De evolutie in nieuwe banen

‘De twintigste eeuw ontwaakt met het gevoel van haar grote betekenis voor de menselijke samenleving. Zij voelt het dat zij getuige zal zijn van omwentelingen op het gebied van de geest - minder bloedig dan zovele andere - maar verderstrekkend in haar gevolgen’.

Zo opent in 1902 de Utrechtse dierkundige A.A.W. Hubrecht een van zijn eerste bijdragen aan De Gids in de nieuwe eeuw. Hij is sinds 1893 als professioneel en gerenommeerd natuuronderzoeker lid van de Gids-redactie, de eerste bèta onder de letterheren. Terugblikkend ziet Hubrecht ‘dat stoom, elektriciteit en evolutie de drie machtswoorden waren’, waardoor in de tweede helft van de voorafgaande eeuw de samenleving ‘tot in haar merg geschud, gewijzigd en in gisting gebracht werd’. Hij stelt zich tot taak ‘ons af te vragen welke wijzingen het evolutiebegrip in de negentiende eeuw heeft ondergaan, en welke gevolgen daarvan in de twintigste eeuw te verwachten zijn’.

Hubrecht brengt in herinnering hoe fel de strijd is die aan het eind van de negentiende eeuw oplaaide tussen neolamarckianen en neodarwinisten over het mechanisme van de evolutie. Hij vat samen: ‘Terwijl voor Lamarck oefening en gewoonte van ieder levend individu een machtige hefboom was om niet alleen dit individu zelf, maar ook zijn of haar nageslacht nog beter in harmonie met de levensomstandigheden te brengen, zodat de eerste impuls die tot soortverandering leidde van een actief streven van de levende wezens zelf uitging, - voor Darwins oog was die persoonlijke factor zo goed als waardeloos waar het nakomelingschap betreft. Niet de verkregen afwijking heeft naar zijn inzicht betekenis, maar de aangeboren, de toevallige; diegene dus die ieder individu reeds mede ter wereld brengt, en die hij door oefening kan versterken, maar nooit verkrijgen’. Met gevoel voor dramatiek beschrijft Hubrecht de strijd tussen Lyell, Cuvier, Goethe, St. Hilaire, Weismann, Haeckel, Huxley en Herbert Spencer, maar dan komt de aap uit de mouw: Hubrecht is vervuld van trots over een landgenoot.

‘Terwijl die woordenstrijd en die waarschijnlijkheidsdebatten op een oceaan van verbositeit voortwoedden, zonder dat het peillood van het experiment uitmaakte hoe ondiep de wateren waren waarin men zich bevond en zonder dat het kompas nog naar een vaststaande pool op de sfeer van variabiliteit kon wijzen, was een rustige proefnemer in Hilversum en in Amsterdam aan het werk. Hij had voorwaar het beste deel gekozen en niet aan zijn vakgenoten, maar aan de natuur zelf om een antwoord gevraagd op de alles beheersende kwestie: wat is variabiliteit? Ervaren experimentator op het gebied der plantenfysiologie, had Hugo de Vries het gewaagd een persoonlijke worsteling aan te vangen met een probleem dat evenals de Hydra waartegen Hercules eertijds de strijd aanbond, uiterst veelhoofdig was’.

Hugo de Vries bestudeerde het proces van soortvorming bij de teunisbloem op een braakliggend terrein tussen Hilversum en 's-Graveland en in de Amsterdamse Hortus. Hij constateerde dat iedere soort met langere of kortere tussenpozen periodes doorleeft waarin mutaties veelvuldig zijn, gevolgd door langere tijden waarin geen enkele mutatie is waar te nemen. De meeste ons omringende soorten planten en dieren bevinden zich in dit laatste stadium van betrekkelijke stabiliteit, terwijl er tal van planten zijn die hoewel thans niet muterend toch blijkbaar niet lang geleden zo'n mutatieperiode hebben doorgemaakt. Hoewel deze resultaten over soortvorming in het plantenrijk nog bevestigd moesten worden voor de dierenwereld en de mens, blaast Hubrecht reeds de loftrompet over het werk van Hugo de Vries. ‘Hij heeft ons binnengevoerd in dat beloofde land, waar de evolutie proefondervindelijk gedemonstreerd kan worden; Darwin, die van de aanvang onze schreden derwaarts geleid heeft, mocht, als een andere Mozes, die laatste onmisbare schakel van zijn betoog niet meer tasten’. Hubrecht verwacht dat onderzoekers in de twintigste eeuw Hugo de Vries zullen volgen langs de nieuwe banen der evolutie en het beloofde land van de proefondervindelijke biologie van mens en dier binnengaan. Weliswaar wordt de poort van de Vrije Universiteit nog streng bewaakt door Abraham Kuyper, toch maakt Hubrecht ook gewag van geleerde katholieken die zich reeds bekeren tot het geloof in de evolutieleer. Hij hoopt en verwacht dat antropologen, geologen en paleontologen het materiaal kunnen leveren waaraan op zoölogisch gebied De Vries' mutatietheorie zal worden getoetst. ‘Die evolutie van de denkende, sprekende, zich vuurmakende mens uit vroegere mutanten, die voorzeker veel kleiner van gestalte geweest zijn dan de antropomorfe apen, hopen wij naderhand ook aan fossiele overblijfselen te kunnen vervolgen’.

