Biologie-5-Ontstaan van het leven/Replicatie/Reproductie.
"The replication of molecules for example can be traced to life's origin and represents one of life's most universal properties." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson:"Integrated principles of zoology."
"The principal problem in understanding the origin of life is explaining how primitive chemical systems could have become organized into living autonomous self-reproducing cells." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson: op.cit.
"I talked about life as the emergence of self-reproducing molecular systems." Stuart Kaufman: "The adjacent possible."
"De basis bouwstenen van het leven zijn scheikundige stoffen die in specifieke scheikundige processen interageren." L.Apostel: "Oorsprong". ------------------------------------------------------------------------------------------------- 1-VOORWOORD.
In vorige paragrafen van EX LIBRIS-Biologie werden de mogelijkheden voor de vorming van prebiotische elementen, op aarde en in de ruimte,voldoende besproken.De exacte oorsprong van de primaire bouwstenen van de basis structuren van de levende organismen is echter nog niet gekend maar aan hypothesen geen gebrek.Deze hypothesen zijn min of meer aanvaardbaar. Geen wetenschapper twijfelt dat deze primaire bouwstenen in de prille faze van de vorming van de aarde reeds aanwezig waren.Gedurende 1 mijard jaar (van 4,5 tot 3,5 miljard jaar) hebben deze bouwstenen tijd gehad om scheikundig te evolueren tot elementen die later de mogelijkheid hadden in een replicatiefaze te treden.Gezien de immense mogelijkheden voor de combinatie van deze eerste bouwstenen is het echter onwaarschijnlijk dat de geschikte basis structuren (proteïnen en nucleïne zuren) snel kant en klaar waren.Er waren zeker talrijke wegen waarvan velen voor de vorming van levende organismen niet bruikbaar waren.Een aantal hypothesen voor de verschijning van de geschikte elementen en voor hun replicatie werden geformuleerd.Dit is het onderwerp van deze paragraaf. Men moet zich echter realiseren dat deze bespreking niet vertrekt van DNA-die komt pas in een latere faze op het toneel.Verder gaat het ook niet over "reproductie" maar beter over een "replicatie" faze.Dit onderscheid is nodig voor de latere bespreking van de levende cel waarin "reproductie" zeer belangrijk wordt.
2-"UNDERSTANDING EVOLUTION." http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/origsoflife (van _01 tot _08) (Andy Ellington).
Een eenvoudige benadering van de oorsprong van het leven wordt hierin geschetst.Levende organismen zijn enorm complex.Deze complexiteit verscheen niet in volledige vorm in de oersoep (primordial soup).Het is praktisch zeker dat het leven ontstond in een reeks kleine stappen;iedere stap bouwt voort op de complexiteit die reeds aanwezig was in de voorgaande stap.
a)Eenvoudige organische moleculen werden gevormd. Hier gaat het over de vorming van proteïnen en nucleotiden.Deze waren echter reeds geëvolueerde structuren afkomstig van de reacties van de prebiotische elementen.
b)De replicatie van de elementen voor de levende organismen evolueerde en onderging een Darwiniaans proces van natuurlijke selectie op moleculair niveau. Deze beschouwing is nog van groter belang bij het kopiëren van genetisch materiaal.Veel biologen uiten de hypothese dat de replicatie stap met RNA begon (zie verder).Zelf-replicatie opende de deur voor natuurlijke selectie.
c)De replicatie van de moleculen begon pas goed op gang te komen toen ze omsloten werden door een celmembraan.Eerst verscheen wat men noemt een "protocel".Op dit niveau speelde een Darwiniaanse selectie ook een belangrijke rol (cellulair darwinisme).
d)Tenslotte begonnen de metabolische processen de overhand te nemen.DNA werd ingeschakeld voor de reproductie en voor de vorming van de diverse RNA moleculen via de transcriptie stap.DNA was stabieler dan RNA,wat uiterst belangrijk bleek te zijn.
e)Multicellulaire organismen. Twee miljard jaar geleden begon de periode waarin de cellen aggregaten vormden.Dit opende de weg voor de multicellulaire levende organismen zoals men ze kan zien in fossiele algen van het precambrium.
Bij de aanvang van de studie van de oorsprong van de levende organismen werden de wetenschappers geconfronteerd met het dilemma van "DE KIP EN HET EI" : Wie was eerst ?DNA levert de sleutel tot proteïnen via transcriptie naar RNA,gevolgd door de translatie .Maar DNA heeft proteïnen nodig om de werking aan te vatten.Wie was dus eerst ? DNA of Proteïnen ? Om uit dit dilemma te kunnen ontsnappen begonnen de wetenschappers de hypothese van "RNA eerst" serieus te overwegen.Deze moleculen zouden eerst komen en de rest zou volgen.Maar is dit wel zo ? Er zijn nog wel andere hypothesen zoals verder zal blijken.
3-"HOW DID LIFE BEGIN ?".
In het nummer van TIME van 11.10.1993 geeft J.M.Nash/La Jolla een interessant overzicht van deze problematiek.Dit kan men vinden via: http://www.time.com (Archive:J.Madeleine Nash). Hier volgen enkele citaten:
-"An ancient ancestor may have been a simple,sturdier (robuust,sterk) precursor of modern RNA,which along with nucleic acid DNA,its chemical cousin,carries the genetic code in all creatures great and small."
-"....Although Miller's famous experiment produced the components of proteins,more and more researchers believe that a genetic master molecule-probably RNA- arose before protein did."
-"Could then overheated spots (hydrothermal vents in the depth of the oceans)have been the places where life on earth got started ? This "hot world" hypothesis has won many converts....Still a question remains : did life originate in the vents,or just migrate there ?."
-"Tiny spheres,known as vesicles,would have provided an ideal setting for chemical reactions and could have been precursors of the first cells-Once you have these little vesicles,you're on the way to life (Harold Morowitz)-."
-"Which came first,though,the membrane or the metabolism ? Günter Wächtershauser believes that what we call life began as a series of chemical reactions between certain key organic molecules.Instead of being enclosed in a membrane, they might have been stuck like pins in a cushion on the surface of some accomodating material (pyrite ?)..."
A.G.Cairns-Smith thinks the answer may lie in ordinary clay.Clay or mineral crystals could have served as molecular molds that incorporated lifes's building blocks and organized them in precise arrays.
-Chicken-and- egg problem. -"One solution was that certain RNA molecules can act both as blueprints and catalysts,stimulating reactions between themselves and other molecules." (RNA world)
-"To qualify as living,a molecule would need to have the ability to reproduce (replicate) without outside help."
4-"THE ORIGIN OF LIFE ON THE EARTH." LESLIE ORGEL,Scientific American,october 1994, p.77.
-"Growing evidence supports the idea that the emergence of catalytic RNA was a crucial early step.How that RNA came into being remains unknown."
-"For much of the 20th century,origin -of-life research aimed to flesh out Darwin's private hypothesis-to elucidate how,without supernatural intervention,spontaneous interaction of the relatively simple molecules dissolved in the lakes or oceans of the prebiotic world could have yielded life's last common ancestor."
-"In the late 1960's we (C.R.Woese,F.Crick,L.Orgel) independently suggested that RNA might well have come first and established what is now called the RNA-world."
-"In 1983 T.R.Cech and S.Altman discovered the first known ribozymes,enzymes made of RNA."
-"There is good reason to think that the RNA world did exist and that RNA invented protein synthesis....The main task of origin-of-life research then becomes explaining how the RNA world came into being."
-"Chemists are increasingly considering the possibility that RNA was not the first self-replicating molecule on the primitive earth,that a simpler replicating system came first (such as pyranosyl RNA-pRNA-or peptide nucleic acid-pNA)."
-"Whether RNA arose spontaneously or replaced some earlier genetic system,its development was probably the watershed event in the development of life.It very likely led to the synthesis of proteins,the formation of DNA and the emergence of a cell that became life's last common ancestor."
5-"A SIMPLER ORIGIN OF LIFE." ROBERT SHAPIRO. Scientific American ,June 2007,46-53. http://www.robertshapiro.org/
-"The sudden appearance of a large self-copying molecule such as RNA was exceedingly improbable.Energy-driven networks of small molecules afford better odds as the initiators of life."
-"NASA definition of life." Life is a self-sustained chemical system capable of undergoing Darwinian evolution."
-R.Dawkins: "The selfish gene". -"At some point a particularly remarkable molecule was formed by accident .We will call it "The Replicator".It may not have been the biggest or the most complex molecule around,but it had the extraordinary property of being able to create copies of itself."
-"No physical law needs to be broken for spontaneous RNA formation to happen,but the chances against it are so immense,that the suggestion implies that the non-living world had an innate desire to generate RNA."
-"A simpler replicator arose first and governed life in a pre-RNA world.Variations have been proposed in which the bases ,the sugar or the entire backbone of RNA have been replaced by simpler substances,more accessible to prebiotic synthesis."
LIFE WITH SMALL MOLECULES.
-"C.de Duve has called for <a rejection of improbabilities so incommensurably high that they can only be called miracles,phenomena that fall outside the scope of scientific inquiry>.Inanimate nature provides us with a variety of mixtures of small molecules whose behavior is governed by scientific laws,rather than by human intervention."
-"A localized region which increases in order (decrease in entropy) through cycles driven by an energy flow would be considered alive=thermodynamic definition of life : zie verder)." C.Sagan.
-Five requirements for life: a)A boundary is needed to separate life from non-life (Living Cell). b)An energy source is needed to drive the organization process (redox reactions). c)A coupling mechanism must link the release of energy to the organization process that produces and sustains life.(linkage is achieved when the reactions share a common intermediate) d)A chemical network must be formed to permit adaptation and evolution (metabolic network). e)The network must grow and reproduce (existence of Darwinian evolution).
-"These systems have usually been classified under the heading "metabolism first",which implies that they do not contain a mechanism for heredity."
6-"THE BEGINNING OF LIFE ON EARTH." Christian de Duve:American Scientist,Sept-Oct.1995
C.de Duve,Nobelprijs winnaar Geneeskunde en Fysiologie,in 1974,is wereldwijd erkend en gewaardeerd als autoriteit op het gebied van de moleculaire biologie.In het hier vermeld artikel,verschenen in American Scientist,geeft hij een merkwaardige en overzichtelijke synthese van de diverse gedachten omtrent de oorsprong van het leven op aarde.Dit overzicht kan dienen als een waardevolle samenvatting van de onderwerpen die behandeld werden in EX LIBRIS/Biologie,1 tot 5. Het is interessant hier bijzondere aandacht te schenken aan zijn hypothese van de "Thioester world" die hij als volgt formuleert:
-"It may well be that clues to the nature of early metabolism exist within modern metabolism (congruence principle !).Several proposals of this kind have been made.This view centers around the bond between sulfur and a carbon containing entity called an acyl group,which yields a compound called a thioester.I view the thioester bond as primeval (oorspronkelijk) in the development of life."
-"The thioester bond is what biochemists call a high-energy bond,equivalent to the phosphate bonds in adenosine triphosphate (ATP) which is the main supplier of energy in all living organisms."
-"The thioester world represents a hypothetical early stage in the development of life that could have provided the energetic and catalytic framework of the protometabolic set of primitive chemical reactions that led from the first building blocks of life to the RNA world and subsequently sustained the RNA world until metabolism took over.....So far ,these ideas are highly speculative but some experimental evidence has been obtained that support the thioester-world model."
Een volledige beschrijving van de hypothese van de "Thioester-world" kan men vinden in: "BLUEPRINT FOR A CELL:THE NATURE AND ORIGIN OF LIFE" C.de Duve Ch 7-Harnessing energy.bl 147-170.
Tenslotte is er een citaat dat aantoont dat C.de Duve' niet akkoord is met de opvatting van Jacques Monod.
-"The process that generated life must have been highly deterministic.In other words,these processes were inevitable under the conditions that existed on the prebiotic earth.....All of which leads to conclude that life is an obligatory manifestation of matter,bounds to arise where conditions are appropriate."
-"Life is a cosmic imperative.The universe is awash (overspoeld) with life."
Opmerkingen: a)Jacques Monod : "Le hasard et la néccessité." (1970) -"The universe was not pregnant with life ,nor the biosphere with man.(cit.C.de Duve.) b)-"Man knows at last that he is alone in the universe's unfeeling immensity,out of which he emerged only by chance." (cit.C.de Duve) Zie ook:Chimie Nouvelle :18,n° 71,09/2000 p.3141. en "VITAL DUST." (1995) C.de Duve.
c)Determinisme. Dit aspect van de evolutie moet met voorzichtigheid gehanteerd worden. De niet-lineaire thermodynamica heeft nieuwe inzichten geopend (bifurcations) (I.Prigogine: zie verder).
d)Determinisme betekent niet -ook niet voor C.de Duve-teleonomie waarbij aangenomen wordt dat de evolutie naar een doel streeft.Doelgerichtheid is niet de essentie van de evolutie.
7-"MOLECULEN ZIJN NIET DOM." (NAWOORD/ADDENDUM) KNACK 02/01/08.
BEGIN DECEMBER 2007 VOND IN BRUSSEL DE 21e CONFERENTIE VAN DE INTERNATIONALE SOLVAY INSTITUTEN.BIJ DEZE GELEGENHEID WAS JEAN-MARIE LEHN (NOBELPRIJS WINNAAR CHEMIE IN 1987) EEN VAN DE VOORAANSTAANDE GASTEN. TIJDENS EEN INTERVIEW MET DIRK DRAULANS VAN KNACK DEED HIJ ENKELE MERKWAARDIGE UITSPRAKEN DIE GOED AANSLUITEN BIJ DE INHOUD VAN DEZE BLOG OVER BIOLOGIE.HIER VOLGEN ENKEE CITATEN WAARIN JEAN-MARIE LEHN REFLECTEERT OVER HET ONTSTAAN VAN HET LEVEN:
-"DE SCHEIKUNDE HEEFT VAN STOF LEVEN GEMAAKT.EERST WAS ER FYSICA,DE ENERGIE.VERVOLGENS ONTSTOND DE MATERIE :DE ATOMEN,DE SCHEIKUNDIGE ELEMENTEN,DIE MET ELKAAR BEGONNEN TE INTERAGEREN,TOT ZE UITEINDELIJK LEVEN CREËRDEN."
LEHN KREEG DE NOBELPRIJS VOOR ZIJN WERK IN DE SUPRAMOLECULAIRE CHEMIE DIE DE ORGANISATIE VAN DE MOLECULEN BESTUDEERT.HIJ INTERESSEERT ZICH VOORAL VOOR HET CONCEPT VAN ZELFORGANISATIE,DAT HIJ "HET BELANGRIJKSTE ASPECT VAN DE EVOLUTIE " NOEMT.
-"....HOEWEL WE NOG ALTIJD NIET ALLE ASPECTEN KENNEN WAARMEE DE EERSTE MOLECULEN UIT HET STOF VAN DE RUIMTE ZIJN GEMAAKT,WETEN WE DAT EEN VAN DE VIER BOUWSTENEN VAN DE GENETISCHE CODE ,VRIJ EENVOUDIG GEMAAKT KAN WORDEN MET VIJF MOLECULEN WATERSTOF CYANIDE,DAT ALGEMEEN IS IN DE INTERSTELLAIRE RUIMTE.DOE DAAR WAT WATER BIJ EN JE KRIJGT EEN TWEEDE VAN DIE BOUWSTENEN / GUANINE."
-"IK BEHOOR TOT DE SCHOOL VAN DEZE DIE DENKEN DAT DE MATERIE OVER EIGENSCHAPPEN BESCHIKT DIE MAKEN DAT ER BIJNA PER DEFINITIE LEVEN MOEST VOORTVLOEIEN."
Dit is een greep uit de talrijke uitspraken van Jean-Marie Lehn over zeer diverse onderwerpen uit dit interview. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Hiermee wordt het onderwerp Biologie-5 afgesloten.
Astrobiologie,de interdisciplinaire studie van het leven in de ruimte,combineert aspecten van astronomie,biologie en geologie.De focus ligt in eerste instantie op de studie van de oorsprong,de verspreiding en de evolutie van het leven.De voornaamste vragen die de astrobiologie zich stelt zijn: -wat is het leven ? -hoe ontstond het leven op aarde? -welke soorten omgevingen kunnen leven mogelijk maken? -hoe kan men nagaan of leven bestaat op andere planeten?hoe dikwijls kan men verwachten complex leven in de ruimte te vinden? -welk soort leven kan aanwezig zijn op andere planeten? -zal de DNA/Koolstof basis de enige weg naar leven zijn of bestaat er iets anders? -hoe zal leven in dit laatste geval eruit zien? Een hele resem vragen voor deze wetenschappelijke tak. Voor het aanverwant thema "Exobiologie" is er een heel uitgebreide studie verschenen in 2000 met een update van 2006,38 bl: http://biocarb.org/Exobiology.html
RESEARCH RESULTATEN.
