Vrijdag 15/10/2021

Over veelbelovende monsters enhet allereerste oog

Hoe is zoiets wonderlijks als het oog ontstaan? Wat zijn veelbelovende monsters precies? Hoe ontstaan soorten en hoe sterven ze uit? Wat als het evolutieproces helemaal opnieuw zou beginnen? Vragen genoeg voor een boeiende tocht naar het verre verleden, met tekst en uitleg van Achilles Gautier (62), hoogleraar in de paleontologie en evolutieleer aan de Gentse universiteit. We beginnen met de vraag: wat vindt Rome tegenwoordig van het darwinisme?

Ook het Vaticaan heeft zich ermee verzoend. Al ruim twee jaar. Op 24 oktober 1996 verkondigde paus Johannes Paulus II dat de leer van Darwin niet in strijd hoeft te zijn met het geloof: het menselijke lichaam mag dan wel het resultaat zijn van evolutie en natuurlijke selectie, onze ziel is en blijft een cadeautje van God. Deze beperkte outing van Rome kwam een beetje laat. Darwin publiceerde On the origin of species in 1859, en aan de fundamenten van zijn letterlijk goddeloze theorie wordt ook in dit genetische tijdperk niet getwijfeld. Integendeel, DNA-onderzoek wordt momenteel gebruikt als instrument bij het bestuderen van de evolutie der soorten zoals Darwin die zag: door toevallige (genetische) variatie en natuurlijke selectie. Maar voor we onderduiken in de wondere wereld der genen (in De Heilige Graal van volgende dinsdag), stelt professor Achilles Gautier enkele vragen waarop de klassieke evolutieleer en de paleontologie het definitieve antwoord alsnog schuldig blijven.

"Ik geef nu toch al lang les over deze materie en ik heb er veel over gelezen", zegt professor Gautier. "Dus ik heb het een beetje onder de knie: ik weet wat er leeft en waar de knelpunten zitten. Toch gebeurt het vaak dat ik iets sta uit te leggen aan mijn studenten en ineens een akelig gevoel krijg. Dan denk ik: wat sta ik hier nu eigenlijk allemaal te vertellen? Is het echt gegaan zoals wij denken? Neem nu het concept 'toeval': wat is dat precies? Iedereen schijnt het te weten, maar probeer het eens onder woorden te brengen. De grond schuift weg onder je voeten! Je valt en er is geen stoppen meer aan. Ik gebruik wel een definitie, hoor: toeval doet zich voor als twee oorzakelijke reeksen die niets met elkaar te maken hebben, elkaar ontmoeten. Een voorbeeld. Een auto rijdt over de weg, dat is oorzakelijke reeks één. Een trein rijdt over de sporen, dat is reeks nummer twee. De auto rijdt onder de trein. Dat is toeval. Maar als toeschouwer kan ik die botsing zien aankomen. Dus toeval kan in zekere zin voorspelbaar zijn. Begrijpt u?"

Over toeval zijn al bibliotheken volgeschreven. Het vormt in zekere zin de ruggengraat van het darwinisme. Dat de mens er bijvoorbeeld een tikje anders uitziet dan de gnoe is gewoon een kwestie van toeval en omstandigheden. Het is dat toeval waarmee Darwin zijn verlichte, Victoriaanse tijdgenoten zo choqueerde. Toevallig betekent immers: zonder doordacht en van tevoren opgesteld plan. Zonder Schepper, dus. En zonder Schepper is er ook geen Schepping, waarvan wij de bekroning denken te zijn.

Een ander centraal punt bij Darwin waarover nog altijd onenigheid bestaat onder lieden die ervoor hebben doorgeleerd, is het gradualisme: evolutie is een gradueel proces. Dat wil zeggen: de natuur werkt stapje voor stapje voor stapje voor stapje. Zelfs de meest complexe dingen zouden op die manier tot stand zijn gekomen, hoe verbazend dat soms ook is. Neem nu het oog: hoe kan dat nu stapje voor stapje voor stapje tot stand zijn gekomen? Achter zoiets ingenieus moet toch een plan zitten? Volgens Richard Dawkins, auteur van Het Zelfzuchtige Gen, is het simpel: een heel oog is beter dan een half oog, en dat is beter dan een vierde van een oog, en een vierde van een oog is beter dan geen oog. Goed, maar wat kan een wezen nu ooit gehad hebben aan een honderdste van een oog? "Ha, maar dat is het net!", lacht professor Gautier. "Dat komt omdat je het een 'oog' blijft noemen. Het eerste oog was in feite niet meer dan een lichtgevoelige plek, waardoor een organisme naderend onheil beter voelde aankomen dan zijn soortgenoten die zo'n plek niet hadden. Die mét lichtgevoelige plek overleefden dus en konden zich voortplanten. Daarna is die plek door genetische variatie stelselmatig verbeterd, en elke verbetering vormde weer een voordeel bij het overleven."

