbeeld de fossielen van een koe zou vinden in lagen uit het Cambrium, toen er volgens de gangbare inzichten nog niet eens gewervelde dieren bestonden. Dat is tot nu toe niet gebeurd.

 

We kennen een aantal wetmatigheden in het natuurgebeuren. We weten echter niet hoe ze werken. We kennen de zwaartekracht en de middelpuntvliedende kracht. Dank zij deze krachten hebben wij allen ons tehuis aarde in ons zonnestelsel, waarin beide krachten in perfect evenwicht samenwerken. Als we iets laten vallen weten we uit ervaring welke kant het opgaat. We weten niet waarom het die kant opgaat.


Ik geloof niet dat dit iets met de evolutietheorie te maken heeft. Ik wil daarom volstaan met de opmerking dat de middelpuntvliedende kracht niet bestaat (ik heb ooit ook nog iets aan biomechanica gedaan). Voor de rest verwijs ik naar de pogingen om met de Large Hadron Collider het Higgs-boson op te sporen. Natuurkundigen zijn redelijk dicht bij een verklaring voor het verschijnsel zwaartekracht, en daarmee voor het gegeven dat dingen vaak de kant op gaan die wij uit ervaring denken te kunnen voorspellen. Weten is weer iets anders.

 

Een van de grootste natuurwonderen is voor mij het hart. De levenspomp van elke warm- en koudbloedige levensvorm, ook die van u en mij. Deze autonome pomp houdt zonder ophouden ons inwendige rivierenstelsel met al haar stuwen en sluizen - zo lang we leven - op gang. En dit gehele stelsel wordt binnen een jaar aangelegd in elke nieuwe 'wereldburger'.

 

Ik proef hierin een vermoeden van ‘intelligent design’. Inderdaad, je kunt met bewondering naar het menselijk hart kijken, en je er zelfs over verwonderen dat het tijdens een menselijke zwangerschap eigenlijk binnen een paar weken ontstaat. Voor een bioloog is dat echter geen bewijs van een schepping of intelligent ontwerp. De bouw van een hart wordt tijdens de zwangerschap geregeld door genen die een geschiedenis van minstens een half miljard jaar achter de rug hebben. Na het ontstaan van dieren zonder hart (sponzen, kwallen, platwormen) heeft zo'n 500 miljoen jaar ´trial and error´ vele hartsystemen laten ontstaan waarvan er maar een paar op langere termijn bruikbaar bleken. Overal in het dierenrijk zijn nog sporen te vinden van de evolutie die tot het huidige zoogdierenhart hebben geleidt: overal zijn harten te vinden die anders gebouwd zijn en die het op hun manier ook best doen, maar die blijkbaar niet effiënt genoeg werkten om een groot warmbloedig dier overeind te houden. Van wurmen naar vissen naar amfibieën naar reptielen naar zoogdieren zie je het hart steeds complexer worden. Laat dat nou net de volgorde zijn waarin deze hoofdgroepen ontstaan zijn volgens vondsten van fossielen. Overigens valt er nog best wat af te dingen op het ontwerp van het hart. Gezien alle hart- en vaatziekten gaat het hart nogal gemakkelijk stuk. Waar een mens van veel vitale organen twee exemplaren heeft (longen, nieren, ogen) zodat er nog eens wat kan beschadigen zonder fatale gevolgen, is er maar één hart. Vanuit het oogpunt van een degelijk ontwerp was het wellicht beter geweest het menselijk lichaam uit te rusten met een aantal kleine pompen in plaats van met één onvervangbare grote pomp. Wat dat betreft stammen we helaas van de apen af, en niet van de inktvissen. Die hebben drie harten.

 
Peter Koomen / Verschenen in de Geaflecht van juni 2010

« terug naar overzicht artikelen