Tot 2007 was er geen directe aanwijzing voor leven buiten de aarde.Alhoewel het onderzoek van de meteorieten ALH84001,gevonden op Antarctica en waarschijnlijk afkomstig van Mars,suggereert dat microfossielen op het bestaan van leven op Mars wijzen ,bestaat volledige duidelijkheid echter nog niet.De suggestie,gebaseerd op de aanwezigheid van methaan op Mars,leidt naar een microbiële leven analoog aan de "methanogene" bacteriën op aarde die methaan als bijproduct van hun metabolisme produceren.Andere ontdekkingspogingen via satellieten zijn aan de gang bv. naar Europa,een maan van Jupiter en naar Titan,een maan van Saturnus.Er zijn wel aanduidingen dat er veel potentieel bewoonbare planeten en chemische bouwstenen buiten ons zonnestelsel aanwezig zijn.De satelliet missies met geavanceerde spectroscopische technieken zullen ongetwijfeld interessante gegevens opleveren over andere sterrenstelsels met planeten en asteroïden; ---------------------------------------------------------------------------------------------- PS. In verband met dit soort onderzoek kan men ook de volgende bronnen citeren: -Onderzoekers van de NASA voeren een uitgebreide studie uit waarvan men de gegevens kan vinden in: http://astrobiology.nasa.gov/nai/ (Scientists find clues that life began in deep space)(kometen,meteorieten,interstellaire stof). -NASA Ames Research Center,California's Silicon Valley,Astrochemistry Laboratory-Chemistry and biochemistry ,Univ.California,Santa Cruz. Het is nog veel te vroeg om conclusies te kunnen trekken uit dit onderzoek maar het is bemoedigend dat men niet meer blijft steken bij de Abiogenese van Miller en Urey en dat men geen bijzondere aandacht meer schenkt aan de "panspermia" van Fred Hoyle. ------------------------------------------------------------------------------------------------- Wetenschappers actief op het gebied van de astrobiologie achten leven zoals wij op aarde kennen weinig waarschijnlijk.Microbiële extremofiele organismen daarentegen zouden pleiten voor dit soort leven ergens in de ruimte.
Het volgende citaat van Peter Ward in "Rare Earth :Why complex is uncommon in the Universe." is het vermelden waard: -"How do we define life as we do know it ?Life on earth has DNA ,a specific genetic code <hier is verwarring tussen genome (DNA) en genetic code mogelijk>. It also uses only 20,and the same 20,amino acids.Life is always cellular according to some people,but I think not.I personally define a virus as alive (ketterij !).As for other life,what could it be?Could there be non-DNA life? If such life does exist,what does chemistry permit?Certainly chemistry permits certain types of life on our planet and others not.But when we move out in the solar system,especially in the vast realm of cold,chemistry changes.There could be different information systems,different solvents,different membranes.And as we go from hotter to cold,when we go to Venus,out to Mars,to Europa and to Titan,we really should expect radically different chemistries."
Dit alles is 100% speculatief dus...Wait and See ! Veel speculatie is inderdaad aanwezig in astrobiologie maar het gaat in eerste instantie over hypothesen die moeten passen in bestaande theorïen.Enkele essentiële voorwaarden zijn: -de aanwezigheid van vloeibaar water,van ammoniak (of een mengsel water/ammoniak);deze omgevingen worden beschouwd als geschikt voor koolstof of non-koolstof leven. -verder moet ook een ster in de nabijheid zijn die de kenmerken van de zon vertonen om de bewoonbaarheid op de planeten te garanderen. ---------------------------------------------------------------------------------------------
EXTREMOFIELE ORGANISMEN EN ASTROBIOLOGIE.
Een extremofiel organisme is een vorm van leven dat gedijt in uiterst ruwe omgevingen.Meestal zijn extremofielen microben (archaea).Er zijn er zeer veel typen bekend waarvan hier slechts enkele vermeld worden:
-Acidofielen : organismen die leven bij een pH gelijk of lager dan 3. -Alkalifielen : organismen die leven bij een pH gelijk of hoger dan 9. -Halofielen : organismen die een concentratie van 2M (NaCl) zout dulden om te groeien. -Hyperthermofielen : organismen die weerstaan aan temperaturen tussen 80 en 120°C.(Hydrothermische systemen) -Piezofielen : organismen die optimaal leven bij hoge hydrostatische druk. -Radioresistente organismen : organismen die weerstaan aan hoge dosissen ioniserende straling (UV,nucleaire straling). -Xerofielen : organismen die leven in extremen droge omgeving (woestijnen).
Het bestaan op aarde van extremofiele organismen geeft argumenten aan de astrobiologie. --------------------------------------------------------------------------------------------- EXOPLANETEN.
Er is een zeer intense activiteit te bespeuren op het gebied van de studie van de exoplaneten.Een prachtige illustratie hiervan is verschenen in: Natuur,Wetenschap en Techniek,Nl,Wetenschappelijke bibliotheek 88. F.Casoli,T.Encrenaz : "Exoplaneten : Op zoek naar leven buiten ons zonnestelsel."2007 Recent werd melding gemaakt van het bestaan van een planeet die veelbelovend is voor een mogelijke speurtocht naar buitenaards leven.Er staat nog weinig vast over deze planeet die gesitueerd is in de nabijheid van de ster Gliese 581,een van de sterren die het dichtst bij de zon gelegen zijn (20,5 lichtjaar : een peulschil op astronomisch gebied !)Gliese581 is een klein ,zwak sterretje ,een "rode reus". Mogelijk bewoonbare planeet ,Steven Stroeykens,De Standaard On Line,25.04.07. ---------------------------------------------------------------------------------------------
DE DRAKE VERGELIJKING.
Een schatting van het aantal planeten met (intelligent)(extraterrestrial) buitenaards leven kan bekomen worden met de vergelijking van Drake.Dit is in essentie een vergelijking die de waarschijnlijkheid van intelligent leven schat als het product van een aantal factoren.Men kan een volledige discussie van deze vergelijking van Drake vinden in: http://www.answers.com/topic/drake-equation?cat=technology
N = R* x <f(p)>x<n(e)>x<f(l)>x<f(i)>x<f(c)>xL
N =:aantal beschavingen in onze galaxie met wie we kunnen hopen te communiceren. R*=gemiddelde snelheid van de sterrenvorming in onze galaxie (10/jaar gedurende het leven van de galaxie(gemiddeld). <f(p)>=de fractie van deze sterren die planeten bezitten (0,5) (de helft van alle sterren zullen planeten hebben). n(e)=gemiddeld aantal planeten per ster die mogelijk leven bevatten. (2) (2 planeten per ster). <f(l)>=de fractie van n(e) die op een zeker punt leven vertoont;(1)(100% van de planeten zullen leven bevatten). <f(i)>=fractie ven <f(l)> die effectief intelligent leven bevat;(0.01)(1% van <f(l)> waar leven bestaat). <f(c)>=fractie van de beschavingen die de technologie bezit om hun bestaan in de ruimte bekend te maken.(0.01)(1% van <f(i)> dat signalen kan zenden). L = Tijdsduur van dergelijke beschavingen om signalen van hun bestaan te sturen. (10.000 jaren)(tijdspanne van het bestaan van een beschaving).
Dit geeft voor N de waarde 10 ! !
Alhoewel de benadering in deze vergelijking rationeel lijkt is het weinig waarschijnlijk dat de foutenmlimiet aanvaardbaar klein zal zijn.Interessant te melden is het zogenaamd Fermi paradox ,daarmee wordt gesuggereerd dat,als intelligent leven in het Universum gewoon zou zijn,te verwachten zou zijn dat er tekenen ervan reeds opgespoord waren.Dit alles valt onder projecten zoals SETI. (Search for Extraterrestrial Intelligence). KRITIEK. Omdat er slechts een planeet gekend is met een gevorderde levensvorm zien sommige critici de vergelijlking van Drake als onbetrouwbaar.Nochtans,op basis van ervaring op aarde,zien sommige wetenschappers intelligent leven op andere planeten minstens aanvaardbaar.De vergelijking van Drake is wel gebaseerd op speculatie maar heeft toch als voordeel een dialoog tussen diverse wetenschappelijlke richtingen te stimuleren en het zoeken naar experimentele bevestiging te motiveren.
SLOT.
In de USA heeft G.W.BUSH voor 2007 een reductie voor onderzoek in astrobiologie met 50% gereduceerd.Er is hiertegen een felle reactie gekomen zoals blijkt uit het citaat van Hiroshi Ohmoto ,directeur van het Astrobiology Research Center in Pennsylvania.Dit citaat volgt hier als slot van dit gedeelte.
"ASTROBIOLOGY IS THE REASON WE GO INTO SPACE,TO ANSWER FUNDAMENTAL QUESTIONS ABOUT THE ORIGINS OF LIFE AND HOW IT EVOLVED ,AND WHETHER THERE ARE OTHER PLACES WHERE ORGANISMS ARE LIVING.IT IS THE WHOLE JUSTIFICATION FOR FUTURE SPACE MISSIONS."
VAN DALE GEEFT VOOR PANSPERMIE DE VOLGENDE DEFINITIE: DE HYPOTHESE VAN DE ALOMTEGENWOORDIGHEID IN HET HEELAL VAN LEVENSKIEMEN. IN ANDERE BRONNEN VINDT MEN ANALOGE DEFINITIES VAN PANSPERMIE. -DE THEORIE WAARIN MICROORGANISMEN OF BIOCHEMISCHE COMPONENTEN UIT HET HEELAL (OUTER SPACE) VERANTWOORDELIJK ZIJN VOOR DE OORSPRONG VAN HET LEVEN OP AARDE EN MISSCHIEN OP ANDERE PLAATSEN IN HET UNIVERSUM WAAR GESCHIKTE VOORWAARDEN BESTAAN. -PANSPERMIE IS DE HYPOTHESE DAT KIEMEN ("SEEDS") VAN LEVEN REEDS BESTAAN IN HET UNIVERSUM,DAT LEVEN OP AARDE ZIJN OORSPRONG HEEFT IN DEZE KIEMEN EN DAT ZE OOK LEVEN HEBBEN MOGELIJK GEMAAKT OP ANDERE BEWOONBARE PLAATSEN IN HET HEELAL. PANSPERMIE NOEMT MEN OOK "EXOGENESIS". HIERBIJ MOETEN WEL ENKELE OPMERKINGEN GEMAAKT WORDEN. EERST EN VOORAL DEFINIEERT MEN NIET WAT MEN VERSTAAT ONDER "KIEMEN" .ALS HET GAAT OVER (BIO)CHEMISCHE COMPONENTEN ZOU HET MOGELIJK ZIJN DAT ER VAN WETENSCHAPPELIJKE HOEK WEINIG TEGENSTAND ONTSTAAT. TEN TWEEDE IS HET GEBRUIK VAN HET WOORD "THEORIE" TOTAAL MISPLAATST."HYPOTHESE" IS ECHTER WEL AANVAARDBAAR.IN BIOLOGIE-2 GING MEN IN HET MILLER-UREY EXPERIMENT OP ZOEK NAAR DE MOGELIJKE VORMING OP AARDE VAN DE BOUWSTENEN DIE KONDEN DIENEN VOOR DE SYNTHESE VAN ESSENTIËLE ELEMENTEN VAN LEVENDE ORGANISMEN.MEN GING DAARIN NIET VERDER IN OVER DE OORSPRONG VAN DE MATERIE WAARUIT DEZE BOUWSTENEN WERDEN GEMAAKT.ALLES WERD GEZIEN IN HET KADER VAN DE "ABIOGENESE".IN DIT KADER IS HET OOK INTERESSANT DE GEGEVENS OVER PANSPERMIE ONDER DE LOUPE DE NEMEN.WELKE OORSPRONG VAN HET LEVEN DENKT MEN DAARIN TE VINDEN EN HOE BETROUWBAAR IS DE PANSPERMIE ALS HYPOTHESE ? ENKELE WOORDEN KRITIEK ZIJN DAN OOK NIET MISPLAATST.TENSLOTTE WORDT DE BIJDRAGE VAN FRED HOYLE TOT "PANSPERMIE" KORT BESCHREVEN. __________________________________________________________
2-PANSPERMIE.
Panspermie kan gesitueerd worden in de interstellaire ruimte maar ook in de interplanetaire ruimte (tussen en op de planeten van een zelfde zonnestelsel). Er zijn tot nu toe geen enkele dwingende aanwijzingen pro of contra.Gegeven de hinderpalen voor overleving en transport in de ruimte acht de meerderheid van de geïnteresseerden panspermie als onwaarschijnlijk-meer in het bijzonder in de interstellaire ruimte.Panspermie geeft ook geen uitleg voor de vorming van deze "kiemen" tenzij dat er de tijdspanne en de omgeving drastisch uitgebreid worden ! Men verplaatst enkel de oorsprong van het leven in de tijd.
2.1-EVIDENTIE VOOR DE PANSPERMIE HYPOTHESE.
Het is wel interessant na te gaan op welke evidentie de adepten van de panspermie zich baseren om hun visie kracht bij te zetten.De panspermie hypothese blijft hoe dan ook uiterst moeilijk te testen en blijft daarom voor een groot gedeelte beperkt tot "science fiction" en quasi-godsdienstige kringen (o.a.creationisme en intelligent design).Er zijn echter wel enkele aspecten van de exogenese die aandacht verdienen.Om de evidentie te bewijzen beroept men zich op een reeks feiten die allen niet bewezen zijn en waarover grote twijfel bestaat.Hier volgen enkele voorbeelden ter illustratie. -De fossielen in het Precambrium die als bewijs zouden dienen dat het leven op aarde kort na haar vorming zouden verschenen zijn.Dit is zeker een zeer zwak argument voor panspermie. Andere feiten gaan in dezelfde richting en missen soms alle geloofwaardigheid.Enkel de impact van meteorieten afkomstig van Mars geniet geloofwaardigheid zoals verder zal besproken worden.(2.3) -De evidentie van het bestaan van extremofiele organismen (bacteriën en archaea) suggereert dat leven bestand kan zijn tegen zeer ruwe omstandigheden en kunnen een mogelijkheid bieden voor leven afkomstig uit het heelal maar meer niet.Dit is ook een zwak of op zijn minst onrechtstreeks argument voor panspermie.
KORT SAMENGEVAT LIJKT DE ABIOGENESE DE MEEST PLAUSIBELE OORSPRONG VOOR HET ONTSTAAN VAN DE BOUWSTENEN VAN LEVEN,DE NODIGE ELEMENTEN ZOUDEN EVENTUEEL WEL AFKOMSTIG KUNNEN ZIJN VAN DE RUIMTE VIA IMPACTEN VAN KOMETEN.
2.2-KRITIEK OP PANSPERMIE EN EXOGENESIS.
-Leven zoals wij die kennen vereist koolstof ,stikstof en zuurstof in geschikte hoeveelheden die enkel als de vereiste voorwaarden aanwezig zijn chemische reacties kunnen aangaan.Deze voorwaarden zijn niet wijd verspreid in het heelal. Er is een tijdslimiet die afhankelijk is van de sterren evolutie en van de temperatuur in de sterren en in de ruimte.Dit limiteert de panspermie mogelijkheden tot sommige planetaire omgevingen. -De ruimte is schadelijk voor het leven wegens de blootstelling aan straling (kosmische stralen en radioactiviteit...) en aan zonnewind.Omgevingen zoals in meteorieten en kometen zouden aan deze gevaren kunnen ontsnappen. -Bacteriën zouden de enorme hitte en krachten bij de botsing met de aarde niet overleven maar zouden in het binnenste van meteorieten beschermd kunnen worden.Hier is er wel stof tot discussie en tot de uitbreiding van de abiogenese tot sommige gepriviligeerde buitenaarse omgevingen.Een meer diepgaande discussie van deze materie kan gevonden worden in: http://www.answers.com/topic/panspermia?cat=technology
2.3-MARS,PANSPERMIA AND THE ORIGIN OF LIFE .WHERE DID ALL BEGIN ? J.Kirschvink,B.P.Weiss. http://paleo-electronica.org/paleo/2001_2/editor/Mars.htm
Zeer recent werden in deze publicatie de gegevens omtrent de studie van de Mars meteoriet ALH84001 beschreven.Een grondige analyse ervan leidt tot de conclusie dat leven uit Mars via meteorieten op de aarde zou kunnen aangekomen zijn.Dit is echter een zeer limiterende visie over panspermie want dan moet men nog de oorsprong van de organismen op Mars uitleggen.In dit perspectief zou dus wel een mogelijkheid bestaan om leven op aarde uit de interplanetaire ruimte te aanvaarden.Meer diepgaand onderzoek is echter wel vereist en vooruitgang zou kunnen komen door de geplande satelliet missies naar Mars in de volgende jaren. Dit is echter nog ver verwijderd van wat de adepten van de Panspermie suggereren.
3- FRED HOYLE.
Fred Hoyle (1915-2001) was een engelse sterrenkundige,geboren op 24 juni 1915 in Bingley/Bradford (Yorkshire) en gestorven op 20 augustus 2001 in Bournemouth (Dorset).Hij studeerde in Cambridge waar hij later in 1958 sterrenkunde leraar werd.Hij is vooral bekend door zijn werk in de kosmologie.Zijn theorie van de "Steady State" werd later verworpen omdat ze niet in overeenstemming was met de toen bewezen stand van de kennis in de astronomie zoals de achtergondstraling en de de ontdekking van de quasars en supernovae .Het enige wat overbleef was de benaming "Big Bang" waarmee hij,schertsend,de toenmalige theorie van de oorsprong van het heelal verwierp.Hij is wel zeer bekend geworden door zijn boek "The frontiers of astronomy."(1955) dat op de wetenschappers in de jaren 50 veel indruk heeft gemaakt.Fred Hoyle heeft nooit zijn ongelijk kunnen aanvaarden zoals een echte wetenschapper betaamt als zijn voorstelling niet in overeenstemming te brengen is met de erkende stand van zaken.Fred Hoyle geraakte daardoor op de achtergrond en is steeds een "iconoclast" gebleven zoals ook zal blijken in zijn visie over de evolutie.Fred Hoyle heeft wel zeer baanbrekend werk verricht op het gebied van de evolutie van de sterren en van de nucleosynthese in 1946.Hij werd echter over het hoofd gezien bij de toekenning van de Nobel prijs Fysica (astrofysica) in 1983.Deze prijs ging toen naar zijn medewerker William Alfred Fowler en S.Chandrasekhar.Dit was wel niet zeer fair maar hij moest wel de schuld bij hem zoeken en in zijn dwarse visies over alles en nog wat. Het is hier echter zijn visie over panspermie die in aanmerking komt.