Zo simpel kan het leven zijn. Al blijft de vraag: waarom hebben verschillende soorten in godsnaam los van elkaar hetzelfde oog ontwikkeld? "Wel, er bestaat zoiets als een ontwerpruimte", legt Gautier uit. "Sommige bouwplannen zijn mogelijk, andere niet. Er komen veel mutaties voor, maar slechts een aantal daarvan is ook levensvatbaar. En aangezien de moleculen zijn wat ze zijn, gaan bepaalde organen bij verschillende soorten op elkaar lijken. Dat is wat men de zelforganisatie van de stof noemt, al kende Darwin dat natuurlijk nog niet."

Stapje voor stapje voor stapje: het blijft moeilijk om te bevatten. Want het ontstaan van een oog is één ding, maar hoe zijn de grote sprongen in de evolutie gemaakt? Van eencelligen naar vissen naar amfibieën enzovoort, ging dat ook met ontelbare tussenstapjes? "Wel, dat is nog altijd een raadsel", zegt Gautier. "Die macro-evolutie, de overgang van het ene bouwplan naar het andere: hoe is dat in zijn werk gegaan? Om het simpel voor te stellen: je hebt een worm en plotseling komt daar zoiets uit als een geleedpotige. Het zijn die overgangen die we niet goed kunnen volgen, onder meer omdat we te weinig fossiele documentatie hebben. In veel gevallen zullen we het ook nooit weten. Bepaalde overgangen zijn niet zichtbaar omdat ze op relatief korte tijd lijken te zijn gebeurd."

In de jaren vijftig kwam de Duits-Amerikaanse geneticus Richard Goldschmidt aanzetten met een creatieve suggestie. Volgens hem liggen zogenaamde hopeful monsters aan de basis van die grote overgangen in de evolutie. Hopeloos onaangepaste wezens worden voortdurend geboren. Zij overleven niet. Maar af en toe wordt er een 'monster' geboren dat er wél in slaagt om te overleven - een veelbelovend monster. Die theorie lokte de felste reacties uit, werd weggelachen en uiteraard ontkracht. Eerste tegenargument: één monster is niet genoeg om een nieuw bouwplan te lanceren, want waarmee moet dat monster paren? Tweede tegenargument: een toevallige mutatie die in één klap een nieuw en leefbaar bouwplan oplevert, komt gewoon niet voor. De kans daarop is even groot als de kans dat je een nieuw horloge krijgt wanneer je een oud horloge tegen de muur gooit. Tegenwoordig weten genetici dat bepaalde verdubbelingen in het DNA een cruciale rol hebben gespeeld in de grote evolutionaire overgangen. Maar dan nog blijft de vraag: hoe snel ging het allemaal?

Volgens de Amerikaanse paleontoloog Stephen Jay Gould (zie kader) zijn het catastrofes waardoor de evolutie het sterkst wordt beïnvloed, zoals de komeetinslag die de dinosaurussen van de kaart veegde. Een catastrofe schept als het ware 'ruimte' voor de natuur om te experimenteren met nieuwe levensvormen. "Ja, maar ik heb problemen met die visie", zegt Gautier. "Gould gaat uit van lange periodes waarin er zo goed als niets gebeurt - waarin dus een evenwicht bestaat - en periodes van plotselinge verandering. Zo'n catastrofe moet je zien als een pletwals: er zijn duizenden succesvolle soorten, tot de pletwals passeert. Dan blijven alleen die paar soorten over die toevallig in een holletje zaten, bij wijze van spreken. Men noemt dat ook het flessenhalseffect. Nu, naar mijn gevoel is die discussie gebaseerd op een vals probleem. Ik bedoel: wat betekent 'gradueel' bij Darwin? Wat is 'stap voor stap'? Je kunt kleine stappen zetten, maar ook grote. Dus over die vraag maak ik me niet veel zorgen."

Een ander - veeleer filosofisch - vraagstuk, dat Gautier wel aanzet tot diep gepeins en zorgwekkend gefrons, komt ook van Stephen Jay Gould. In zijn boek Wonderlijk leven heeft Gould het over de Burgess Shale, een bijzonder rijke vindplaats van fossielen. Een van die fossielen is de Opabinia, een wezen dat vijf ogen had. Door een catastrofe zijn de Opabinia en vele andere wezens van de aardbol verdwenen. Het had ons gezellige diersoorten kunnen opleveren, maar het Opabinia-bouwplan is voorgoed verdwenen. Een catastrofe heeft de evolutie van het leven dus een beslissende wending gegeven. Nu, Goulds centrale stelling luidt: mochten we het bandje van het leven kunnen terugspoelen en die - toevallige - ramp zou zich niet voordoen, dan hadden de zaken er nu totaal anders uitgezien. "Ik vraag mij af of dat wel klopt", zucht Gautier. "Ten eerste is zijn metafoor al volledig verkeerd gekozen, want als je een bandje terugspoelt en je speelt het opnieuw af, dan hoor je exact hetzelfde. Maar nog los daarvan: ik snap dat niet goed."

