‘Jij moet de diepte in. Doorstoten moet je, tot op het moleculaire niveau. Pas dan kom je bij de fundamentele vragen. Als jij zo doorgaat als nu, dan blijf je aan de oppervlakte.’ Professor Szirmai keek mij doordringend in de ogen. Aanvankelijk was zijn Oost-Europese accent nauwelijks te horen, maar nu kon hij het niet langer onderdrukken. De zaak greep hem aan, dat was duidelijk. Het was 1967 en ik had zojuist mijn proefschrift afgerond over fossielen, schelpdiertjes die 400 miljoen jaar geleden hadden geleefd. De kalk van die schelpen was zo goed bewaard gebleven dat je met een microscoop de fijne structuur ervan nog kon zien. Als je goed keek, dan kon je een glimp opvangen van het subtiele mechanisme waarmee die diertjes hun schelpen in elkaar hadden gezet. Fantastisch was het om zo diep in die lang vervlogen werkelijkheid door te dringen. Een nieuwe wereld was voor mij opengegaan. Maar hoe moest ik verder met dit onderzoek?

Szirmai was biochemicus, een vak waar ik nog nooit serieus over had nagedacht. Maar zijn idee was precies waar ik naar zocht. In de biochemie zien we het leven als een chemische reactie, maar dan wel een van duizelingwekkende complexiteit, vertelde hij. Het draait allemaal om reuzenmoleculen zoals eiwitten en DNA. In iedere cel zijn duizenden van die gevaartes tegelijk aan het werk. Doordat ze allemaal op elkaar inwerken, houden ze het leven aan de gang. Toen pioniers van de biochemie die wereld begonnen te onderzoeken, werden ze geconfronteerd met een overweldigend probleem. Eigenlijk wilden ze de werking van alle organismen op het moleculaire niveau ontrafelen, van bacteriën tot mensen, walvissen en sequoia’s. Maar met die talloze soorten was er geen beginnen aan. En toen ontdekten ze een uitweg: ze selecteerden één enkele soort die zich goed leende voor hun experimenten en gingen ervan uit dat de rest wel ongeveer hetzelfde zou zijn. De natuur herhaalt zich, was hun motto.

Zo kwam het dat Escherichia coli, een eenvoudige darmbacterie, het modelsysteem werd waaraan de biochemie van alle leven werd bestudeerd. En het werkte! We weten nu dat de moleculaire organisatie van E. coli grofweg voor alle leven geldt, ook voor de mens. Door af te dalen naar het moleculaire niveau verwierven de biochemici fundamentele inzichten. Dat moest ik nu ook gaan doen, zei Szirmai: een levend modelsysteem selecteren en daaraan de kalkvorming bestuderen, op moleculair niveau. Wie weet wat voor inzichten dat zou opleveren.

Ik heb Szirmais raad opgevolgd en ben met dat onderzoek doorgegaan tot aan mijn pensioen. Gelukkig hoefde ik het niet alleen te doen, maar kon ik rekenen op de samenwerking met uitstekende biochemici. Voor ons werd Emiliania, een eencellig algje, de E. coli van kalk. Dat microscopische organisme gaf ons een diep inzicht in de vorming van dat belangrijke gesteente. Kalksteen is het grootste reservoir op aarde van koolstof en ook van CO₂, het bekende broeikasgas.

Deze gedachtegang raakt aan een belangrijke discussie in de wetenschap. We proberen te ontdekken hoe de onafzienbare diversiteit aan fenomenen tot stand is gekomen. Door in steeds diepere niveaus af te dalen, de ‘reductionistische’ weg te volgen, kunnen we inzicht verkrijgen in steeds omvangrijker domeinen van de werkelijkheid. Als de biologische reuzenmoleculen ons inzicht geven in de werking van het leven, dan leren we uit de moleculaire wereld in het algemeen hoe alle normale materie in het heelal in elkaar zit. Al die moleculen zijn vervolgens opgebouwd uit atomen en die weer uit de elementaire deeltjes. Robbert Dijkgraaf verkent zelfs een schemerig niveau van ‘snaren’ dat daar nog weer onder schijnt te liggen. De onderliggende gedachte is dat de meest fundamentele natuurwetten 13,7 miljard jaar geleden zijn ontstaan, vlak na de Big Bang. Met deze vaststelling geeft de wetenschap steun aan een heel oud idee, namelijk dat de werkelijkheid enkelvoudig is. (Of dat waar is, is een andere zaak.)

Hoe diepzinnig het inzicht ook is dat we aldus uit de kosmische fundamenten opdiepen, tevreden zijn we nog niet. Want na de analyse komt de synthese. Zou het niet mooi zijn als we de huidige toestand van het heelal konden verklaren vanuit de meest fundamentele natuurwetten die in de Big Bang zijn ontstaan? Dan zou niet alleen de werkelijkheid, maar ook de hele wetenschap een enkel, samenhangend geheel zijn. We zouden immers de chemische wetten kunnen afleiden uit die van de elementaire deeltjes, de biochemie van de chemie, enzovoort, tot en met de fysiologie, de sociologie, de psychologie en de kunstgeschiedenis. Een select groepje wetenschappen, zoals de hoge-energiefysica en de eraan gekoppelde wiskunde, zou zich richten op de fundamentele wetten; de overige disciplines zouden zich kunnen beperken tot een veredelde invuloefening.