In 1976 formuleerde Hoyle en Wickramasinghe de hypothese dat microorganismen of biochemische derivaten uit de ruimte verantwoordelijk waren voor het leven op aarde en misschien ook op andere plaatsen in het Universum.Dit was de start van de "Panspermie".Fred Hoyle maakte dikwijls zeer rare en controverisiële uitspraken o.a. over de oorsprong van epidemieën op aarde.Zijn gedachten op dit gebied werden meestal gezien als fantazieën door de meeste wetenschappers.In verband met de evolutie theorie van Darwin schreef Fred Hoyle: -"We owe our existence to another intelligence which created a structure of life as part of a deliberate plan." -"A common sense interpretation of the facts suggests that a super intellect has monkeyed with physics ,as well as with chemistry and biology,and that there are no blind forces worth speaking about in nature...."
Als dit geen pleidooi is voor "Intelligent Design" avant la lettre ! ! ! De adepten van ID lieten de kans niet liggen om van Fred Hoyle hun coryfee te maken.
Als besluit mogen wij stellen dat Fred Hoyle een uitstekende wetenschapper was maar dat hij op sommige gebieden (astronomie-"steady state";biologie-panspermie) volledig verkeerde wegen insloeg en zijn ongelijk nooit wilde erkennen.Gelukkig is de nucleosynthese en de evolutie van de sterren hem zeer veel dankbaar.Hij genoot wel het voordeel van een rechtschapen man te zijn en werd o.a.in de engelse wetenschap gewaardeerd door zijn benoeming tot "Fellow of the Royal Society" in 1957.
PS. Over zijn link met "Intelligent design" en de wetenschappelijke weerlegging ervan ,zie:"Fred Hoyle's The Intelligent Universe.A summary and review." G.Korthof 1999+2006.
Het is beter dit onderwerp hier af te sluiten en te verwijzen naar volgende berichten over exobiologie,astrobiologie en extremofielen. -------------------------------------------------------------------------------------------
ADDENDUM- ASTROCHEMIE.
In het voorgaand bericht werd verwezen naar de mogelijkheden die uit de ruimte zouden bestaan om bepaalde bouwstenen die het ontstaan van het leven op aarde kunnen helpen verklaren.Sluitende argumenten werden nog niet gevonden maar gedurende de laatste jaren is er een overvloed aan experimentele gegevens bekend geraakt.Zoals in iedere vak van de natuurwetenschappen zijn hier ook de vooruitgangen in de meet technieken van doorslaggevende betekenis geweest,vooral op het gebied van de spectrometrie en van de radioastronomie Dit heeft aanleiding gegeven tot een nieuw onderzoekdomein die men specifiek :"Astrochemie" gaat noemen.
"De ruimte als reageerbuis." Natuur,Wetenschap en Techniek oktober 2008, bl.40 (E.Meulenbroek). "Tot grote verbazing van astronomen en chemici bleken er losse moleculen door de zwarte ruimte te zweven.Inmiddels begint duidelijk te worden hoe er tussen de sterren zelfs complexe moleculen kunnen ontstaan die leven op aarde mogelijk maken."
(Laboratorium voor astrofysica,Leids Sterrewacht,Nl)
-"We bootsen hier de omstandigheden na die voorkomen in de ruimte tussen de sterren om de chemie die daar plaats vindt te leren begrijpen." -"Onderzoek naar complexe moleculen in de ruimte kan namelijk een tipje van de sluier oplichten over het ontstaan van het leven op aarde en elders in het heelal " (Harold Linnartz).
In 1937 werd de eerste molecule gevonden,het radicaal CH*.Sindsdien zijn er nog veel meer moleculen aangetroffen via spectroscopische en vooral radio-astronomische waarnemingen.De teller staat inmiddels op 154 stoffen.Sinds de jaren 70 vermoeden de wetenschappers dat stofdeeltjes (silicium- en koolstof houdende korreltjes van een fractie van 1 micrometer) een rol spelen als katalysator.Metingen met het Infrarood Space Observatory van ESA,de Very Large Telescope in Chili en de Infrarood-telescoop Spitzer van NASA bevestigen dat de stofdeeltjes inderdaad bestaan. Niet alleen in ruimtewolken vindt chemie plaats ,ook in de schijven rond sterren die uit de dichte wolken ontstaan gebeurt van alles.(protoplanetaire schijven). (Ewine van Dishoeck,Astrofysica,Leiden) -"Acetyleen en waterstof cyanide, in combinatie met water ,zijn elementaire bouwstenen voor DNA en aminozuren.Deze organische moleculen kunnen op planeten terecht komen en een bijdrage leveren aan het ontstaan van het leven."
Stukjes planetoïden komen zo af en toe als meteorieten aan op aarde.In meteorieten zitten veel verschillende moleculen die nodig zijn voor het ontstaan van leven.Kant en klaar aminozuren,nucleobasen,bouwstenen van DNA en RNA werden gevonden in de Murchison-meteoriet,inderdaad afkomstig van buiten de aarde (1969-Australïe).
-"Nucleobasen zouden ook uit de ruimte kunnen ontstaan ,maar we weten dat ze erg gevoelig zijn voor afbraak door de daar aanwezige UV straling.Binnenin de planetoïden zijn ze daartegen beschermd.Daar kunnen ze dus gemakkelijk ontstaan en stabiel blijven."(Zita Martins : Imperial College ,London).
De hamvraag is natuurlijk: hebben die moleculen uit de ruimte ook gezorgd voor het ontstaan van leven op aarde?Aan het ene uiterste staan onderzoekers die menen dat de natuur met een nagenoeg lege scheikunde-bouwdoos begon aan het maken van leven;aan de andere uiterste staan aanhangers van de zogeheten "panspermie" -theorie die denken dat het leven in de vorm van kant en klare microben op aarde is neergedwarreld.
Harold Linnatrz.-"Een deel van de moleculen uit de ruimte komt terecht op de planeet.Daar kunnen ze een bijdrage leveren aan het ontstaan van het leven.Het is een goede basis voor de chemie op een planeet.Maar het huidige begrip van astrochemie en het ontstaan van het leven ...daar zit nog een lichtjaar tussen ! ".
Zita Martins.-"We weten natuurlijk niet precies welke bijdrage buitenaards materiaal heeft gespeeld bij het ontstaan van het leven maar het was zeker belangrijk.Zo'n 4,5 tot 3,8 miljard jaar geleden was het laatste zware "bombardement" (periode van heftige meteorieten inslag).Toen is er veel materiaal uit de ruimte op aarde gekomen en dat kan een grote invloed hebben gehad op het ontstaan van het leven,wat vlak na het "bombardement" gebeurde !."
De zoektocht naar de bijzondere chemie in de ruimte gaat verder.De aanvankelijke verbazing van astronomen en chemici maakt plaats voor fascinatie voor de complexe moleculen die daar blijken te zijn ! . .
"LIFE IS AN OBLIGATORY MANIFESTATION OF THE COMBINATORIAL PROPERTIES OF MATTER."C.de DUVE. "LIFE IS VERY MUCH CONSTRAINED BY ITS CHEMISTRY,WHICH WAS ITSELF RULED BY DETERMINISTIC FACTORS."C.de DUVE "NO VITAL FORCES,ONLY CHEMICAL BONDS UNDERLIE LIFE." L.PAULING "THE MODERN DEFINITION OF ABIOGENESIS IS CONCERNED WITH THE FORMATION OF THE EARLIEST FORMS OF LIFE ON EARTH FROM PRIMORDIAL CHEMICALS." ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 1-STANLEY LLOYD MILLER. (1930-2007).
Stanley Miller werd in Oakland (California,USA) op 7 maart 1930 geboren.Hij was een scheikundige die ook als bioloog bekend staat voor zijn studie over de oorsprong van het leven.Tijdens zijn studiejaren belandde hij aan de Universiteit van Chicago waar hij werkte onder de leiding van Harold Urey.In de periode rond 1950 was de studie van de scheikundige vorming van de prebiotische bouwstenen die later moeten dienen voor de synthese van de belangrijkste moleculen van de levende organismen,de proteïnen en de nucleïnezuren,aan de orde.Het was dan ook niet verwonderlijk dat zijn onderzoek in Chicago daaraan gewijd werd.In 1953 publiceerde hij zijn resultaten in een beroemd werk:"A Production of Amino Acids Under Possible Earth Conditions."Deze publicatie maakte zeer grote indruk op de scheikundige wereld in 1953 (dit was ook het geval voor de opsteller van dit bericht in 1953 die toen zijn scheikundige studie volbracht) verder was Stanley Miller een echte tijdsgenoot (°1930) en hij volgde een bijna parallele loopbaan).Stanley Miller maakte toen bekend wat sindsdien steeds als het "Miller-Urey Experiment" genoemd werd.
2-HET MILLER-UREY EXPERIMENT.
De wetenschappers gingen tijdens deze periode ervan uit dat de essentiële bouwstenen voor de latere verschijning van het leven op aarde afkomstig moesten zijn van niet-levende materie.Dit noemt men zeer algemeen de ABIOGENESE. (Spontane generatie van leven uitgaande van levenloze materie-non biological origin).Er zijn verschillende hypothesen om deze abiogenese te verklaren waaronder de werken van Miller en Urey vallen.De initiatoren van deze denkrichting waren A.I.Oparin en J.B.S.Haldane in de jaren 30 van de 20e eeuw.De bouwstenen zouden ontstaan zijn in de "oersoep" (=primordial soup). Deze "primordial soup" is een vloeistof rijk aan organische componenten die onder geschikte omstandigheden tot de verschijning en de uitbreiding van levende organismen kan leiden.De oersoep (primodial sea or ocean) was aanwezig in de allervroegste periode van de geschiedenis van de aarde en bestond vanaf het begin van het precambrium en duurde tot het heel vroeg paleozoïcum. Het Miller-Urey experiment is een simulatie van de hypothetische voorwaarden die op de aarde toen heersten.Uiteraard moesten de onderzoekers uitgaan van de toen meest aanvaardbare premissen.De ingredienten van het experiment waren water,methaan,ammoniak en waterstof (deze drie laatsten in analogie met wat er op Jupiter en Saturnus aanwezig is).Water werd tot verdampingstemperatuur gebracht en het geheel werd onderworpen aan elektrische ontladingen onder hoogspanning (analoog met bliksems in een atmosfeer vol met waterdamp) en aan intens UV licht.Het experiment werd continu uitgevoerd gedurende een week.Daarna stelden de onderzoekers vast dat 10 tot 15% van de koolstof in het systeem onder de vorm van organische moleculen teruggevonden werd.2% van de koolstof vormde aminozuren ,13 van de 22 die dienen voor de synthese van proteInen.Van deze aminozuren was glycine het meest aanwezig.Naast aminozuren werden ook suikers,lipiden (vetten) en sommige voorlopers van nucleÏnezuren gevonden.Dit was op zich een markante vaststelling.Zo zijn de aminozuren de basiselementen voor de bouw van de proteïnen en de voorlopers van de nucleïnezuren de basiselemeneten van wat later RNA en DNA zou worden.Het experiment van Miller en Urey werd toen zeer kritisch geanalyseerd en,om enkele varianten te onderzoeken,werden diverse andere voorwaarden voor het experiment aangenomen.Wat er ook van zij,het bleek duidelijk dat in de oersoep de voorwaarden aanwezig waren om uit niet-levende materie essentiële bouwstenen van het leven aan te treffen. De experimenten van Miller en Urey zijn niet de enige pisten voor abiogenese. Andere richtingen werden ook bestudeerd en zullen verder beschreven worden (bv.panspermia en klei hypothese).Buiten het feit dat het bestaan van het leven een triviale waarneming is,kan men moeilijk de abiogenese bewijzen en falsifieren.Daarom is de hypothese onderworpen aan kritiek zowel in de wetenschappelijke als in de niet-wetenschappelijke kringen.Niet-falsifieerbaar betekent ,in de zin van Karl Popper,dat de abiogenese geen theorie is maar een eventueel aanvaarbare hypothese.Het onderzoek gaat echter nu nog verder. Er zijn sommige aanwijzingen dat de oorsponkelijke atmosfeer van de aarde minder reducerend was dan gepostuleerd door Miller en Urey.Als resultaat van belangrijke vulkaanuitbarstingen ,zowat 4 miljard jaar geleden,kwam CO2 ,stikstof,waterstofsulfide en zwaveldioxide in de atmosfeer.De incorporatie van deze gassen in een Miller-Urey experiment leverde meerdere diverse moleculen.Het gaat echter steeds in de zin van de abiogenese zoals bij de oorspronkelijke Miller-Urey versie.Enkel de aanwezigheid van zuurstof zou nadelig kunnen zijn maar dit gas was er toen enkel in zeer beperkte mate aanwezig.Rond deze problematiek van zuurstof is er toen controverse ontstaan.
Een ander experiment in de geest van Miller en Urey werd uitgevoerd door Joan Oro i Florensa ,een spaans-catalaans biochemicus (1923-2004).Een van zijn belangrijkste bijdragen was het aantonen van de prebiotische synthese van de nucleïne base -adenine-,een sleutelelement voor de bouw van de nucleïnezuren,uitgaande van waterstof cyanide ( blauwzuur).Hij vond ook dat aminozuren konden gevormd worden uitgaande van blauwzuur,ammoniak en water.J.Oro was de eerste wetenschapper die de hypothese formuleerde dat de organische moleculen voor de prebiotische synthese in de heel vroege atmosfeer van de aarde door de inslag van kometen werd aangebracht(1961).Water als essentieel element voor het leven op aarde zou ook via kometen geleverd worden.Deze visie over de rol van de kometen wordt nu algemeen aanvaard. ---------------------------------------------------------------------------------------------------
4-KRITIEK VAN DE ABIOGENESE.[HUBERT P.YOCKEY]
Hubert P.Yockey (°1916) is een fysicus en een informatie theoreticus.Hij bestudeerde de implicatie van de informatie theorie in de biologie.Hij is zeer kritisch ten overstaan van de oersoep theorie voor de oorsprong van het leven en poneert dat de oorsprong van het leven een vraagstuk is dat op wetenschappelijke wijze onoplosbaar is.Het is niet te verwonderen dat dergelijke uitspraak gretig door de creationisten en door de adepten van "Intelligent design" overgenomen werd om hun visie te staven.Helemaal ten onrechte zoals Yockey aantoonde.Hij was zelf helemaal geen "creationist" en weerlegde volledig alle beweringen uit deze richtingen. -----------------------------------------------------------------------------------------------------
Biologie-1-Ontstaan van het leven op aarde/Scenario/Citaten.
1-SCENARIO-DE TIJDSCHAAL VAN HET LEVEN OP AARDE.
Het thema Biologie/Ontstaan van het leven op aarde wordt best aangevat met een verwijzing naar een tijdschaal van de gebeurtenissen in de kosmos van bij het begin tot heden.Immers alles wat betreft het ontstaan van het leven is nauw verbonden met de kosmos en de evolutie,thema's die reeds uitvoerig besproken werden.
TIJDSCHAAL.
A-15 miljard jaar: Men situeert het begin van de kosmos tussen 10 en 20 miljard jaar geleden,bij de Big Bang.De exacte datum is uiteraard niet te achterhalen en daarom houdt men zich hier aan de meest waarschijnlijke startperiode.Gedurende 6 miljard jaar traden er dan enorme ontwikkelingen op in de kosmos.
B-9 miljard jaar: Tijdens de 6 eerste miljard jaar van de evolutie van de kosmos ontstaat onze galaxie:de Melkwegstelsel.
C-6 miljard jaar: In onze Melkwegstelsel ontstaat de zonnestelsel (de zon en de planeten).
D-4,5 miljard jaar: De aarde wordt stilaan de derde planeet van het zonnestelsel,gezien van de zon, en ondergaat een stormachtige ontwikkeling.In het begin was de aarde een levenloze planeet.
E-3,8 miljard-570 miljoen jaar: DE PRECAMBRIUM PERIODE. Ongeveer 1 miljard jaar later waren organismen aanwezig die complex genoeg waren om microfossiele sporen achter te laten in het gesteente uit die tijd.Omstreeks 3 miljard jaar geleden waren de eerste cellulaire levensvormen op aarde eenvoudige cellen zonder kernen (de prokaryoten) die in het water leefden.Daartoe behoorden verschillende soorten bacteriën.De fossielen,gekend als stromatolieten,ontstonden door het neerslaan van mineralen in de gelaagde matten van blauwwieren en bacteriën.2 miljard jaar later begonnen de blauwwieren zuurstof te produceren tijdens de fotosynthese die snel dominant ging worden.Vanaf deze periode is het leven op aarde in het PRECAMBRIUM.Eenvoudige clusters bestaande uit cellen met een kern (de eukaryoten) waren rond 850 miljoen jaar geleden aanwezig.
F-PALEOZOÏCUM
F 1-CAMBRIUM PERIODE.(570-500 miljoen jaar). Op het einde van het precambrium start het cambrium.Toen ontstond een plotselinge opbloei van complexe diersoorten.Het waren voornamelijk ongewervelde organismen die een snelle differentiatie ondergingen.Het leven was toen nog steeds in de zee.
F 2-ORDOVICIUM PERIODE.( 500-440 miljoen jaar) Het ORDOVICIUM was de periode van de trilobieten (schaaldieren met drie lobben) waarvan het ontstaan op het einde van het CAMBRIUM begonnen was.Het leven was nog steeds in de zee.