Het heeft niet zo mogen zijn, althans niet in de tijd van Hubrecht; De Vries' mutatietheorie bleek onjuist en had toen al snel afgedaan. Het begrip mutatie bleef bestaan, maar kreeg een geheel andere invulling dan het bij De Vries had gehad. Bovendien zouden de ontwikkelingen in de natuurkunde de natuurlijke historie naar het tweede plan doen verschuiven. Ook in Nederland: wie De Gids erop naslaat ziet dat in de eerste helft van de twintigste eeuw de natuurwetenschappelijke bijdragen niet langer gewijd zijn aan biologie maar aan natuurkunde. De kolommen worden gevuld met de revoluties op het gebied van het atoom, de kwantumtheorie, de onzekerheidsrelatie, de relativiteitstheorie en radioactiviteit. In de eerste decennia van de twintigste eeuw heeft De Gids opvallend vaak bekende Nederlandse wetenschappers zelf aan het woord gelaten of ze worden in De Gids herdacht; zo is een fraaie heldengalerij ontstaan met daarin portretten van onze eerste Nobelprijswinnaars: Van 't Hoff, Van der Waals, Lorentz, Zeeman en Kamerlingh Onnes. Zij hebben niet alleen enorme invloed gehad door de praktische resultaten van hun onderzoek op allerlei facetten van ons dagelijks leven. Het zijn ook de inhoudelijke, puur wetenschappelijke ontwikkelingen die de twintigste eeuw, meer nog dan de daaraan voorafgaande eeuw, maken tot de eeuw van de natuurkunde met opzienbarende veranderingen in ons natuurbeeld. Vergeleken met de klassieke mechanica was de kwantummechanica tamelijk exotisch van aard. Sommige aspecten hadden nauwelijks raakvlakken met waarneembare verschijnselen en gingen, zoals ook bij de relativiteitstheorie, in tegen intuïtieve noties van de fysische werkelijkheid. Ook in De Gids ontstonden uitgebreide debatten over de interpretatie van de kwantummechanica, de relativiteitstheorie en hun invloed op ons wereldbeeld.

Aanvankelijk werd de maatschappelijke positie van natuurkunde en speciaal de kernfysica nog verder versterkt door de oorlog en de ontdekking van kernsplijting, maar de ontwikkeling van de bom en de beelden van Hiroshima en Nagasaki compromitteerden de fysici. De ontwikkeling van massavernietigingswapens tijdens de koude oorlog tussen Amerika en de Sovjet-Unie en de angst voor het mogelijk einde van alle menselijk leven op aarde, leidden tot kritische bezinning op de ethische aspecten van de natuurkunde en ten slotte tot de omslag van trots naar twijfel over de natuurwetenschappelijke ontwikkelingen in dienst van het ‘militair-industrieel complex’.

Voor de biologie was de eerste helft van de twintigste eeuw een zwarte periode en niet alleen vanwege de overheersing door de natuurkunde, het waren namelijk de zwarte bladzijden van de evolutie en vooral de erfelijkheidsleer als bron van de eugenetica, het streven naar de verbetering van de mensheid door middel van selectie. Uitgangspunt daarbij was dat alleen gezonde en in alle opzichten zo perfect mogelijke individuen zich zouden mogen voortplanten. Hoewel deze ideeën onder anderen afkomstig waren van Galton, een neefje van Darwin, wees deze ze als volstrekt onrealistisch van de hand. In het begin van de twintigste eeuw werd eugenetica gepropageerd door verschillende organisaties in verschillende westerse landen. In de Verenigde Staten leidde dat bijvoorbeeld tot de invoering van immigratiequota: ‘inferieure’ mensen, bijvoorbeeld immigranten uit Zuid-Europa, waren minder welkom dan ‘superieure’ Noord-Europese immigranten. Ook bepleitte men het steriliseren van zwakzinnigen en krankzinnigen, en van achterlijke of epileptische kinderen. De nazi's voerden onder het mom van eugenetica een bruut uitroeiingbeleid ten opzichte van joden, kleurlingen, zigeuners, homofielen en lichamelijk of geestelijk gehandicapten. Sinds 1945 en de vernietiging van het nazisme is de term eugenetica daarom zwaar beladen. Van het grenzeloos optimisme, zo prachtig verwoord in de openingszin van Hubrecht, was vijftig jaar na dato weinig meer over.