Nog een voorbeeld: de vissen die zo'n vierhonderd miljoen jaar geleden aan land kwamen gekropen. Die vissen waarvan wij eigenlijk allen afstammen, zouden die opnieuw aan land kruipen als we de klok konden terugdraaien? "Wel, ik ben daar natuurlijk niet zeker van, maar ik ben geneigd om te zeggen van wel", antwoordt Gautier. "Waarom? Wel, je hebt dus die kwastvinnige vis die in ondiep water leeft. De populatie groeit, waardoor sommige exemplaren wat meer aan de rand gaan leven. Die met betere kwasten kunnen beter overleven in ondiep water. Af en toe gaan ze aan land, op zoek naar nieuwe voedselbronnen. De vissen die dergelijke uitstapjes overleven, hebben dus meer voedsel. Enzovoort. Dat scenario zou zich volgens mij herhalen. Er bestaat namelijk zoiets als het stuureffect van de organismen: ze hebben een exploratorisch, verkennend gedrag, waardoor ze mee hun eigen evolutie sturen. Ja, ik ben in wezen een determinist. Ik geloof dat als de beginvoorwaarden hetzelfde zijn, het vervolg dat ook is. Je kunt teruggaan tot de big bang, hé: als de oorzakelijke reeksen bij het begin hetzelfde zijn, zal ook de evolutie zich op dezelfde manier ontwikkelen. Ik heb daar geen last mee, hoor, met dat determinisme. Persoonlijk vind ik het zelfs een geruststellende gedachte."

Als u politiek correct bent aangelegd, bent u begaan met alle diersoorten die momenteel door de mens in hun voortbestaan worden bedreigd. Anderzijds: meer dan 99 procent van de soorten die ooit hebben bestaan, is uitgestorven. Soorten sterven uit, soorten ontstaan: beide processen zijn even essentieel in het Rad der Fortuin dat de natuur voortdurend speelt. "Maar opgelet: de evolutieleer gaat niet over het ontstaan der soorten", doceert Gautier. "Evolutieleer gaat over de verandering van levende wezens in de tijd. Soort is een concept dat we nodig hebben om over de dingen te kunnen spreken. Maar het onderscheid tussen soorten is niet altijd even duidelijk. We hebben een operationele definitie, ja: twee individuen van verschillende soorten kunnen zich niet met elkaar voortplanten. Maar eigenlijk is het begrip moeilijk te omschrijven. We gebruiken het om etiketjes te plakken, maar er wordt nog veel over geruzied. Nu, één ding is zeker: een soort ontstaat altijd op één plaats en gaat zich van daaruit relatief snel verspreiden. Wat de mens betreft: onze wieg staat in Afrika, dat is zo goed als zeker (zie kader)."

"En over dat uitsterven, tja: soorten verdwijnen nu eenmaal. Je moet ook rekenen in geologische tijd. Zelfs 65 miljoen jaar - zo lang is de dinosaurus nu uitgestorven - is niet zoveel in echte deep geological time. Er zijn op die geologische tijdschaal inderdaad een paar grote extinctiegolven aan te wijzen, maar dan nog hoeft dat niet plotseling te zijn gebeurd. Wat betekent een catastrofe in deep geological time? Vaak gaat het om een langgerekt samenspel van verschillende gebeurtenissen. Misschien hebben komeetinslagen en dergelijke daarbij een rol gespeeld, maar ik ben evenzeer bereid om met kleine stapjes te werken."

Dat er tussen verschillende wetenschappelijke disciplines een soort spraakverwarring dreigt te ontstaan, is Gautier een doorn in het oog. "Ook daar is werk aan de winkel", zegt hij. "We moeten onze concepten beter op elkaar afstemmen, onze resultaten met elkaar vergelijken. Genetici komen bijvoorbeeld soms tot een heel andere datering dan paleontologen: voor het ontstaan van sommige grote groepen zitten er miljoenen jaren verschil op. Daar zijn twee mogelijke verklaringen voor: ofwel is onze fossiele documentatie te beperkt, ofwel is er iets in de uitgangspunten van het DNA-onderzoek dat niet klopt."

Er is nog veel werk aan de winkel, dus. Maar geen nood: volgens de Amerikaanse bioloog Steven Rose zal de biologie straks de plaats van de godsdienst innemen. Biologen zullen ons kunnen vertellen wie we zijn, waar we vandaan komen, waar we naartoe gaan en hoe we moeten leven. "Daar ben ik het helemaal niet mee eens", zegt Gautier. "Het 'hoe' zullen we steeds beter kunnen verklaren, maar het 'waarom'? Nee, er zal altijd een existentieel residu overblijven. Ook de wetenschap zelf is volgens mij niet meer dan een poging om te ontsnappen aan la condition humaine."

Volgende week in deel drie:

Genetica: wat wordt het ultieme eindpunt van al dat DNA-onderzoek?

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234