F 3-SILUUR PERIODE.(440-410 miljoen jaar) Deze periode is gekenmerkt door de verschijning van landplanten en kaakloze vissen.De ongewervelde dieren deden hun intrede op het land.Het leven kwam stilaan uit de zee.
F 4-DEVOON PERIODE.(410-365 miljoen jaar ) Het DEVOON was de periode waarin varens,zaadplanten ,insekten,vissen met kaken en amfibieën begonnen uitbreiding te kennen.
F 5-CARBOON PERIODE.(365-290 miljoen jaar) Uitgebreide verschijning van de naaktzadige planten (gymnospermen),van de vliegende insekten en begin van de reptielen.
F 6-PERM PERIODE.(290-245 miljoen jaar) De evolutie van de levende organismen die in het Carboon begonnen was ,ging nu onverminderd voort en nam verdere uitbreiding.Vooral de reptielen gingen zich laten gelden.Men zag toen ook de dinosauriërs en de eerste zoogdieren verschijnen.
G-MESOZOÏCUM
G 1-TRIAS PERIODE.(245-210 miljoen jaar) Voortzetting van de PERM periode met het uitsterven van de trilobieten en de overheersing van de dinosauriërs.
G 2-JURA PERIODE.(210-140 miljoen jaar) De levensvormen van het TRIAS gingen gewoon door.De vogels verschenen en de zoogdieren kenden een verdere uitbreiding.
G 3-KRIJT PERIODE.(140-65 miljoen jaar) Karakteristiek voor het KRIJT is de verschijning van de bloemplanten (angiospermen).
H-KENOZOÖICUM.
H 1-TERTIAIR.
H 1/1-PALEOCEEN PERIODE.(65-55 miljoen jaar) De ammonieten (fossiele schaaldieren met opgerolde schaal in de vorm van een ramshoorn) en de dinosauriërs stierven uit terwijl de zoogdieren zich bleven verspreiden en differentieerden zodat ook de eerste primaten op het toneel traden.
H 1/2-EOCEEN PERIODE.(55-38 miljoen jaar) In de groep van de primaten ontstonden de halfapen,de breedneusapen en de smalneusapen (40 miljoen jaar).
H 1/3-OLIGOCEEN PERIODE.(38-25 miljoen jaar) Periode van de eerste grassen en begin van de hominoIden (30 miljoen jaar).
H 1/4-MIOCEEN PERIODE.(25-5 miljoen jaar) Halfapen(spookdiertje),breedneusapen(slingerapen),smalneusapen (bavianen).
H 1/5-PLIOCEEN PERIODE.(5-2 miljoen jaar) Begonnen rond 10 miljoen jaar in het MIOCEEN ging de uitbreiding van de hominoïden in de plioceen periode voort.
H 2-QUARTAIR
H 2/1-PLEISTOCEEN PERIODE.(2 miljoen-10.000 jaar) Verdere uitbreiding van de primaten en mensapen waaronder de hominoïden zoals gibbon,orang-oetang,chimpansee en daarna diverse soorten mensen,tot aan de Homo Sapiens.
H 2/2-HOLOCEEN PERIODE (10.000 jaar tot heden) De laatste periode ,tot heden,die een uitbreiding van de primaten kende en de verspreiding over de hele wereld van enkele soorten "Homo",om te culmineren met "Homo Sapiens".(onder andere ook Homo Erectus als eerste ?)
De wetenschap die deze tijdschaal indeling mogelijk maakte is de paleontologie,de studie van de fossielen gekoppeld aan de geologische datering.Voor de allerlaatste periode,van de holoceen tot heden,is de archeologie een onmisbare wetenschap geworden.
2 -CITATEN.
"Sinds onze verre voorouders,de rechtopstaande primaat,op de wereld verscheen heeft hij altijd antwoorden gezocht voor wat er zich voor hem afspeelde.De evolutie van zijn hersenen naar meer cognitieve eigenschappen heeft de "Home Sapiens" een "Homo Interrogans" gemaakt. (Mark Eyskens).
Vooraleer diverse denkpisten ivm het ontstaan van het leven te behandelen is het interessant een aantal markante uitspraken over dit thema te citeren.
2.1-ALGEMEEN. -"Life is the most complex phenomenon known to us and we are the most complex being sofar produced by life." C.de Duve,"Vital Dust : Life Evolving." -"We can accept that life is a very probable physico-chemical event that will appear soon after the prerequisite conditions are met." A.Delsemme,"Our cosmic origins." -"The history of life shows perpetual changes which we call evolution." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson:"Integrated principles of zoology."
2.2-CHEMISCHE BASIS VAN HET LEVEN EN REPRODUCTIE. -"Life is an obligatory manifestation of the combinatorial properties of matter." C.de Duve:op.cit. -"Biological information is based on chemical complementarity;every facet of life depends on molecules that "recognize" each other." C.de Duve:op.cit. -"Life is very much constrained by its early chemistry,which was itself ruled by deterministic factors." C.de Duve: op.cit. -"No vital forces ,only chemical bonds underlie life." Linus Pauling(from J.Watson:"A passion of DNA. ") -"Bijna alle facetten van het leven worden op moleculair niveau geconstrueerd en zonder de moleculen te begrijpen,kunnen we alleen maar een oppervlakkig begrip van het leven zelf krijgen." Francis Crick: "What mad pursuit." (1988) -"The replication of molecules for example can be traced to life's origin and represents one of life's most universal properties." C.P.Hickman,L.S.Roberts.A.Larson: op.cit. -"The principal problem in understanding the origin of life is explaining how primitive chemical systems could have become organized into living autonomous self-reproducing cells." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson: op.cit. -"Reproduction is one of the ubiquitous miracle of life." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson: op.cit. -"I talked about life as the emergence of self-reproducing molecular systems." Stuart Kauffman:"The adjacent possible." -"The modern definition of abiogenesis is concerned with the formation of the earliest forms of life on earth from primordial chemicals." (abiogenesis=supposed development of living organisms from non-living matter) www.answers.com/main/abiogenesis www.answers.com/main/origin of life -"The true purpose of DNA is to survive,no more,no less." Richard Dawkins: "The Selfish Gene.".
2.3-LICHT EN LEVEN. -"By means of light, the benevolence of the Deity has filled the earth with organization,sensation and intelligence." A.Lavoisier. -"What drives life is....a little current kept up by sunshine." A.Szent-György .
2.4-DE BIOLOGISCHE CEL. -"The cell is viewed as the basic unit of living systems." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson : op.cit. -"The cell theory is one of the great uniforming concepts of biology.Cells are the fabric of life;there is no life without cells." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson: op.cit. -"Elke levende cel draagt de ervaring van miljoenen jaren experimenteren door zijn voorouders met zich mee." Max Delbrück.
2.5-THERMODYNAMICA EN LEVEN. -"Dissipative stuctures that are needed for life can be developed from scratch with no previous information needed,by using Eigen's hypercycles to set in motion the evolution of species and the survival of the fittest at an extraordinary simple chemical level."(cfr.I.Prigogine) A.Delsemme:op.cit. -"Life essentially relies on dissipative structures (open systems) or on non-linear dynamics."(cfr.I.Prigogine) A.Delsemme.op.cit. -"The second law of thermodynamics is not violated ,it is simply held at bay(=prevented to happening) by life on earth which uses the continuous flow of solar energy to maintain a biosphere of high internal order at least for the period of time that life exists on earth." C.P.Hickman,L.S.Roberts,A.Larson: op.cit. -"The complex systems best able to adapt are those poised(zwevend) on the border between chaos and disorder." Stuart Kauffman. op.cit. -"You cannot do a work cycle at equilibrium,meaning that the concept of an autonomous agent is inherently a non-equilibrium concept."(cfr.I.Prigogine) Stuart Kauffman: op.cit. -"The biosphere is one of the most complex things in the universe,necessitating a theory of organization that describes what a biosphere is busy doing,how it is organized,how work is propagated,how constraints are built and how new sources of free energy are detected." Stuart Kauffman:op.cit. -"My tentative definition of a living thing is that it is self-reproducing and does at least one thermodynamic cycle." Stuart Kauffman.op.cit. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- ADDENDUM.
Uitspraken van een filosoof (Leo Apostel) (1925-1995) en van een wetenschapper/fysicus (Freeman Dyson) (°1923) over het ontstaan van het leven.
-"De basisbouwstenen van het leven zijn scheikundige stoffen die in specifieke scheikundige processen interageren." Leo Apostel:belgische filosoof (1925-1995) in "Oorsprong:Inleiding tot een metafysica van het ontstaan van mens,leven en heelal."(2000),Hoofdstuk 3-Het ontstaan van het leven.
-"In de levende cel zijn de essentiële elementen de proteïnen die metabolisme verzorgen en de nucleïne zuren die replicatie beheeren." Leo Apostel,op.cit.
-"De oorsprong van het heelal is in tijd en ruimte ver verwijderd van de oorsprong van het leven.Het vroege heelal is biologisch leeg.Dit lijkt zeker waar.Al is de oorsprong van het heelal geen onmiddellijke oorzaak van de oorsrong van het leven toch kan deze oorsprong zijn: -dat op korte of lange termijn in een zo ontstaan systeem apodictisch (onbetwistbaar) leven zal verschijnen en -dat ,als in zulk systeem leven verschijnt,het slechts op bepaalde manieren kan verschijnen en onder bepaalde voorwaarden." Leo Apostel,op.cit.
-"Life is capable of making itself at home in every corner of the universe,just as it made itself at home in every corner of this planet." Freeman Dyson:"Infinite in All Directions-Part I-Life in the universe."(1988), "Origins of Life." (1986).
-"Life is organization,rather than substance." Freeman Dyson:op.cit.
-"Eigen made RNA using a protein but no RNA and Orgel made RNA but no protein.In living cells life made RNA using both RNA and protein.If we suppose that RNA was the original living molecule,than to understand the origin of life it has to make RNA using neither RNA nor protein.Neither Eigen nor Orgel has come close to achieving this goal." Freeman Dyson: op.cit. zie ook www.edge.org/documents/lif/Life.pdf "Life : What a concept !
De meeste van deze uitspraken zullen in extenso behandeld worden in volgende paragrafen van EX LIBRIS (blog).
Tijdens de tweede helft van de 19e eeuw verschenen de werken van Charles R.Darwin waarin hij de evolutie theorie publiceerde die naar zijn naam genoemd werd,het DARWINISME. Eerst kwam in 1859 zijn "meesterwerk" aan bod : "On the Origin of Species by means of Natural Selection,or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life."(Over het ontstaan van de soorten door middel van natuurlijke selectie,of het behoud van bevoordeelde rassen in de strijd om het leven.) Daarna volgde in 1871 :"The Descent of Man,and Selection in Relation to Sex."(De afstamming van de mens en selectie in relatie tot sekse.) Tenslotte kwam in 1892 :"The Expression of the Emotions in Man and Animals."(Het uitdrukken van emoties bij mens en dier.) De publicatie van deze werken luidde het begin in van een echte omwenteling in de wetenschappelijke wereld en in de maatschappij tijdens de late 19e eeuw.Het duurde niet lang vooraleer over deze theorie een heftige controverse ontstond.Pro's en contra's wedijverden om hun gelijk te bewijzen.Deze dispuut duurt nu nog steeds voort in alle hevigheid in de 21e eeuw ! !Dit is niet verwonderlijk omdat het Darwinisme aan de kern raakt van wat de mensen over hun eigen soort denken.Zeer snel werd de strijd tussen pro's en contra's gevoerd door Thomas Henry Huxley die de voorvechter van de verdedigers van Darwin mag genoemd worden.Vanaf het begin werd de strijd van de contra's bijna overal gevoerd op godsdienstige basis.Voor de westerlijke wereld was dit:de katholieke kerk , het protestantisme en de islam,toevallig of niet (??) de godsdiensten van "Het Boek :de Bijbel en de Koran".In de 20e eeuw keerde voor de katholieke kerk het tij toen Paus Johannes Paulus II erkende dat het Darwinisme een aanvaardbare theorie was.Van protestantse kant echter werd de strijd des te heviger met de opkomst van het creationisme en zijn opvolger, het "Intelligent Design", die een strikte interpretatie van de Bijbel verkondigen.Zij proberen op alle mogelijke manieren hun visie te doen zegevieren door het Darwinisme uit het biologie onderwijs te verbannen.Het wordt meer en meer een soort fundamentalisme. Begonnen in de USA deint deze trend uit tot in Europa.Dit wordt bijgestaan door sommige stromingen in de Islam.De strijd is ongemeen hard maar meer en meer komt de wetenschappelijke wereld hiertegen in het verweer omdat men zich rekenschap geeft van het gevaar van deze stroming voor de maatschappij.In het begin had de wetenschappelijke wereld weinig aandacht voor dit fenomeen omdat er een totale afwezigheid van bewijzen was. De voorstanders van het Darwinisme zijn echter zeer talrijk en niet van de minsten zoals Stephen J.Gould,Daniel Dennett ,Richard Dawkins en nog vele anderen.Ze worden door de contra's steevast bestempeld als "atheïsten" .Dit is echter wel een beetje goedkoop want deze tegenstanders brengen nooit enig wetenschappelijk bewijs voor hun standpunt.Het is pure pseudo-wetenschap. Nu volgt het voorbeeld van de eerste verdediger van Darwin : Thomas henry Huxley. -------------------------------------------------------------------------------------------------- 1- THOMAS HENRY HUXLEY-BIOGRAFIE.
Thomas Henry Huxley (nu verder afgekort THH) werd geboren op 4 mei 1825 in Ealing (Middlesex,Engeland) en stierf op 29 juni 1895 is Eastbourne (Sussex,Engeland).Hij was een zoon van George Huxley,een wiskunde leraar in Ealing.De familie geraakte in financiële nood zodat THH de school moest verlaten als hij 10 jaar was.Omdat hij over een opmerkelijke vastberadenheid en leergierigheid beschikte,begon hij als autodidact aan de studie van de ongewervelde en gewervelde dieren.Hij kon zijn studie niet ten einde brengen maar kreeg toch prijzen en aanmoedigingen.Op 20 jaar verwierf hij een gouden medaille voor anatomie en fysiologie aan de universiteit van Londen maar legde zijn eindexamen niet af.Hij werd daarna aangenomen als hulpchirurg bij de Royal Navy en deed reizen met de HMS Rattlesnake tot Nieuw Guinea en Australïe waar hij zijn kennis van de mariene ongewervelde dieren verdiepte.Na zijn terugkomst in Engeland publiceerde hij zijn werk in 1849 bij the Royal Society en bleef in deze wetenschappelijke kringen actief.In 1850 werd hij benoemd tot "Fellow of the Royal Society",een grote eer in Engeland ! Later werd hij Voorzitter van de Royal Society van 1883 tot 1885. Een van de belangrijkste werken van THH was zijn onderzoek naar de relaties tussen de mens en de andere dieren.Hierin kwam hij in hevige botsing met Richard Owen die hij later in zijn strijd om Darwin te verdedigen opnieuw ging tegenkomen.Zijn bevindingen werden gepubliceerd in zijn beroemd werk :"Evidence as to man's place in nature."(1863).In dit werk waren reeds raakpunten met het latere werk van Darwin : "The Descent of Man." van 1871. Alhoewel hij sceptisch was ten aanzien van sommige aspecten van het werk van Darwin,werd hij een van zijn vurigste verdedigers.Op godsdienstig gebied was THH een agnosticus,in die zin dat hij vooral het accent legde op het zoeken naar criteria voor bewijzen in de wetenschap.THH had vijf dochters en drie zonen. Een van zijn zonen,Leonard Huxley (1860-1933) was een schrijver en had zelfs beroemde zonen,de kleinkinderen van THH. -Sir Julian Huxley (1887-1975) : een evolutionair bioloog. -Aldous Huxley (1891-1963) : een schrijver. -Sir Andrew Huxley (°1917) : Nobel prijs Geneeskunde en Fysiologie ,1963. Hij werd de tweede Huxley die in 1980-1985 voorzitter werd van de Royal Society.De achterkleinkinderen van THH waren ook wetenschappers.De Huxley familie is zonder meer een der belangrijkste takken van de biologen in de 19e-20e eeuw in Engeland.
2-DARWIN'S BULLDOG.
De benaming "Darwin's Bulldog" komt van THH zelf."I am Darwin's Bulldog" was zodanig evident dat deze uitspraak bijna universeel aangenomen werd.Van hem zijn nog andere merkwaardige uitspraken ; -"How extremely stupid <of me> not to have thought of that <the idea of natural selection>." -"I neither deny or affirm the immortality of man.I see no reason for believing it,but on the other hand,I have no means of disproving it." Zo zijn er nog talrijke citaten die,samen met zijn levensbeschrijving te vinden zijn in: http://www.answers.com/topic/thomas-henry-huxley-1
THH was lid van een kleine groep die op de hoogte was van de ideeën van Darwin vooraleer ze gepubliceerd werden.Leden van deze groep waren ook Joseph Dalton Hooker en Charles Lyell.De juistheid van de natuurlijke selectie als hoofdmechanisme van de evolutie hield THH permanent bezig.Hij kon zich moeilijk voor 100% erin terug vinden alhoewel hij aanvaardde dat het een zeer waardevolle hypothese was die een goede basis was voor de uitwerking van een theorie.De publicatie van "The Origin of Species." in 1859 overtuigde THH volledig van de evolutie theorie van Darwin en het was zonder twijfel zijn bewondering voor het werk van Darwin die aan de basis lag van zijn verdediging van het Darwinisme,eerst in talrijke publicatie en lezingen in diverse kringen en later in belangrijke debatten.De twee protagonisten in deze heftige controverse tegen wie THH het moest opnemen waren Richard Owen en Samuel Wilberforce (The Lord Bishop of Oxford).De grote clash gebeurde op 30 juni 1830 tijdens een debat bij een meeting van de British Association in het Oxford University Museum.Wereldberoemd zijn de uitspraken,gewild of niet maar zeker onverstandig,van Wilberforce en THH:
-S.W : "...(the question is)whether THH descended from an ape on his mother's side or his father's side."