In de tweede helft van de twintigste eeuw kwam de revolutie op het gebied van de levenswetenschappen op gang. De cruciale gebeurtenis hiervoor was in 1953 de ontdekking van de structuur van dna en de betekenis daarvan voor de genetica. Dit werd na Darwin een van de grootste doorbraken in de biologie. De daaruit voortgekomen moleculaire biologie opende tal van nieuwe en vruchtbare onderzoeksterreinen. Het verschafte inzicht in de manier waarop genetische informatie wordt overgedragen, hoe die tot uitdrukking wordt gebracht in het zich ontwikkelende organisme, en het leidde tot dramatische veranderingen in de medische praktijk.

Daarmee kwam ook de evolutie in nieuwe banen: dna-technologie heeft de boom des levens opnieuw aan de orde gesteld, de afstamming van planten en dieren, hun hele systematiek en ook de geschiedenis van de evolutie van mensen op aarde, de droom van Hubrecht, kon eindelijk in kaart worden gebracht (The Ancestor's Tale, Dawkins, 2004). Uit hetdna kunnen we in principe de onderlinge verwantschappen afleiden van alle planten en dieren inclusief mensen. Zo is bijvoorbeeld vast komen te staan dat wij mensen zijn voortgekomen uit één stamvader, Adam, die ongeveer 50.000 jaar geleden in Afrika leefde. Ook onze oermoeder, Eva, leefde daar, alleen wordt zij thans gedateerd op tenminste 150.000 jaar. Hoe Adam en Eva elkaar dan ooit hebben gevonden, blijft voor ons voorlopig nog een raadsel (The Journey of Man, Wells, 2002).

Aanvankelijk leidde de moleculaire biologie tot genetisch determinisme, het idee dat de eigenschappen van nakomelingen en zelfs hun gedrag volledig door de structuur van het dna van de ouders wordt bepaald. Ook populair-wetenschappelijke boeken, The Selfish Gene van Richard Dawkins en Sociobiology van E.O. Wilson, hebben daartoe bijgedragen. De wereldwijde belangstelling voor het in kaart brengen van heel het dierlijk en menselijk genoom is daarvan het gevolg. Langzamerhand komt men weer wat terug van het genetisch determinisme door het groeiend inzicht dat de wijze waarop genen tot expressie komen in sterke mate afhankelijk is van de moleculaire omgeving. Zo kunnen dezelfde genen onder verschillende omstandigheden geheel verschillende effecten hebben, met als belangrijk resultaat de enorme variëteit aan individuen en hun gedrag.

dna-technologie stelt ons in principe wel in staat het evolutiemechanisme op moleculaire schaal te volgen. Dat is de moeite waard, omdat het nog steeds een raadsel is hoe complexe levende systemen uit de evolutie tevoorschijn zijn gekomen. Wij kunnen ons nog steeds moeilijk voorstellen hoe uit eencellige organismen, louter door de werking van willekeurige mutaties en natuurlijke selectie, complexe levende systemen met ogen, oren en hersens zijn ontstaan. Niet dat nog getwijfeld wordt aan de fundamentele rol van natuurlijke selectie, maar hoe willekeurige mutaties leiden tot nieuwe soorten, dat is tot op heden nog altijd slecht begrepen. Sommige biologen wijzen zelfs willekeurige mutaties als mechanisme voor het ontstaan van nieuwe soorten van de hand, volgens hen leiden mutaties in het merendeel van de gevallen slechts tot degradaties (Acquiring Genomes, Margulis en Sagan, 2002). Nieuwe soorten zouden zijn ontstaan door symbiose met micro-organismen, maar dan blijft de vraag hoe deze micro-organismen in het erfelijk materiaal terechtkomen en hoe ze worden overgedragen aan nakomelingen van de in symbiose levende soort. Andere biologen wijzen op ‘convergentie’ in de evolutie, ogen, oren en hersens blijken meerdere malen, op zeer verschillende tijdstippen in de evolutie en in zeer verschillende takken van de boom des levens, door de evolutie ‘ontdekt’ te zijn (Life's Solution, Conway Morris, 2003). De kans dat dit door puur toeval en dan nog wel meerdere malen is gebeurd, is praktisch nihil, daarvoor zou een mechanisme in de evolutie moeten bestaan. Wat de evolutie in nieuwe banen leidt blijft voorlopig nog onduidelijk, hier moet moleculair-genetisch onderzoek uitkomst kunnen bieden. Als we eenmaal op moleculaire schaal weten wat precies het genetisch verschil is tussen levende organismen en hoe het verschil in expressie van hun genen totstandkomt, zullen we misschien ook begrijpen hoe heel nieuwe organismen met complexe organen als ogen, oren en hersens ooit in de evolutie zijn ontstaan.