Er zijn nog steeds onderzoekers die er zo over denken – genetici bijvoorbeeld, die van mening zijn dat ze de eigenschappen van een levend wezen af kunnen leiden van het DNA. Maar de fysicus Ad Lagendijk stuurde me een artikel toe uit 1972 van de door hem zeer bewonderde collega Philip W. Anderson, met de veelzeggende titel ‘More is Different’¹. Daar lezen we dat bij toenemende complexiteit er plotselinge metamorfosen optreden; met een sprong ontstaat er iets nieuws, met onvoorziene en unieke eigenschappen, zonder dat de wetmatigheden van de onderliggende niveaus overigens worden opgeheven. Zelf denk ik dan graag aan de reactie tussen de twee gassen waterstof en zuurstof, waarbij een totaal andere stof ontstaat, namelijk water. En dat is nog maar een eenvoudig voorbeeld. Denk je eens in hoeveel verschillende metamorfosen er nodig zijn om een E. coli-bacterie te laten ontstaan, of een aardbei, een boom of een kunstwerk!

Daar komt nog bij dat de ons zo vertrouwde oorzakelijkheid het bij zo’n metamorfose laat afweten. Elke sprong heeft immers talloze oorzaken: een plotselinge regenbui, de geboorte van een idee, het scoren van een doelpunt of de verwarming van het klimaat. Vaak lijkt het of we het antwoord wel weten, maar wie erover nadenkt, komt steeds meer oorzaken op het spoor. De nieuwe dingen duiken op, ze emergeren, als uit het niets. Volgens Anderson vereist het inzicht in die emergente eigenschappen onderzoek dat even fundamenteel is als de hoge-energiefysica. Zo’n nieuw inzicht kun je niet afleiden uit onderliggende fundamentele wetten. Het ontstaat in een moment van inspiratie en doodgewone intuïtie; dan past alles ineens in elkaar.

Het idee dat onderzoek op hogere niveaus even fundamenteel kan zijn als dat naar de kleinste deeltjes heeft Anderson ertoe gebracht om (met succes) voor het Amerikaanse Congres te getuigen tegen de aanleg van de Super Collider in Texas. Mede daarom heeft CERN nu geen concurrentie. Anderson is overigens geenszins van mening dat onderzoek naar de diepere lagen in de werkelijkheid zinloos zou zijn. Immers, de biologie heeft een geheel nieuwe wending gekregen door de reductie van de genetica tot biochemie en biofysica – een ontwikkeling met kolossale consequenties.

Als de afdaling tot de elementaire bouwstenen vooral de enkelvoudigheid van de werkelijkheid en de wetenschap openbaarde, dan heeft de weerbarstige realiteit van het ‘more is different’-principe de versnippering van de wetenschap in de hand gewerkt. Een onderzoeker kan misschien een paar van die metamorfosenbegrijpen, de rest moet hij maar aan anderen overlaten. Al die disciplines beschikken over hun eigen tradities en routines; ze leiden een tamelijk geïsoleerd bestaan. Daarom is het des te opmerkelijker dat er langzaam maar zeker uit al die fragmenten een indrukwekkend overzicht groeit van de ‘Geschiedenis in het Groot’ (Big History), van de Big Bang tot en met de globalisatie. David Christian en in ons land Fred Spier en Joop Goudsblom zijn belangrijke vertegenwoordigers van deze ontwikkeling. Let wel: Big History is geen terugkeer naar het aloude reductionisme, of een eenvoudige compilatie van resultaten uit diverse disciplines; het gaat hier om een nieuwe benadering waarbij intuïtie en creativiteit net zo’n belangrijke rol spelen als in de rest van de wetenschap. Langzaam maar zeker zien we een nieuwe eenheid uit de veelheid van disciplines emergeren.

Het is de clou van Big History om de uitkomsten van specifieke disciplines in hun context te plaatsen. Dat wil ik nu ook proberen. De wetenschap staat immers niet op zichzelf, maar heeft een maatschappelijke betekenis. Het eerste wat dan bij ons opkomt is de technologische toepassing. Maar een ander aspect is van niet minder belang. Het gaat dan om onze levensoriëntatie, om de manier waarop we omgaan met de werkelijkheid om ons heen. In de Middeleeuwen waanden de mensen zich nog in het centrum van de kosmos. De aarde was het toneel waarop de geschiedenis van God en de mensen zich afspeelde en alle hemellichamen draaiden daaromheen. De hele Schepping was erop gericht die geschiedenis gestalte te geven. Toen de wetenschap aantoonde dat de aarde om de zon draait en niet andersom, werden de mensen voor het eerst geconfronteerd met een werkelijkheid die zich van hen niets aantrok. Ze werden gemarginaliseerd en in de eeuwen die volgden werd het hele antropocentrische denken stap voor stap onderuitgehaald. Denk maar aan de geologische tijd, de evolutietheorie, of Freud, die aantoonde dat onze diepste emoties ontstaan in het onbewuste. De kroon op die ontwikkeling lijkt nu Big History te zijn, die het ontstaan van alle verschijnselen laat voortkomen uit de oerknal. Je zou zeggen dat met deze eenwording der wetenschappen de laatste resten van het antropocentrisme zijn opgeruimd, zodat in dit opzicht de taak van de wetenschap is volbracht.