-THH :"....I would rather be descended from an ape than from a man who misused his great talents." Dit geeft enigzins de toon aan waarin deze gesprekken plaats vonden.Deze citaten gingen de wereld rond.Iedere partij eiste de overwinning van het debat op maar in afwezigheid van een "verbatim report" kan men niet over de juistheid van de standpunten oordelen.Een feit is zeker ,THH nam het op voor Darwin tegen de vijandige houding van Owen en Wilberforce.Het wil echter niet zeggen dat Darwin en Huxley volledig op dezelfde golflengte waren.
-THH :" Until selection and breeding can be seen to give rise to varieties which are infertile which each other,natural selection cannot be proved." (Hierin bleek later dat THH ongelijk had).
-Charles Darwin : "The empirical evidence you call for is both impossible in practical terms,and in any event unnecessary.It's the same as asking to see every step in the transformation (or the splitting) of one species into another.My way so many issues are clarified and problems solved;no other theory does nearly so well." Uit deze opmerking bleek dat er een zekere graad van twijfel over het Darwinisme bleef bestaan.Om te besluiten,de opmerking van Helena Cronin, -"<THH> may be Darwin's bulldog,but not his poodle (schoothondje !)."
Dit is het bewijs dat in zulke contoverse,zelfs degene die met de beste bedoelingen een standpunt inneemt, nooit immuun is voor een alternatieve zienswijze.(Einde van het hoofdstuk Evolutie).
De evolutionaire psychologie (EP) is de theoretische benadering van de psychologie die de mentale en psychologische eigenschappen tracht uit te leggen als functionele producten van de natuurlijke selectie.Bondig uitgedrukt ligt het accent van de evolutionaire psychologie op evolutie van brein en gedraging.Alhoewel toepasselijk op alle organismen met een zenuwstelsel,is het onderzoek in EP hoofdzakelijk gewijd aan de menselijke soort en is in nauwe relatie met ecologie,erfelijkheid en sociobiologie.Deze theorie gaat uit van het standpunt dat het menselijk brein samengesteld is uit een aantal functionele mechanismen-psychologische adaptaties en cognitieve modules ontworpen door de natuurlijke selectie.EP is daarom ook gebaseerd op de cognitieve psychologie en op de evolutie biologie (o.a.sociobiologie). De term EP dateert van 1973 maar werd pas in 1992 meer algemeen gekend geworden door het werk van J.Barkow,L.Cosmides en J.Tooby,beschreven in "The adapted mind : Evolutionary psychology and the generation of culture." EP berust op een aantal premissen zoals: A-Een gedraging hangt af van psychologische mechanismen en informatie verwerkingsmodules,gesitueerd in het brein,die beantwoorden aan externe en interne stimuli die hun activatie initieert. B-De evolutie door selectie is het enige oorzakelijk proces dat in staat is zulke complexe organische mechanismen tot stand te brengen. C-Geëvolueerde psychologische mechanismen dienen als gespecialiseerde functies om de adaptieve problemen op te lossen die zich gedurende de lange evolutietijd van de mensen zich hebben voorgedaan. D-De evolutie heeft informatie verwerking van talrijke geëvolueerde psychologische mechanismen ontworpen om geadapteerd te zijn aan specifieke informaties afkomstig uit de omgeving en ook uit het organisme zelf. E-De menselijke psychologie bestaat uit een groot aantal functioneel gespecialiseerde en geëvolueerde mechanismen.Ieder mechanisme is gevoelig voor specifieke vormen van stimuli in een bepaald context,die gecombineerd,gecoördineerd en geïntegreerd worden om een bepaalde gedraging voort te brengen. Deze premissen werden op een enigszins analoge wijze geformuleerd door L.Cosmides en J.Tooby.De kern van EP ligt in de natuurlijke selectie die in andere nota's reeds behandeld werd.Hier mag wel een onderscheid gemaakt worden tussen kenmerken die rechtsreeks de overleving van een individueel organisme bevorderen en andere kenmerken die op eerste zicht deze overleving belemmeren maar voor de overleving van de soort belangrijk zijn.Dit vindt men vooral in de processen die door Darwin behandeld werden als "Sexual selection." In beide gevallen komen deze diverse kenmerken neer op "overleven" en "reproduceren" van een organisme (individueel of als soort).
2-"INCLUSIVE FITNESS".
De theorie van de "inclusive fitness" werd voorgesteld door William D.Hamilton in 1964.Dit houdt een revisie in van de evolutie theorie die gebaseerd is op een combinatie van de natuurlijke selectie,de sexuele selectie en de verwantschap selectie ("kin selection").Ze refereert naar de som van het eigen reproductief succes van een individu en van de handelingen van een individu die een reproductief succes van genetisch verwante individuen nastreven.In haar moderne vorm is de algemene evolutie theorie in essentie een theorie van de "inclusive fitness".De problematiek van het altruisme wordt in de "inclusive fitness" als basis element behandeld. De EP theorie neemt specifieke thema's van de evolutie theorie over en voegt er fundamentele onderstellingen aan toe: a)Het bestaan van onderscheiden psychologische kenmerken : psychologische aspecten van mensen zijn onderscheiden kenmerken zoals bv."angst" op verschillende niveau's. b)De erfelijkheid van de psychologische kenmerken : deze kenmerken hebben een genetische basis;ze worden overgeërfd en waren,op een bepaald ogenblik in het evolutionair verleden,componenten van de genetische variabiliteit. c)Adaptionisme : Deze kenmerken werden onderworpen aan de selectie en zijn doorgaans voorgesteld als adaptaties aan vroegere omgevingen. In verder geciteerde boeken (Nelissen,Mieras) kunnen zeer veel voorbeelden hiervan gevonden worden. ------------------------------------------------------------------------------------------------- INTERMEZZO.
De beschrijving van de evolutionaire psychologie is nogal saai.Het onderwerp is echter zodanig actueel in de kringen van de evolutie dat er regelmatig interessante vulgariserende boeken verschijnen die helpen het geheel op een aanschouwelijke manier te illustreren.Twee recente werken lukken daar zeer goed in.
1-"De brein machine : de biologische wortels van de emoties en gevoelens.Een darwinistische kijk." Mark Nelissen,2008.
2-"Ben ik dat ? Wat hersenonderzoek vertelt over onszelf." Mark Mieras 2007. Als een stimulus ,hetzij intern,hetzij extern,het zenuwstelsel van een organisme prikkelt is daarvan een emotie het eerste gevolg in het brein.Wat er daarna volgt is de vertaling van een emotie in een gevoelen.Dit leidt tot een gedraging waarvan zowel een fysisch als een cognitief aspect verbonden is.De basis emoties zijn:vreugde/geluk,verdriet,woede,verbazing en walging/afkeer.De complexe emoties zijn schaamte,schuldgevoel en trots.Voor iedere emotie kan men het belang in het algemeen kader van de evolutie theorie aantonen. Voor alle organismen met een zenuwstelsel speelt de keten:STIMULUS--EMOTIE---GEVOELEN----GEDRAGING een belangrijke rol.De gedraging bij lagere organismen is meestal de uitdrukking van instincten.Bij de primaten en alleszins bij de mensen speelt echter op het niveau van de gedraging het aspect van de cognitie een rol bij de initiatie van een gedraging.Hierin is een rol weggelegd voor de cognitieve psychologie die zeker bij de mensen essentieel is.De cognitieve theorie betoogt dat oplossingen voor problemen die zich stellen op het niveau van de gedraging de vorm aannemen van algoritmen-regels die niet noodzakelijk begrepen worden maar die een oplossing voor een probleem inhouden-of de vorm van regels die begrepen worden maar niet altijd de oplossing voor problemen garanderen.Essentieel in de cognitieve psychologie is de erkenning van het bestaan van interne mentale toestanden zoals geloof,verlangen en motivatie.Het is niet denkbeeldig dat hierin een oplossing kan gevonden worden voor de ernstige problematiek van de uitoefening van de "vrije wil" die zich slelt bij de uiteindelijke gedraging.Het is wel een kapitale kwestie in de controverse die is ontstaan bij de toepassing van de evolutionaire psychologie in de menselijke soort.De neurobiologie heeft hierin nog veel werk te verrichten om voor deze mentale toestanden een aanvaarbare verklaring te vinden.Voor de lagere organismen kan men bij de gedraging determinisme aanvaarden maar niet voor de hogere organismen.Bij de primaten is er wel sprake van aspecten die niet met determinisme overeenkomen.Voor de mensen is het aanvaarden van determinisme in de gedraging uiterst gevaarlijk.Dit zou kunnen leiden tot de vrijspraak voor allerlei misdaden;vandaar het enorm belang van de criteria voor de "vrije wil". --------------------------------------------------------------------------------------------------
3-WILLIAM D. HAMILTON.
William D.Hamilton (1936-2000) was een engelse evolutie bioloog en is gezien als een van de grootste evolutie theoretici van de 20e eeuw.Van 1984 tot 2000 was hij professor aan de universiteit van Oxford (New College).Hij werd beroemd door zijn theoretisch werk waarin hij een rigoureuze genetische basis voor de verwantschap selectie (kin selection) uiteen zette.Deze zienswijze is een sleutel element in de ontwikkeling van een algemeen zicht op de evolutie,gecenterd op de genen.Hij is daarom ook een voorloper van de sociobiologie van Edward O.Wilson.
DE REGEL VAN HAMILTON.
Andere biologen ,zoals Fisher en Haldane,hadden een probleem gezien om uit te leggen hoe organismen de "fitness" van hun genen konden verhogen door hun familie verwanten te helpen maar erkenden het probleem en formuleerden het op gepaste wijze.Hamilton werkte hun werk uit en formuleerde het probleem aan de hand van de gekende "Speltheorie".De formule luidt dat de kostelijke actie zou plaats vinden door de gekende uitdrukking: C < R x B Hierin stelt C de kost in "fitness" voor de actor,R de genetische verwantschap tussen actor en ontvanger en B de "fitness" winst van de ontvanger.De uitwerking van de regel van Hamilton is gebaseerd op ingewikkelde wiskunde en daarom moeilijk toegankelijk voor een niet gespecialiseerd publiek.Het belang van de regel van Hamilton wordt echter wel algemeen erkend en wordt geïncorporeerd in biologische werken.Tot heden nochtans heeft geen enkele empirische studie de waarden van R,B en C bepaald om uit te kunnen maken of de regel wel degelijk gevolgd wordt in de natuur.Om van een "theorie" te spreken is het wel voorbarig,zelfs na 40 jaren. Hamilton was geen begaafde spreker en kon moeilijk zijn werk overbrengen bij het publiek.Richard Dawkins (ook professor in Oxford-New College) deed dit echter op briljante wijze in zijn boek: "The Selfish Gene.".
1-SOCIOBIOLOGIE-EVOLUTIE THEORIE IN DE LATE 20e EN 21e EEUW.
De sociobiologie is de tak van de wetenschap die de princiepen van de evolutie biologie toepast bij de studie van de gedraging van sociale dieren en mensen.Ze omvat een synthese van ethologie,ecologie en evolutie theorie waarin de sociale gedraging gezien wordt als een product van de natuurlijke selectie en andere biologische processen. Deze wetenschap poneert dat de individuen zich zullen gedragen om hun geschiktheid (fitness) te maximaliseren (maw hun succes bij het doorgeven van kopieën van hun genetisch materiaal aan opeenvolgende generaties te vergroten).Het centraal principe in de sociobiologie is dat de gedraging van een individu gedeeltelijk gevormd wordt door zijn genetisch patrimonium;het is dan erfelijk en onderworpen aan de natuurlijke selectie.Volgens deze visie is er voor dit proces absoluut geen nood aan een bewuste doelstelling.Dit staat in schril contrast met enkele aspecten van het "sociaal Darwinisme" waarin vooral de nadruk werd gelegd op "Struggle for life" en "The survival of the fittest".Dit is een terminologie die door sommigen in zeer letterlijke zin opgevat wordt. Men moet de natuur haar gang laten gaan.Iedere menselijke tussenkomst houdt een ontsporingsmogelijkheid in zich als men dan deze termen te letterlijk kan interpreteren. Dit kan leiden tot eugenetica en racisme.Dit zijn begrippen die in de sociobiologie niet aan bod komen.De term "Sociobiologie" werd geïntroduceerd door Edward O.Wilson (Harvard University,Boston,USA) in zijn werk "Sociobiology:The new synthesis" van 1975.De visie van E.O.Wilson werd bekritiseerd door zijn collega's uit Harvard,Richard Lewontin en Stephen J.Gould.Veel van deze kritiek werd door E.O.Wilson bestempeld als pure laster.Voor deze tegenstanders was het centraal thema waarbij de genen als transmissie factoren in de erfelijkheid niet voor alles toepasbaar.Er moet ook iets zijn dat afkomstig is uit de sociale omgeving. Voor E.O.Wilson kan deze invloed zich echter ook op epigenetische wijze manifesteren in de erfelijkheid.Deze complexe relatie tussen genen en omgeving (ook gekend als " nature vs.nurture") wordt grotendeeld opgevangen in de evolutie psychologie (zie verder) waarvan J.Tooby (anthropologie) en L.Cosmides (psychologie) de promotoren waren.E.O.Wilson behandelde meer specifiek de sociobiologische verklaring van de menselijke gedraging in zijn boek "On Human Nature" van 1978.De sociobiologische visie van E.O.Wilson over de gedraging van dieren (vooral bij sociale insecten zoals de mieren),gezien in een evolutionaire perspectief, is wel algemeen aanvaard.De uitbreiding ervan tot de menselijke soort stuit nu nog steeds op aanzienlijke tegenstand. De sociobiologie van E.O.Wilson is gebaseerd op twee fundamentele premissen: -Sommige gedragingspatronen worden overgeërfd. -Overgeërfde gedragingspatronen worden bevestigd door natuurlijke selectie. Daarom zijn deze patronen waarschijnlijk adaptief en zijn evolutionair ontwikkeld door de omgeving. Een genoom is niet iets onveranderlijks .Er kunnen talrijke modificaties optreden.Sommige daarvan hebben hun oorsprong in de omgeving.De genen die zo veranderd worden kunnen overgeërfd worden indien ze bijdragen tot positieve effecten.Dit mag men echter niet verwarren met Lamarckisme want daarin spelen andere factoren die niet actief zij op het niveau van de genen.
ALTRUISME
In de sociobiologie spelen ook andere strategieën een rol om de persoonlijke "fitness" te realiseren.Zo komen er talrijke voorbeelden van altruisme voor die de natuurlijke selectie vooruit helpen voor de groep ipv voor de individuen.De transmissie van de genen is hierin van uitzonderlijk groot belang.Dit werd zeer duidelijk aangetoond in het werk van Richard Dawkins:"The Selfisch Gene".Altruisme wordt door de biologen gedefinieerd als het proces waarbij de "ontvanger" van de genen meer kansen heeft te overleven en zich te reproduceren dan de "gever".Hier worden "ontvanger" en "gever" niet gezien in het kader van een zuiver reproductief proces maar wel als actoren in een techniek waarbij de "gever"alles in het werk stelt om de "fitness" van de ontvanger te verhogen ten koste van zijn eigen voordeel.Dit speelt vooral in het geval van "verwantschap" ("kin altruism") maar ook in gevallen waarbij later een voordeel voor de gever kan opbrengen (reciprocal altruism).
De nieuwe visie in de "Sociobiology:The new synthesis." van 1975 (E.O.Wilson) in de biologie en in de sociale wetenschappen berust regelrecht op de populatie biologie van Darwin,op de vergelijkende ethologie,op de moderne evolutie theorie-nadat deze bevrijd is van alle sporen van Lamarckisme-en eindelijk op de verwantschap selectie ("kin-selection")Volgens deze versie van de evolutie treedt er mogelijkerwijze een co-evolutie op van genen en culturen.Deze denkwijzen kunnen de indruk van genetisch determinisme doen ontstaan en werden daardoor ook snel aan kritiek onderworpen.Dit is echter onterecht want op een zekere niveau speelt bij de gedraging,zeker bij de mensen maar blijkbaar ook bij andere primaten,de cognitieve kant van de gedraging (verbonden met de vrije wil) ook een niet te verwaarlozen rol. Het is wel zo dat de sociobiologie een zeer grote wetenschappelijke controverse tijdens de late 20e eeuw en in de 21e eeuw ontketend heeft.
2-EDWARD OSBORNE WILSON (°1929).
Edward Osborne Wilson werd geboren in Birmingham (Alabama,USA) op 10 juni 1929.Na een ongeval bij het vissen kon hij zijn rechteroog niet meer gebruiken en werd natuurwetenschapper,gespecialiseerd in de observatie van dichtbij van insecten (meer specifiek : mieren) met zijn linker oog.Hij is een uitzonderlijk entomoloog (insectenkenner).Men noemde hem Dr.Ant.Hij studeerde en werkte aan de Harvard universiteit in Boston. Zijn voornaamste werken zijn.