Terwijl aan de horizon een schrikbeeld opdoemt van de mens die door genetische modificatie zijn eigen evolutie beïnvloedt, schrijft Robert Fogel een opmerkelijk essay, The Escape from Hunger and Premature Death (Cambridge, 2004) over een niet genetische maar wel biologische evolutie van de afgelopen drie eeuwen waarin de levensverwachting van mensen drastisch is verhoogd en in de eenentwintigste eeuw nog verder zal groeien. Niemand kan ontkennen dat de evolutie van mensen in de twintigste eeuw uitzonderlijk is geweest. Ondanks alle oorlogen, hongersnoden, genociden en andere calamiteiten is het aantal mensen verviervoudigd en meer mensen consumeren meer en leiden minder aan tekorten dan tevoren. Fogel schrijft dit toe aan onze techno-fysiologische evolutie: ‘De theorie van techno-fysiologische evolutie berust op de stelling dat mensen in de afgelopen driehonderd jaar, en dan vooral in de laatste eeuw, een ongekende mate van beheersing over hun omgeving hebben verkregen. [...] Daardoor kon de gemiddelde lengte van homo sapiens sinds 1800 met 50 procent toenemen en zijn gemiddelde levensduur met meer dan 100 procent. Bovendien is de weerstand en kwaliteit van zijn vitale orgaansystemen sterk toegenomen.’ Fogel, Nobelprijswinnaar in de economie, constateert na dertig jaar onderzoek een directe correlatie tussen het gewicht van mensen, hun lengte en hun levensverwachting. Hij concludeert dat ondervoeding in de kindertijd vroeger heel gewoon was en afgeleid kan worden uit een geringere lengte en een lager gewicht van volwassenen in die tijd. Hij stelt verder dat gebrek aan voedsel in de eerste levensfasen (om te beginnen in de baarmoeder) de levensverwachting verlaagde en de weerstand van volwassenen tegen infecties en chronische ziekten verminderde. ‘Het is opmerkelijk dat Amerikanen omstreeks 1880 iets kleiner van stuk waren dan Engelsen of Zweden, maar dat zij een eeuw eerder gemiddeld juist 5 à 6 centimeter langer waren dan Europeanen. Deze tegenstelling tussen enerzijds forse economische groei en anderzijds zeer geringe verbeteringen of zelfs verslechteringen in het voedingspatroon en de gezondheid van de meerderheid van de bevolking, toont aan dat de modernisering in de negentiende eeuw lang niet voor iedereen positieve gevolgen had.’ Fogel gaat nog een stap verder en vraagt zich af of het bruto nationaal product, door economen gebruikt als maat voor vooruitgang, niet vervangen zou moeten worden door levensverwachting, dus niet bnp maar lvw. Hij verwijst naar Hollanders om aan te tonen dat de evolutie aan sociaal-economische factoren moet worden toegeschreven in plaats van aan genetische. De gemiddelde lengte van jonge volwassen mannen was halverwege de negentiende eeuw in ons land slechts 164 centimeter. Tegenwoordig is dat 181 centimeter. Een groei van 17 centimeter in vier generaties kan niet alleen toegeschreven worden aan natuurlijke selectie, genetische processen vragen veel meer tijd. Uit de statistieken blijkt dat Hollanders in 1860 4 centimeter kleiner waren dan Britten en 8 centimeter kleiner dan Amerikanen, maar de Hollanders zijn harder gegroeid en zijn thans met een gemiddelde lengte van 181 centimeter ongeveer 4 centimeter langer dan Britten en Amerikanen. Volgens Fogel moet onze levensverwachting inmiddels ook groter zijn, maar dat zegt hij toch niet zo expliciet. Hij schrijft de effecten van de techno-fysiologische evolutie toe aan verbetering in voeding, hygiëne en biomedische ontwikkelingen waardoor, en dat kan hij nog niet bewijzen, de trauma's in de baarmoeder en in de eerste levensjaren drastisch verminderden. Het grote belang van het voedselprogramma van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de vn wordt door hem nog eens onderstreept.