Nu kom ik aan de kern van het betoog, want wat is het geval? Een laatste steunpunt van het antropocentrisme staat namelijk nog steeds recht overeind, al zijn we ons daar nauwelijks van bewust. Op het oog lijkt het alsof de sprongen van metamorfose, de organisatieniveaus, zich vanzelf in een logische volgorde plaatsen. Immers, ooit emergeerde uit de chemie de voorouder van de superchemie die we nu in de levende cel aantreffen; vervolgens emergeerde het leven en bracht het evolutieproces steeds complexere levensvormen voort; en met het ontstaan en de ontwikkeling van al het menselijke (het ‘civilisatieproces’) wordt opnieuw een drempel overschreden. Daarbij bundelen zich eigenschappen die in de dierenwereld al wijdverbreid zijn – werktuiggebruik, abstract denken, communicatie en sociaal gedrag – tot een samenhangende en onstuitbare oerkracht. Eén enkele soort, ons apengebroed, nam bezit van de hele aarde. Zo blijft uiteindelijk de mens toch de baas, alle marginalisatie ten spijt.

We beleven nu tijden waarin ook dit comfortabele bijgeloof voor de bijl gaat. Een nieuwe wetenschap komt op die een organisatieniveau aan het licht brengt dat we in onze ijdelheid hadden verdrongen. De Earth System Science verbreekt de ononderbroken keten tussen chemie en leven en schuift de aarde ertussen, hetzelfde niveau waarvan we dachten dat het ons eigendom was. De Earth System Science beschouwt de aarde als een autonoom systeem, een samenhangend geheel waarvan alle onderdelen op elkaar inwerken, over de volle 45 miljoen eeuwen van zijn bestaan. Het beeld dat nu ontstaat is overweldigend.

De aarde keert zichzelf binnenstebuiten, tergend langzaam maar onverstoorbaar. Deze nietsontziende molen vernietigt alles wat ertoe behoort, met onverbiddelijke kracht. Daarom is de aarde altijd een toneel van verwoesting en gruwel. Maar na elke vernietiging komt het afgewerkte puin weer terug op het uitgangspunt. Tot onze verwondering voegen de bouwstenen zich aaneen en verrijst spontaan een splinternieuwe wereld die lijkt op de oude die zojuist is vernietigd. De aarde moet wel over een gigantisch geheugen beschikken om heel die vergane werkelijkheid keer op keer zo getrouw op te kunnen roepen.

De gesteenten vormen het archief van de aarde. Je kunt de planetaire voorgeschiedenis eruit aflezen. Als je dat doet, dan blijkt dat er meer aan de hand is dan een zich voortdurend herhalende reproductie. Gedurende zijn hele bestaan is de aarde onderhevig geweest aan een steeds verdergaande differentiatie. Het begon als een gloeiende, kolkende bol. Toen scheidde zich de maan af en ontstonden de kern, de mantel en de korst. De eerste tektonische regimes volgden, het leven kwam tot ontwikkeling en ten slotte verscheen zelfs de mens met zijn civilisatie op het toneel. Steeds sneller ging de differentiatie. Op dit punt blijkt het onderscheid tussen de oude, antropocentrische visie en die van de Earth System Science. Vroeger beschouwden biologen de evolutie vaak als een autonoom proces; voor hen was de aarde niet meer dan een passief substraat. De nieuwe geobiologie laat zien dat het primair de aarde is die evolueert en niet het leven. De levende have van deze planeet is niet meer dan een katalysator die het planetaire differentiatieproces vergemakkelijkt. In de biologie begint men dit nu te begrijpen, maar in de menswetenschappen is dit besef nog niet doorgedrongen.

Het civilisatieproces als katalysator voor de planetaire differentiatie? Het lijkt misschien een onbeduidende verschuiving van ons perspectief, maar de gevolgen zijn dramatisch. Doordat het zwaartepunt verschuift naar de aarde verliezen wij mensen opnieuw een stuk van onze autonomie en worden we verder gemarginaliseerd. Ons ego blijkt een slag te groot en belemmert daardoor een juist inzicht in onszelf en de civilisatie. Nooit zullen we de aarde kunnen inrichten overeenkomstig onze verlangens en voor ons eigen gerief. Wij zijn immers aarde. We moeten leren ons te voegen naar de grillen van de planeet, als surfers op de golven. Zo brengt de wetenschap, de Earth System Science, een nieuw wereldbeeld teweeg, de aankondiging van een nieuwe wereldorde en een nieuwe machtsstructuur.

Noten

1. Science 177, 393-96.