-"SOCIOBIOLOGY : THE NEW SYNTHESIS." (1975)
De term sociobiologie was, voor E.O. Wilson,reeds in gebruik maar hij maakte er wel zijn levenswerk van.
-"ON HUMAN NATURE." (1978)
In dit essay geeft E.O. Wilson een biologische basis voor de menselijke handelingen en cultuur.Een aangepaste tweede versie verscheen in 2004.Dit wordt speciaal behandeld in Evolutie 9-"On Human Nature" (2004)/E.O.Wilson.
-"THE FUTURE OF LIFE." (2002) (De toekomst van het leven.)
E.O.Wilson schreef dit boek als voorvechter voor het behoud van de biodiversiteit.Het boek bevat talrijke opmerkingen in verband met de huidige brandende problematiek van de "Global Warming". Citaten : -" Het is uitermate menselijk om te zoeken naar totaliteit en rijkdom van ervaring."
-"...de menselijke geest kan zich slechts langs enkele voorstelbare wegen ontwikkelen.Deze worden gekozen voor bevrediging die we instinctief zoeken."
-"We zijn intelligente zoogdieren ,door de evolutie,door God zo u wilt,geschikt gemaakt om door samenwerking persoonlijke doelen te realiseren."
-"Er nadert een Armageddon aan het begin van het derde millenium.Maar het is geen kosmische oorlog en vurige instorting van het mensdom,zoals voorspeld in de heilige schrift.Het is de vernieling van de planeet door de overmatig uitdijende en vindingrijke mensheid."
-"We bevinden ons in een flessenhals van overbevolking en verspillende consumptie."
-"We zijn te zeer met onszelf bezig om de lange termijn gevolgen van ons handelen te voorzien."
Dit boek is vol van zulke zinvolle uitspraken en is het lezen meer dan waard. Edward O.Wilson is ook een vooraanstaand ecologist die ijvert voor het behoud van de biodiversiteit en die actief was in het kader van de W W F. Zeer recent was hij ook een van de initiatief nemers van een encyclopedie van de levende organismen EOL : Encyclopedia of life,te vinden op:
http://www.eol.org
Een opmerkelijk citaat in verband met ecologie is het volgende: -"Now when you cut a forest,an ancient forest in particular,you are not just removing a lot of big trees and a few birds fluttering in the canopy.You are drastically imperiling a vast array of species whithin a few square miles of you.The number of these species may go to tens of thousands...and science has not yet discovered the key role undoubtedly played in the maintenance of that ecosystem,as in the case of fungi,microorganisms and many of the insects." (E.O.Wilson,2000)
Zoals bij iedere tak van de natuurwetenschappen kon de evolutie theorie van Darwin niet zonder invloed blijven in de maatschappij.In tegenstelling tot andere takken van de natuurwetenschappen is de impact van het Darwinisme ,door de aard zelf van het onderwerp,ongemeen groot geweest en heeft geleid tot felle discussies die tot nu in de 21e eeuw onverminderd de gemoederen blijven verhitten;dit althans in beperkte kringen.
1-Sociale effecten van de evolutie theorie.
De sociale effecten van de theorie van de natuurlijke selectie zijn aanzienlijk geweest.Nadat de wetenschappelijke verklaringvan de diversiteit van het leven (met andere woorden de biodiversiteit) ontwikkeld werd,verplaatste het onderwerp zich naar alternatieve richtingen,soms in een zeer uitgebreid kader. De reden daarvan is dat de evolutie theorie een verklaring van de oorsprong van het mensdom suggereerde.Dit had een diepgaande invloed op de menselijke maatschappijen.Sommigen verzetten zich heftig tegen de aanvaarding van een wetenschappelijke verklaring op grond van godsdienstige implicaties (bv.omdat de natuurlijke selectie incompatibel is met de speciale schepping van de mens zoals beschreven in de Bijbel).Over dit aspect van de controverse komt later een speciale nota (zie Creationisme versus Darwinisme).
2-Evolutie en ethiek.
De evolutie theorie gebaseerd op de natuurlijke selectie diende als fundament voor diverse ethische en sociale systemen,zoals het sociaal Darwinisme.De algemene gedachte, die hier aan de grondslag ligt, dateert van voor de publicatie door Darwin van "The origin of species." in 1859.In de 19e eeuw was dit gebaseerd op de stelling verwoord door Herbert Spencer:"The survival of the fittest".In zijn breedste zin verklaarde en rechtvaardigde deze zin de verschillen in welstand en succes tussen maatschappijen en volkeren.Deze stroming kreeg nog meer ingang door de interpretatie van Francis Galton (een neef van Charles Darwin) die leidde tot "eugenetica".Deze laatste visie werd als immoreel en zelfs als onmogelijk bestempeld door Thomas Huxley en ook door Stephen J.Gould die poneerde dat ze steunde op een verkeerde interpretatie van de natuurlijke selectie.Naast de eugenetica is het racisme eveneens een gevolg van deze verkeerde interpretatie van het Darwinisme gepropageerd door Francis Galton. Dit heeft geleid tot zulke belangrijke excessen (oa.de "Holocaust") dat deze richtingen nu door de meerderheid verworpen worden.Darwin zelf veroordeelde de concepten van de eugenetica in zijn boek van 1871:"The descent of man and selection in relation to sex.".
-"NOR COULD WE CHECK OUR SYMPATHY,EVEN AT THE URGING OF HARD REASON,WITHOUT DETERIORATION IN THE NOBLEST PART OF OUR NATURE.THE SURGEON MAY HARDEN HIMSELF WHILST PERFORMING AN OPERATION,FOR HE KNOWS THAT HE IS ACTING FOR THE GOOD OF HIS PATIENT;BUT IF WE WERE INTENTIONALLY TO NEGLECT THE WEAK AND HELPLESS,IT COULD ONLY BE FOR A CONTINGENT BENEFIT WITH AN OVERWHELMING PRESENT EVIL.(The descent of man,1871)
(Vrije vertaling) -"EVENMIN ZOUDEN WIJ ONZE SYMPATHIE BETUIGEN,ZELFS VOOR EEN HARDE,DRINGENDE REDEN,ZONDER ACHTERUITGANG VAN HET MEEST EDELE DEEL VAN ONZE NATUUR.DE CHIRURG KAN HARD WORDEN IN DE UITOEFENING VAN ZIJN BEROEP TIJDENS HET UITVOEREN VAN EEN OPERATIE OMDAT HIJ WEET DAT HIJ HANDELT VOOR HET WELZIJN VAN ZIJN PATIENT.MAAR INDIEN WIJ OPZETTELIJK DE ZWAKKE EN DE HULPELOZE VERWAARLOZEN ZOU DIT ENKEL KUNNEN ZIJN VOOR EEN BIJKOMENDE WINST MET EEN MOMENTEEL VERPLETTEREND KWAAD."
Dit toont duidelijk aan dat Darwin zeker niet als aanstichter van eugenetica en racisme kan bestempeld worden.Het is ook evident dat de negatieve aspecten enkel ontstaan,niet door de theorie,maar door wat de mensen ermee doen.
3-Sociaal darwinisme.
De stricte bepaling van Sociaal Darwinisme wordt doorgaans als volgt geformuleerd: "De toepassing van het Darwinisme op de studie van de menselijke maatschappij,meer specifiek de theorie van de sociologie volgens dewelke individuen en groepen meer voordeel dan anderen halen als gevolg van genetische of biologische superioriteit."
4-HERBERT SPENCER (1820-1903).
Herbert Spencer werd geboren in Derby (Engeland) op 27 April 1820 en is dus een tijdgenoot van Charles Darwin.Zijn opvoeding werd sterk beïnvloed door zijn vader en zijn onkel die een dissidente en onafhankelijke gedachtegang hadden. Hij toonde veel aanleg voor de studie van de natuur en voor de fundamenten van de wetenschap.Rond 1841 was hij actief als burgerlijk ingenieur bij de spoorwegen in Londen en Birmingham.Hij ontwikkelde daar heel snel een grote belangstelling voor de evolutie.Na enkele jaren evolueede hij naar de concepten van het individualisme en het "Laissez-faire" (Libertarisme) en gaf al snel blijk van zijn mening over de evolutie en sprak over de maatschappij als een individueel organisme.Hij wordt doorgaans genoemd als de stichter van het "Sociaal darwinisme".Spencer ontwikkelde zijn concept van de evolutie als een progressieve ontwikkeling van de fysische wereld,de biologische organismen,de menselijke geest,de culturen en de gemeenschappen.Zijn meest bekende leit-motief was :"The survival of the fittest"(uit zijn Principles of Biology,1864) die hij formuleerde na het lezen van het werk van Darwin:'The origin of species."(1859)Deze term doet onvermijdelijk denken aan de "natuurlijke selectie" maar Spencer breidde dit uit tot het gebied van de sociologie en van de ethiek waarin hij elementen van het Lamarckisme incorporeerde.Zoals in de paragrafen 1 en 2 aangehaald werd,heeft deze visie geleid tot verwerpelijke excessen.Herbert Spencer mag echter niet als aanstoker van deze extreme richtingen gezien worden maar zijn invloed in de 19e eeuw en later was wel immens.Hij is de auteur van talrijke werken op allerlei gebieden.Zijn voornaamste werk is:"System of Synthetic Philosophy."(10 vol.) waarin hoofdstukken over biologie,psychologie,sociologie en ethiek voorkomen.Om een vollediger beeld van Herbert Spencer te krijgenkan gerefereerd woerden naar:
5-Enkele citaten uit de werken van Herbert Spencer:
-"There is a principle which is a bar against all information,which is a proof against all arguments and which cannot fail to keep a man in everlasting ignorance-that principle is contempt (minachting) prior to investigation."
-"Object we ardently pursue bring little happiness when gained;most of our pleasure comes from unexpected sources."
-"The more specific idea of Evolution now reached is...a change from an indefinite,incoherent homogeneity to a definite,coherent heterogeneity,accompanying the dissipation of motion and integration of matter."
-"The Republican form of government is the highest form of government;but because of this it requires the highest type of human nature...a type nowhere present existing."
"Science is organized knowledge."
-"A living thing is distinguished from a dead thing by the multiplicity of change at any moment taking place in it."
-"How often misused words generate misleading thoughts."
-"All socialism involves slavery.That which fundamentally distinguishes the slave is that he labours under coercition to satisfy anothers desires."
-"No one can be perfectly free till all are free;no one can be perfectly moral till all are moral,no one can be perfectly happy tilll all are happy."
In deze citaten liggen hier en daar wel diepe waarheden maar veel ligt op het domein van de utopie en mag niet zomaar klakkeloos aanvaard worden.Het bestempeld wel voor een gedeelte wie Herbert Spencer was ! ! !
Sinds de publicatie door Darwin van "The origin of species." in 1859 is het Darwinisme niet meer uit de actualiteit geweest.Zowel de vurige aanhangers als de tegenstanders van zijn evolutietheorie (of moet men liever zeggen :zijn stevig gefundeerde hypothese over het mechanisme van de evolutie van de soorten ?)zijn regelmatig aan bod gekomen.Getuigen hiervan zijn de ontelbare gepubliceerde boeken en essays en de verhitte discussies rond deze theorie.Sinds 1859 is er stilaan het begrip neo-Darwinisme ontstaan.Deze term werd voor de eerste maal gebruikt na 1896 door August Weismann (1834-1914) die de onmogelijkheid van de overerving van de verworven kenmerken onderstreepte en benadrukte dat de natuurlijke selectie het enige belangrijkste proces was dat zou rekening houden met de biologische evolutie.Een synthese van de moderne evolutie theorie werd voorgesteld door Julian Huxley in 1942.In deze synthese werd de bevolkingsgenetica (population genetics) geïntegreerd in de natuurlijke selectie samen met de erfelijkheidswetten van Gregor Mendel.De ontwikkelingen die geleid hebben tot deze synthese ("History of evolutionary thought.") kunnen in de volgende fazen onderverdeeld worden:
-1859-1899.
In de 19e eeuw waren Lamarckisme,orthogenese (progressieve evolutie) en "saltationisme" (evolutie door sprongen of mutaties) enkele alternatieven die de aandacht kregen.Darwin zelf gaf echter geen nauwkeurige verklaring over de manier van ontstaan van nieuwe soorten omdat belangrijke aspecten hem toen onbekend waren.Het neo-Darwinisme kreeg dus vaste grond toen het begrip van de evolutie via natuurlijke selectie werd geassocieerd met de genetica en de daaraan verwante processen.
-1900-1915.
De ontdekking van de erfelijkheidswettenvan Gregor Mendel kreeg een bredere bekendheid door de werken van Hugo de Vries over de chromosomen.De chromosomen bleken de essentiële bouwstenen te zijn waarop de natuurlijke selectie kon ingrijpen.De aanvankelijke formulering van de wetten van de erfelijkheid van Gregor Mendel waren niet voldoende omdat ze niet compatiebel waren met de natuurlijke selectie en het saltationisme (sprongsgewijze mutaties). De werken van T.H.Morgan toonden kort daarna aan dat er een rechtsreeks verband bestaat tussen de genetica van Mendel en de theorie van de chromosomen.Eerder dan aan de schepping van een nieuwe soort in een enkele stap waren de mutaties verantwoordelijk voor de verhoging van de genetische variatie in een bevolking.De theorie van Darwin werkt niet op het individu maar vereist een groot aantal varianten om de natuurlijke selectie haar invloed te laten gelden.
-De bevolkinggenetica ("Population Genetics.")
De bevolkingsgenetica toonde echter aan dat de genetica van Mendel compatiebel was met de voornaamste elementen van het neo-Darwinisme.
-De moderne synthese.
De eerste wetenschapper die in de richting van een moderne synthese wees was Theodosius Dobzhansky (een russische medewerker van T.H.Morgan) die met zijn studie van de vlieg Drosophila Melanogaster aantoonde dat de genetica kon toegepast worden op natuurlijke populaties. ("Genetics and the origin of species",T.Dobzhansky,1937).Ernst Mayr was ook een belangrijke voorstander van deze vernieuwde versie van het Darwinisme.("Systematics and the origin of species.-1942).
-Grondbeginselen van de moderne synthese.
Volgens de moderne synthese van de jaren 1930-1940 ontstaat de genetische variatie in populaties bij toeval door allerlei mutaties bv.door fouten in het kopiëren van DNA en door recombinatie ("crossing over" of vermenging van homologe chromosomen gedurende de reproductie faze -meiose-).De evolutie zorgt er in eerste instantie voor dat de verandering van de frekwentie van de chromosomen wijzigingen zich doorzet naar opeenvolgende generaties indien ze gunstig zijn voor het voortbestaan van de soort..Het ontstaan van een soort (speciation) gebeurt geleidelijk als de populatie op reproductief vlak geïsoleerd wordt bv. door een geografische begrenzing. --------------------------------------------------------------------------------------------------
INTERMEZZO.
Een goede illustratie van een Darwiniaans mechanisme vindt men in het proces waarbij bepaalde bacterie stammen resistent worden tegen antibiotica.Een bacterie populatie,aanwezig in een organisme, gedijt zeer goed zolang er geen externe factoren hun overleving en hun reproductie komen verstoren.Er zijn wel toevallige mutaties aanwezig maar deze worden geëlimineerd.Als er plots aan antibioticum verschijnt is dit een drastische omgevingsverandering waaraan de bacterie zich moet aanpassen.De niet gemuteerde bacterie worden vernietigd en van de gemuteerde zijn er die dan een voordeel hebben en dus blijven voort bestaan omdat ze een overlevingskans hebben.Stilaan nemen ze de overhand en de bacterie wordt dan in deze nieuwe omgeving resistent.Om de nadelige effecten van de bacterie te elimineren moet men ervoor zorgen dat ze zo snel mogelijk en volledig uitgeroeid worden.Vandaar de noodzaak een behandeling met antibioticum niet voortijdig te stoppen;dit ter verduidelijking. -------------------------------------------------------------------------------------------------- -Latere vooruitgang.
De moderne synthese van de evolutie werd daarna verder ontwikkeld door de inzichten eraan toe te voegen volgens dewelke de genen centraal waren in het proces (1960).De synthese zoals ze nu begrepen wordt omvat begrippen en ontwikkelingen die voor Darwin niet bekend waren toen hij aan zijn natuurlijke selectie werkte. (DNA-Genetica).Dit maakt zijn werk des te genialer ! Een bijzondere interpretatie van het neo-Darwinisme is nu ook geassocieerd met de werken van Richard Dawkins (The Selfish Gene) die uitgaan van het standpunt dat de genen de enige werkelijk belangrijke eenheden waarop de selectie kan werken.Dawkins breidde zijn visie uit naar niet-biologische systemen die een zelfde selectie patroon vertonen zoals voor de "memen".Dit is een heel ander verhaal die een afzonderlijke behandeling verdient.