Fogel aarzelt niet en extrapoleert zijn statistieken rustig door tot aan het eind van de eenentwintigste eeuw. Op grond hiervan komt hij tot de optimistische voorspelling dat de Indiërs, die qua gewicht, lengte en levensverwachting te vergelijken zijn met de Hollanders in 1860, door betere voeding en gezondheidszorg binnen vier generaties ons huidige niveau zullen hebben bereikt. Een andere gevolgtrekking is dat vrouwen in de vs in 2070 een levensverwachting zullen kennen van tussen de 92,5 en 101,5 jaar. Fogel verwacht dat gezondheidszorg de grootste industrie van de eenentwintigste eeuw zal worden.

Je hoeft geen Nobelprijswinnaar te zijn om te kunnen zien dat technische en fysiologische ontwikkelingen aan het eind van het tweede millennium onze evolutie in nieuwe banen hebben geleid. De standaardmaat van onze deurposten is verhoogd voor onze kinderen; niet alleen ondervoeding, ook overgewicht is een volksziekte aan het worden; de pensioenverzekeraars moeten hun premies op trekken vanwege de groeiende gemiddelde levensverwachting; overheid en bedrijfsleven moedigen ons aan langer actief te blijven; de kosten voor de gezondheidszorg rijzen de pan uit. Fogel is, bij mijn weten, de eerste die een verband legt tussen al deze factoren in het licht van de menselijke evolutie. Je zou bijna weer in Lamarck gaan geloven, het gaat hier wel om een biologische maar niet om genetische evolutie.

Als het om de eenentwintigste eeuw gaat, is Fogel zeker zo optimistisch als Hubrecht dat was over de twintigste. Het is echter allerminst zeker dat de ontwikkelingslanden binnenkort ons niveau zullen halen; de groei in China en India is weliswaar spectaculair maar het is nog totaal onduidelijk hoe onze aarde negen tot twaalf miljard mensen op de levensstandaard van het Westen zal kunnen onderhouden. De effecten van de enorme verstedelijking, ook en met name in de ontwikkelingslanden, op de volksgezondheid en de economie is onbekend. Zal duurzame ontwikkeling, ook op het gebied van energie en materiaalgebruik, snel genoeg gaan om de bevolkingsgroei niet alleen bij te houden maar ook catastrofale milieuen klimaatproblemen voor te blijven? Je kan Hubrecht niet verwijten dat hij de ellende van twee wereldoorlogen niet heeft voorzien, maar het is onbegrijpelijk dat Fogel niet rept van oorlogen, internationaal terrorisme en geweld, factoren die zijn extrapolaties vrijwel zeker tot utopieën zullen reduceren. Fogel onderkent het belang van de techno-fysiologische evolutie, maar hij vergeet de bevolkingsexplosie en hij negeert de rechtvaardige verdeling van welvaart en de andere politiek-sociale ontwikkelingen die noodzakelijk zijn om onze evolutie in goede banen te leiden.

Hubrecht is hierin helderziend: ‘Stellen wij ons tevreden met de meer bescheiden taak om ieder in eigen kring vrede en welbehagen te bevorderen [...]. En wanneer mutatie en niet individuele variatie in de strijd beslist, dan ontrolt zich voor ons oog niet een bellum omnium contra omnes, maar een langzame opstijging tot hoger volkomenheid, als vrucht veel meer van zelfbeheersing en van altruïsme dan van strijdlust en persoonlijke overmacht. In de strijd van individuen moge macht dikwijls boven recht gaan, in de strijd van de groepen onderling zullen niet altijd de numeriek geringere, kleinere groepen ten onder gaan. Integendeel, zij zullen ongetwijfeld, wanneer zij de passendste organisatie bezitten en daardoor een werkelijke gemeenschap vormen, ook tegenover de grotere het veld behouden, ja, deze kunnen verdringen en vervangen. Hieraan zij in de twintigste eeuw de onverdeelde aandacht van biologen, van antropologen en van sociale hervormers gewijd!’

Moge Hubrechts visioen voor de twintigste eeuw in het derde millennium werkelijkheid worden, want eigenlijk geloof ik dat evolutie ook vooruitgang betekent.