In de post-Darwin periode van de 20e eeuw verdient Stephen Jay Gould (1941-2002) zeker een bijzondere plaats.Hij was een Amerikaans paleontoloog,geoloog en evolutiebioloog.Vanaf 1967 werkte hij aan de Universiteit van Harvard waar hij vanaf 1973 hoogleraar geologie werd.In 1972 stelde hij samen met Niles Eldredge de theorie van het "punctuated equilibrium" voor.Hij verdedigde de evolutietheorie en bestreed het creationisme.Hij bestempelde wetenschap en religie als niet-overlappende terreinen (NOMA=Non Overlapping Magisteria).Stephen J.Gould liep ook niet warm voor sociobiologie en de daarvan afgeleide evolutionaire psychologie.Samen met Richard Lewontin bracht Gould het begrip "spandrel" (zwik) in zwang voor een eigenschap waar niet op geselecteerd wordt maar die een noodzakelijke gevolg is van andere eigenschappen."Punctuated equilibrium" is een onderdeel van de evolutietheorie die een verklaring geeft voor plotselinge sprongen in de evolutionaire lijnen van fossiele soorten.(="onderbroken evenwichten"),terwijl het Darwinisme meer het accent legt op het "gradualisme".Het idee achter het "punctuated equilibrium"is dat soorten gedurende lange tijd geen of nauwelijks evolutionaire veranderingen kennen (een evenwicht of equilibrium) en daarna gedurende een geologische korte tijd relatief sterke wijzigingen ondergaan (een onderbreking of punctuation).Volgens de theorie zouden overgangen tussen soorten dus zeer zeldzaam zijn,wat echter niet schijnt te stroken met de werkelijkheid.Een interessant aspect van het punctualisme is dat de natuurlijke selectie die in de klassieke evolutietheorie als het ware als de motor van de evolutie fungeert,hier eerder als een rem gezien wordt.Zolang de omgeving niet verandert,zo redeneert het punctualisme,zorgt de selectie ervoor dat de soorten niet (of veel minder !) veranderen.Zodra er echter een grote ecologische verandering plaats vindt (bv.een ramp veroorzaakt door de inslag van een groot meteoriet) is de rem los en kunnen soorten op vrij korte tijd sterk veranderen omdat mutaties niet meer onmiddellijk uitgewied worden.Daarna volgt een periode van stabilisatie waar de selectie-rem in werking treedt. N.B.Met uitzondering van de tijdschalen die in beide theorieën gehanteerd worden,is er blijkbaar geen incompatibiliteit tussen Darwin en Stephen J.Gould. "Punctuated equilibrium :An alternative to phyletic gradualism".Men kan hierover blijkbaar nog oneindig discussieren. Het wetenschappelijk "Magnum Opus" van Stephen J.Gould is:" is: "The structure of Evolutionary Theory-2002." Stephen J.Gould bekijkt de grondleggers van de "Moderne Synthese" van het neo-Darwinisme(de biologen die in de jaren 20 en 30 van de 20e eeuw de evolutietheorie van Darwin gelinkt hebben met de erfelijkheidswetten van Gregor Mendel) met grote argwaan.Zij waren immers degenen die voeding gaven aan de genetisch deterministische opvatting van de biologie;een visie die Gould verafschuwde.Zo heeft iedere visie zijn plus en zijn min punten en is de polemiek rond de evolutie ver van gedaan.Reden temeer om de benaming "theorie" voorzichtig te gebruiken en liever spreken van aanvaarbare hypothese tot er experimentele bewijzen gevonden worden.Dit is de gangbare werkwijze in de natuurwetenschappen.In de evolutie is de falsificeerbaarheid niet zo evident.Misschien zal in het kader van de vooruitgang van de moleculaire biologie dit wel eens kunnen tot stand komen.
Tot er in de 19e eeuw een snelle opkomst van de theorieën over de evolutie begon,was er in de pre-darwinisme periode reeds een evolutie gedachte aanwezig.Verschillende filosofen van de oudheid (o.a.Griekenland en Rome) waren van mening dat de natuur een grote variëteit aan schepsels voortbrengt,op eerste zicht willekeurig.Deze diverse schepsels (soorten zou men nu zeggen) konden volgens hen slechts blijven bestaan indien ze konden instaan voor hun overleving en zorgen voor hun reproductie (bv.Empedocles,Democritos,Lucretius en anderen maar vooral Aristoteles). Tot in de 19e eeuw kreeg de godsdienst stilaan vat op de meningen over de evolutie.Zoals voor de plaats van de aarde in het zonnestelsel ten tijde van Galilei had de kerk van Rome een eigen visie die ze als dogma aan de gelovigen imponeerde.Dit duurde tot in de 20e eeuw toen paus Johannes-Paulus II erkende dat het darwinisme een aanvaarbare hypothese was. In de pre-Darwin periode was het echter Jean-Baptiste de Lamarck die de voornaamste evolutionist was en een belangrijke rol speelde in de vorming van de gedachten over de evolutie (einde 18e eeuw-begin 19e eeuw)Het is tegen zijn evolutietheorie dat Darwin,Wallace en anderen zich verzet hebben. Lamarck was een franse plantenfysioloog en zooloog die leefde van 1744 tot 1829. Zijn voornaamste werk was:"Philosophie zoologique.1809"Deze theorie van de biologische evolutie houdt in dat soorten evolueren door overerving van verworven kenmerken of kenmerken die gemodificeerd werden door gebruik of onbruik van lichaamsdelen of weefsels (lichaam betekent hier "soma"). Het Lamarckisme wordt beschouwd als onverenigbaar met de centrale doctrine van de moleculaire biologie die de overerving van informatie door lichaamsdelen (soma)onmogelijk acht.In het Lamarckisme is er geen plaats voor genetische overerving maw voor overerving door "germen" of anders gezegd door geslachtscellen o.a. bij de "eukaryoten" (dit zijn organisme met een omsloten kern in de cellen waarin het erfelijk materiaal-DNA vervat zit).De theorie van Lamarck refereert naar wat genoemd werd :"Heritability of acquired characteristics-or soft inheritance".Hij stelde voor dat individuele inspanningen gedurende het leven van organismen het voornaamste mechanisme was dat de adaptatie van de soorten veroorzaakt.Een wereldwijd bekend voorbeeld van Lamarckisme is de hypothese dat de giraffen een lange nek krijgen door zich voortdurend in te spannen om hoger gelegen bladeren in eucalyptusbomen te kunnen eten.De lange nekken zouden dan overgeëefd kunnen worden.Als anecdote kan men verwijzen naar de enorme spierontwikkeling verworven door de "body builders";tot nu toe echter is er geen enkele nakomleling van een body-builder die de spiermassa van zijn ouder overgeërfd heeft.Dit zou pas Lamarckisme zijn. De genetica van Gregor Mendel en de moderne evolutie theorie hebben geleid tot het verlaten van de evolutie volgens Lamarck.Er moet wel opgemerkt worden dat sommige aspecten van het Lamarckisme zelfs door Darwin niet als volledig waardeloos gevonden werden.Hij was eerlijk genoeg om dit in te zien.Dit blijft echter wel zeer sterk beperkt tot de hypothese van de "pangenesis" in de plantenwereld.Op een volledig ander gebied wordt in de 20e eeuw de gedachte van "soft inheritance" teruggevonden in de evolutie van culturen en gedachten,gekend als theorie van de "memen" ("memetics" volgens Richard Dawkins).Deze "soft inheritance" is echter een niet-genetische en niet-permanente overerving.Het is wel een vorm van neo-lamarckisme die de overervingstheorie ziet als een modificatie en een uitbreiding van de oorspronkelijke visie,beinvloed en gestuurd door omgevingsfactoren.Dit lijkt in het kader van moderne moleculaire biologie wel aanvaarbaar.Deze variante versie steunt echter wel op erfelijke overervingsmechanismen.Het hoofdargument tegen het Lamarckisme is dat er geen experimentele evidentie kan gevonden worden voor dit mechanisme.Moderne aspecten van de moleculaire biologie,gekend als epigenetica,schijnen min of meer te doen denken aan Lamarck maar dit is bedriegelijk.In feite kunnen de epigenetische waarnemingen tenslotte herleid worden tot een uitbreiding van de klassieke genetica en vallen onder het Darwinisme.
De natuurwetenschapper Charles R.Darwin is een der meeste vooraanstaande biologen van de 19e eeuw.Darwin werd geboren in 1809 in Shrewsbury (Engeland).Van 1825 tot 1828 studeerde hij geneeskunde in Edingburg;daarna studeerde hij enige tijd in Cambridge (Christ's College) om clergyman te worden maar werd snel geboeid door de natuurwetenschap.Hij kreeg een uitgelezen kans om in deze richting voort te gaan toen hij door kapitein Fitzroy van de Beagle werd gevraagd een reis rond de wereld op zijn schip te maken en er natuurobservaties te doen bij dieren en mensen populaties.Hij vertrok uit Devonport op 27 december 1831 en kwam terug in Falmouth in 1836.In en rond zuid-amerika deed hij een groot aantal waarnemingen.De meest gekende zijn de observaties van de vinken op de Galapagos eilanden.Deze vinken behoren allen tot dezelfde soort en hebben verschillende vormen van bek die elk aangepast zijn aan de wijze van vergaren van hun voeding op de diverse eilanden.Bij zijn terugkomst in Engeland analyseerde hij verder deze observaties die in zijn wereldberoemde boeken vermeld werden.Vanaf 1837 vorderde zijn werk met de hem kenmerkende grondigheid en met heel veel geduld.Dit leidde tot de publicatie van zijn meesterwerk in 1859:"On the origin of species by means of natural selection,or the preservation of favoured races in the struggle for life." (Over het ontstaan van de soorten door middel van de natuurlijke selectie,of het behoud van bevoordeelde rassen in de strijd om het leven.)
2-DE NATUURLIJKE SELECTIE.
De natuurlijke selectie is het proces in de natuur dat ertoe leidt dat individuen die het minst aan hun omgeving zijn aangepast de kleinste overlevingskansen hebben.Hierdoor raakt een populatie (groep individuen) steeds beter aangepast aan het milieu.Charles Darwin verklaarde in 1859 de aanpassingen van een populatie aan het milieu als volgt:Individuen van één soort verschillen in allerlei eigenschappen;dit veroorzaakt verschillen in levenskansen en voortplantingsstrategieën.Deze verschillen zijn grotendeels erfelijk.Ondanks een toename van het aantal individuen blijft de bevolkingsdichtheid vrijwel gelijk omdat veel nakomelijngen worden geëlimineerd.De beste aangepaste vormen dan steeds een grotere deel van de bevolking.In de huidige evolutietheorie wordt de natuurlijke selectie beschouwd als de belangrijkste richtinggevende kracht.Darwin noemde zijn werk:"The origin of species." een theorie van de natuurlijke selectie;men kan echter discuteren over de terminologie.Is theorie wel de juist gekozen benaming?In feite kon men die toen niet falsifieren maar het was wel een hypothese die zo duidelijk bleek te zijn dat ze snel als theorie beschouwd werd.Het is pas later ,na 1859,dat men over elementen kon beschikken om aan het werk van Darwin als theorie een wetenschappelijke basis te geven. Hiervoor gelden voornamelijk: -de erfelijkheidswetten van Gregor Mendel. -de ontdekking van de chromosomen. -de kennis van de structuur van DNA en de moleculaire biologie. In het begin van de 20e eeuw begon men te spreken van neo-darwinisme. Er zijn ook belangrijke citaten van Darwin zelf die de moeite waard zijn vermeld te worden: -Over zijn bevindingen sprak Darwin als volgt: "I HAVE CALLED THIS PRINCIPLE ,BY WHICH EACH SLIGHT VARIATION,IF USEFUL,IS PRESERVED BY THE NAME:NATURAL SELECTION." -Maar hij voegt er nog aan toe: "I AM CONVINCED THAT NATURAL SELECTION HAS BEEN THE MOST IMPORTANT BUT NOT THE EXCLUSIVE MEANS OF MODIFICATION."
Hiermee liet hij de deur open voor wat later genoemd werd de "omgevingsfactoren", ook grotendeels gekend als "Nature by Nurture." Deze opmerking is ontmoedigend voor talrijke darwinisten die alles willen reduceren tot de oorspronkelijke natuurlijke selectie.Darwin liet deze laatste beginnen bij het ontstaan van het leven op aarde maar voorzag ook belangrijke uitbreidingen in de toekomst: "IN DE VERRE TOEKOMST ZIE IK NIEUWE TERREINEN VOOR VEEL BELANGRIJKE ONDERZOEKEN.DE PSYCHOLOGIE ZAL OP EEN NIEUW FUNDAMENT WORDEN GEPLAATST,DAT VAN DE NOODZAKELIJKE VERWERVING VAN ALLE MENTALE KRACHTEN EN VERMOGENS DOOR MIDDEL VAN EEN GELEIDELIJKE OVERGANG.ER ZAL LICHT GEWORPEN WORDEN OP HET ONTSTAAN VAN DE MENS EN ZIJN GESCHIEDENIS." Dit begint men meer en meer te begrijpen via de vooruitgang in de neurobiologie.Dit is echt een visionair standpunt van Darwin.
-Het aspect toeval was Darwin ook niet vreemd: "I AM INCLINED TO LOOK AT EVERYTHING AS RESULTING FROM DESIGNED LAWS ,WITH THE DETAILS ,WHETHER GOOD OR BAD ,LEFT TO THE WORKING OF WHAT WE MAY CALL "CHANCE".NOT THAT THIS NOTION SATISFIES ME.I FEEL MOST DEEPLY THAT THE WHOLE SUBJECT IS TOO PROFOUND FOR HUMAN INTELLECT.A DOG MIGHT AS WELL SPECULATE ON THE MIND OF NEWTON.(Uit Carl Zimmer,"Evolution-The triumph of an Idea."
Andere wetenschappers hebben analoge uitspraken gedaan: -Theodosius Dobzhansky.(Bioloog): "Niets in de biologie heeft zin behalve in het licht van de evolutie." -Julian Huxley: -"As a result of thousand of million years of evolution,the universe is becoming conscious of itself." In "Integrated principles of zoology." (P.Hickman,L.Roberts,A.Larson) vindt men interessante citaten,zoals:
-"The history of life shows perpetual change which we call evolution." -"Darwin rejected the notion that evolution proceeds toward predetermined goals." Darwin schreef ook het volgende: -"I am aware that if we admit a first cause,the mind still craves to know whence it came from and how it arose."(Darwin,1973) Deze woorden verhitten nog steeds de gemoederen van veel mensen. Als voorbereiding op de 150e verjaardag in 2009 van de publicatie van "The origin of species." (1859-2009) is een website in de maak waar talrijke informaties over Darwin zullen te vinden zijn. www.darwinproject.ac.uk
Dat in de 19e eeuw de natuurwetenschap rijp was de komst van een theorie over de evolutie van de soorten getuigt het werk van Alfred,Russel Wallace. A.Wallace (1823-1913) was een engelse natuurwetenschapper die talrijke soorten observeerde en bestudeerde in Brazilië (1848-1853) maar hoofdzakelijk in het maleisisch archipel (oa.Java,Sumatra,Borneo tot Nieuw-Zeeland en Australië). Onafhankelijk van Darwin kwam hij tot de conclusie omtrent de evolutie van de soorten en van de natuurlijke selectie.Toen hij ingelicht werd over de werken van Darwin stuurde hij hem in 1858 een exemplaar van zijn geschriften over de natuurlijke selectie:"On the tendency of varieties to depart indefinitely from the original type." Darwin herkende daarin zijn eigen theorie die hij samengesteld had sinds 1844 en waarvan de publicatie in voorbereiding was.Hij nam op zich zijn werk samen met dat van Wallace gezamenlijk te presenteren in 1858 voor de Linnean Society of London.Darwin respecteerde Wallace en vice versa.Zij werden nooit tegenstanders.Beiden verwierpen de opvatting van Lamarck omtrent de overerving van verworven kenmerken (zie bericht over Lamarckisme). Al zijn de werken van deze twee wetenschappers in grote lijnen identiek toch verschillen ze qua interpretatie.Bij Wallace is er o.a. sprake van spiritualiteit in zijn visie van de evolutie terwijl dit bij Darwin niet aanwezig is.
Zoals in alle takken van de natuurwetenschappen is onderzoek in de kosmologie een menselijke activiteit.Hierdoor heeft de kosmologie ook een weerslag op de menselijke samenleving.Maar bij de kosmologie komt er wel een supplementair aspect bij omdat de mensen steeds op zoek zijn naar hun oorsprong en hier ook hun plaats in het universum willen kennen.Omdat de oorsprong niet voor wetenschappelijk onderzoek vatbaar is komen in deze zoektocht niet-wetenschappelijke visies aan bod.De oorsprong van het universum is ingebed in metafysische/filosofische beschouwingen waarin godsdiensten ,van welke aard ook,een fundamentele rol spelen.Er zijn in de loop van de geschiedenis talrijke pogingen geweest om de schepping (of de oorsprong) van het universum te beschrijven.Er is geen betere manier om de evolutie van de gedachtegang op dit gebied te situeren dan enkele citaten van verschillende benaderingen aan te halen o;a.:
-Trinh Xuan Thuan:F/Vietnam-Astrofysicus.
In zijn interview uit "Le monde s'est-il créé tout seul ?"(CollectionsEntretiens/Clés,Albin Michel 2008)geeft deze wetenschapper wat voor hem het antropisch principe betekent.Van dit principe zijn er twee versies gekend.In zijn zwakke vorm is het het universum gekenmerkt door een aantal vaste fysische constanten die de veschijning van de mens op aarde mogelijk maakte.
-"Ne peut-on considérer comme quelque peu miraculeuse cette majestueuse structure cosmique dont témoigne l'univers,riche aussi de désordre,de chaos,d'incertitude mais si parfaitement réglée qu'elle a donné naissance à la conscience ?."
-"Dès le début l'univers contient en germe les conditions requises pour l'émergence d'un être vivant conscient."
-"S'il n'existe qu'un seul univers,le nôtre,un principe créateur a forcément dû en régler les paramètres dès le début,pour qu'apparaissent la vie et la conscience." Dit is analoog aan wat de fysicus Freeman Dyson schreef: "L'univers savait quelque part que l'homme allait venir."
Er is ook een sterke vorm van het antropisch principe.Volgens deze versie is het universum ontstaan door de tussenkomst van een scheppende entiteit. Volgens Trinh Xuan Thuan: -"Pour ma part le principe créateur n'est pas un Dieu personnifié qui intervient dans les affaires humaines,mais c'est un principe panthéiste omniprésent dans la nature,comme l'entendaient Spinoza et Einstein."
Over deze scheppende kracht,welke die ook zij,is een tekst van Christian de Duve (B,.prof.em.UC Louvain,geneesheer/bioloog,Nobelprijs winnaar)uit zijn boek: "Life evolving:Molecules,Mind and Meaning." Hierin geeft hij blijk van een intuitie.
-"Much has changed ,in and around me,since the day ,in front of a burning campfire,I first became aware of the mysteries of the universe.The naïve beliefs of my childhood have been severely shaked.But my sense of wonder remains unaltered.My whole life as a scientist has been permeated with the conviction that I was participating in a meaningful and revealing reality.I have experienced the joy of learning,the almost voluptuous thrill of understanding,the rare flash of illumination ,the austere satisfaction of observing the rules of scientific game,based on intellectual rigor and integrity.I have shared these emotions and imperatives vicariously with other scientists.And I have also vibrated in different registers,in resonance with poets,writers and musicians who have moved me by their works and performances.On exceptional occasions ,I felt close to something ineffable,utterly mysterious but real,at least to me,an entity that ,for want of a better term,I call ULTIMATE REALITY."
Niet iedere wetenschapper is het trouwens eens met de antropische visie. Zo noteert Ilya Prigogine (B,.prof.em.ULB,Nobelprijs scheikunde):
-"Notre présence au monde est naturelle et notre travail de création prolonge celui de la nature.L'homme n'était pas attendu par le cosmos."
Er zijn zelfs wetenschappers die nog meer radicale standpunten innemen,zoals Jacques Monod (F-Biologie/médecin,Nobelprijs geneeskunde) in zijn boek. "Le hasard et la nécessité."
-"L'ancienne alliance est rompue,l'homme sait enfin qu'il est seul dans l'immensité de l'univers d'où il a émergé par hasard."
In het oude Griekenland schreef Democritos reeds: -"Tout ce qui existe dans l'univers est le fruit du hasard et de la nécessité."
Er zijn dus duidelijk twee visies over de oorsprong van het universum:de antropische visie en deze die de noodzakelijke ingreep van een scheppende entiteit verwerpt.Tussen deze twee kiezen is een zaak van iedere mens afzonderlijk,zolang er geen toetsbare bewijzen zijn van de werkelijke oorsprong.Dit lijkt er echter niet zo snel aan te komen.In dergelijke situaties is de keuze van Einstein misschien een verstandelijke optie:
-"I believe in Spinoza's God who reveals himself in the orderly harmony of what exists,not in a God who concerns himself with fate and actions of human beings."
-"The main source of the present-day conflicts between the spheres of religion and science lies in the concept of a personal God."
-"I cannot conceive a genuine scientist without a profound faith.The situation may be expressed by an image:science without religion is lame (vleugellam),religion without science is blind." http://condor.stcloudstate.edu/einstein
Er is over deze problematiek nog veel te zeggen.Dit zal later uitgebreid behandeld worden in andere bijdragen van EX LIBRIS.
"THE ULTIMATE MYSTERY OF THE COSMOS IS ITS EXISTENCE." ARMAND DELSEMME,OUR COSMIC ORIGINS.
De kosmologie is een tak van de fysica. en mag dus als natuurwetenschap beschouwd worden.Het is wel de meest boeiende tak met de meest ingrijpende invloed op de nieuwsgierigheid van de mens sinds hij zijn zoektocht naar de kennis van de wereld begon.Vanaf het pril begin van zijn bestaan heeft de "homo sapiens" zijn blik naar boven gericht,van waar voor hem de grootste geheimen afkwamen.Doorheen alle culturen uit alle werelddelen is de kosmische werkelijkheid steeds ingebed geweest in een mythische omgeving waarin de metafysica en een godsdienstige achtergrond steeds aanwezig waren.De oorzaak daarvan ligt in het feit dat de werkelijke oorsprong van de kosmos niet kan achterhaald worden.Dit belet echter niet dat men belangrijke aspecten van de kosmologie als alle andere natuurwetenschappelijke takken kan behandelen.Voor de kosmologie gelden dus ook de diverse fazen van het wetenschappelijk onderzoek-Observatie-Experimenteren en formuleren van hypothesen-Toetsing van de hypothesen op hun validiteit-(Eventuuel)Voorstelling van een theorie en tenslotte openbaar maken van de resultaten.
OBSERVATIE
In geen enkele tak van de natuurwetenschap is de observatie zo doorslaggevend geweest als in de kosmologie.Doorheen de eeuwen heen heeft de observatie gebruik kunnen maken van steeds meer gesofistikeerde apparatuur.Het begon nochtans zeer simpel met de visuele waarnemingen.De intrede van eenvoudige telescopen bracht in de 15e eeuw een echte omwenteling in de observatie o.a. door de werken van Galilei.Daarna ging het steeds verder tot de Hubble ruimte telescoop,de ruimtesatellieten,de radiotelescopen en zoveel andere moderne technieken.De waarnemingen werden meer en meer ondersteund door de baanbrekende evolutie in de spectroscopie.Dit alles is sinds de tweede helft van de 20e eeuw geholpen geweest door de vooruitgang in de computer technologie.De kosmologie kan als wetenschap dus nu beroep doen op een weelde aan observatie resultaten.
EXPERIMENTEN.
Op experimenteel vlak is voor de kosmologie de situatie helemaal anders dan in de andere takken van de natuurwetenschap.Door de aard zelf van de studie van de kosmos zijn experimenten niet eenvoudig en soms onmogelijk uit te voeren.Het is enkel in het speciaal gebied van de fysica van de hoge energieën ,nauw verbonden met de studie van de materie in de kosmos, dat experimenten kunnen uitgevoerd worden.Dit is het domein van de experimenten met de deeltjes versnellers (particle accelarators).
HYPOTHESEN.
Indien in de kosmologie experimenten schaars zijn (zelfs onbestaande) is dit niet he geval voor het formuleren van hypothesen.Deze zijn echt zeer talrijk en hebben quasi allen betrekking tot het achterhalen van de oorsprong van het kosmos,zijn samenstelling en zijn toekomstige evolutie.De hypothesen moeten natuurlijk steeds zo goed mogelijk aan de werkelijkheid getoetst worden.Hiervoor maakt men meestal gebuik van de inductieve methode (logica).Deze vertrekt van enkele premissen en van een beperkt aantal waarnemingen.De deductieve logica komt hier minder aan bod;hierin ligt een van de moeilijkheden van de kosmologie als wetenschap.Indien men van hypothesen vertrekt moeten deze in elk geval zeker voldoen aan het falsificatie beginsel van K.Popper.Een glimp via www.google.com met de zoektermen (Cosmology and falsification)toont duidelijk aan dat aan deze eis ruimschoots aandacht geschonken wordt.
Enkel in een beperkt aantal gevallen heeft men in de kosmologie een theorie kunnen formuleren.Dit is bv. het geval voor de evolutie van de sterren en voor de nucleosynthese in de schoot van de sterren.Veel verder komt men zelden. Enkele citaten zijn hier op hun plaats om het kader te situeren.
-Govert Schilling (Nl,wetenschapsjournalist/astronomie) EOS,April 2008 bl.46,"Onbegrijkelijk heelal." -"Al eeuwenlang breken astronomen en filosofen zich het hoofd over het heelal.Pas de laatste decennia is de kosmologie in een stroomversnelling geraakt en is er sprake van een echte wetenschap.Maar het universum is er bepaald niet begrijpelijker op geworden."
-"Kosmologie is nu een bloeiend deelgebied van de moderne sterrenkunde,waarin men niet meer zonder grote telescopen,extreem kachtige computers en dure satellieten experimenten kan uitvoeren."
-"Toch lijkt het erop dat de kosmologie -de wetenschap die zich bezig houdt met het ontstaan,de evolutie en de structuur van het heelal als geheel-altijd raakvlakken blijft vertonen met de metafysica."
-"De vragen naar de oorsprong van het universum lagen eeuwen geleden meer op het terrein van de religie dan op het vlak van de wetenschap.Zelfs nu dat GENESIS verdrongen is door de oerknal,komen wij via de kosmologie in aanraking met termen en begrippen die onze voorstellings- en waarnemingsvermogen te boven gaan."
-"Misschien was het wel onvermijdelijk dat de kosmologen ooit tot de conclusie zouden komen dat ook het heelal als geheel niet uniek is maar deel uitmaakt van een eindeloos Multiversum ,ook zijn we wellicht nooit in staat daarvan absolute zekerheid te krijgen."
Henri Atlan (F,Bioloog) Le monde s'est-il créé tout seul ?-Collection entretiens/clés,Albin Michel 2008, Interview.
-"L'origine du monde comme totalité est une question métaphysique d'ordre du mythe,pas une question scientifique."
Stephen Hawking:(UK,Fysica/Astronomie,Univ.Cambridge) (Het Heelal).
-"Wij moeten altijd uitgaan van de kwantum theorie van de zwaartekracht om te begrijpen hoe het heelal begon." Men is momenteel druk bezig deze twee wetenschappelijke theorieën,die op eerste zicht elkaar schijnen uit te sluiten,te verenigen.Het einddoel is echter zeker nog niet in zicht.
Armand Delsemme:US,Astronomy,-Our Cosmic origins.
-"Leading to the Big Bang is a quantum fluctuation of a symmetric ball with the dimensions of an atom."
F.Adams&G.Laughlin:US,Astrofysici/Nasa. "The five ages of the universe.-Inside the physics of eternity."
-"We can put an optimistic face on an incertain future.Although our comfortable world is destined to pass away,a wide variety of fascinating physical,astronomical,biological and perhaps intellectual events are waiting to unfold as our universe continues its voyage into the dark."
PS.Voor een meer diepgaande analyse van de oorsprong van het heelal kan men refereren naar het boek van Leo Apostel (B,Filosoof,em.prof. UGent en VUB) "OORSPRONG-Inleiding tot een metafysica van het ontstaan van mens,leven en heelal." (Hoofdstuk 4. (VUB Press,2000)
Ref:Vrije en aangepaste vertaling van "La vraie fausse erreur d'Einstein.",Alain Riazuelo,Science et Vie,Hors Série,242,mars 2008 (L'Univers d'Aujourd'hui)p 52-57.
Uit wat bestaat het universum ? Uit atomen natuurlijk,ook uit licht en uit neutrinos ,ontwijkende deeltjes gevormd tijdens sommige nucleaire reacties.Maar daarbuiten is 96% van de inhoud vandaag nog onbekend.Erger nog,van deze 96% weet men dat het gaat over een soort materie die men op aarde niet kent.Een derde van deze onbekende materie is gekend als "zwarte materie",waarschijnlijk samengesteld uit elementaire deeltjes die men hoopt te ontdekken in de deeltjes versnellers.De andere 2/3 vertegenwoordigt het grootste raadsel van de moderne kosmologie.De aandacht vestigen op wat genoemd wordt de "kosmologische constante" is sinds de laatste tijd aan de orde van de dag.Men spreekt ook over de "donkere energie" waarvan de geschiedenis door onvoorziene wendingen gekenmerkt is.Alles begint in 1916.Einstein zoekt een model van het universum voor zijn algemene relativiteitstheorie die hij pas uitgewerkt heeft.Hij weigert echter te aanvaarden dat het universum een uitzettinsfaze kent.Voor hem,zoals vroeger voor Newton,is het universum statisch.Hij komt dan te staan voor een moeilijk probleem:door de zwaartekracht,die een aantrekkingskracht is,kan het universum niet statisch zijn.Een inkrimping van het universum moet noodzakelijlk volgen op de expansie.Om zijn statisch model te redden bedenkt Einstein een universum gevuld met een entiteit die overal en altijd een afstotende kracht op de materie uitoefent en die de aantrekkingskracht van de gravitatie exact compenseert. De "kosmologische constante" is geboren.Tussen 1917 en 1922 vinden de astronomen Arthur Eddington en Willem de Sitter dat het model van Einstein grote tekortkomingen vertoont.Volgens dit model mag de verhouding materie dichtheid/kosmologische constante niet veranderen.Een dergelijke configuratie is echter niet stabiel.Een lichte stijging van de verhouding leidt tot inkrimping en een lichte daling tot een uitdijing van het universum.Het model van Einstein is echter niet totaal uit te sluiten.Een eerste genadeslag voor de kosmologische constante is de ontdekking door Edwin Hubble in 1922 dat de sterrenstelsels zich van ons verwijderen met een snelheid die groter is naarmate de sterrenstelsels verder van ons zijn.(N.B.In de vergelijkingen van Einstein heeft de kosmologische constante de dimensie van materie) Dit betekent dat het universum uitdijt en dat de kosmologische constante overbodig is.Einstein bestempelde deze constante als " de grootste blunder van mijn leven".Maar had hij werkelijk ongelijk? De kosmologische constante geraakte in diskrediet tot aan de ontdekking van de quasars in 1963.
Eindelijk de evidentie...
De quasars zijn buitengewoon heldere (lichtgevende) objecten en zijn uitzonderlijk zeldzaam in het universum.De dichtste quasar is op 2 miljard lichtjaren van ons verwijderd. (N.B.1 lichtjaar is gelijk aan de lichtsnelheid-300.000 km/sec-vermenigvuldigd met het aantal seconden in een jaar-3.15x10 exp(5) seconden-;Dit komt neer op een afstand van ongeveer 10 exp(12) km !!) De kosmologische constante kon een uitleg bieden voor sommige anomalieën waargenomen bij de observatie van de quasars.Dit bleek als uitleg toch nog onvoldoende te zijn.De kosmologische constante werd dan terug verlaten tot in 1998 toen supernova stelsels werden ontdekt.De ontploffing van deze sterrenstelsels op het einde van hun leven is minder lichtgevend dan voorzien.De lichtemissie van deze supernovae kan echter best worden verklaard door de kosmologische constante terug in te voeren maar twijfel bleef toch bestaan.
Kritische dichtheid en materie dichtheid.
Een eeuw na de invoering van de kosmologische constante moet men die wel in overweging nemen om talrijke waarnemingen zoals de kosmische achtergondstraling te kunnen uitleggen.Talrijke interpretatie pogingen hebben geleid tot de conclusie dat de kosmologische constante in feite niets anders zou kunnen zijn dan de "vacuum energie" voorspeld door de fysica van de hoge energieën van materie deeltjes.Hier treden vacuum fluctuaties op die een belangrijk rol spelen.Enorme aantallen materie en antimaterie deeltjes duiken plotseling op uit he vacuum en vernietigen zich onmiddelijk.Deze fluctuaties van het vacuum bestaan dus en bezitten a priori een energie die men kan berekenen en waarvan het effect op de expansie van het heelal hetzelfde effect hebben als de kosmologische constante.Er blijven nog onopgeloste vragen om de ware natuur van de kosmologische constante ,anders genoemd "de donkere energie",te beschrijven.De geschiedenis van de kosmologische constante gaat verder en is in de 21e eeuw nog niet aan haar laatste wendingen toe.Dit wordt zeker vervolgd.
Referentie: Vrije en aangepaste vertaling van "La révolution du Big Bang.",Anne Debroise, Science et Vie,Hors Série 242,2008;"L'univers d'aujourd'hui." p 42-54.
Het toneel situeert zich 13,7 miljard jaren geleden.De temperatuur is dan onvoorstelbaar hoog: 10 exp 32 graden.Bij deze temperatuur is de materie volledig instabiel.De materiedeeltjes ondergaan zulke heftige botsingen dat ze elkaar eerst vernietigen in een energie opwelling om daarna terug te voorschijn te komen.Iedere materie deeltje bezit een energie van ongeveer 1 miljard joule.Dit is het vermogen geproduceerd door een kerncentrale gedurende 1 seconde.De levensduur van een deeltje is dan zo kort dat een hypothetische waarnemer dit deeltje onmogelijk zou kunnen observeren.Het kader is dan ook ultramicroscopisch klein.Nochtans is daar alles aanwezig geconcentreerd in een ongelooflijk klein volume-kleiner dan een speldenkop-wat nodig is om de honderde miljarden sterrenstelsels van het huidige universum te vormen.Deze uitbarsting van geweld is de geboorte van het universum.Om het nauwkeuriger te formuleren,dit toneel situeert zich 10 exp(-43) seconde na de geboorte van het universum.Dit wordt beschreven als de Big Bang theorie ( maar men zou beter moeten zeggen de Big Bang hypothese want men heeft dit tot nu toe niet kunnen waarnemen) die nu wel algemeen aanvaard wordt. -------------------------------------------------------------------------------------------------- Om een idee te krijgen van deze reusachtige afmetingen,die voor een gewone sterveling onvoorstelbaar zijn volgt nu een kleine illustratie:
Om dit begrip te vatten moet men weten dat tot 1920,niemand,zelfs Einstein niet, het universum zich anders kunnen voorstellen dan Aristoteles(384-322 v.C): beperkt in omvang en onbeweeglijk.Toen Einstein in 1917 zijn algemene relativiteitstheorie uitwerkte bleek zijn voorstelling niet overeen te stemmen met een statisch universum.Einstein trachtte hiervoor een uitweg te vinden.Deze beeldenstormer was bezig de fysica op haar grondvesten te doen daveren door de visie van Newton te verwerpen.Om uit de impasse waarin zijn universum visie toch verzeild was geraakt te komen besloot hij zij vergelijkingen te verbeteren door een constante "lambda" in te voeren.Dit is de beruchte "kosmologische constante".Einstein noemde dit later "de grootste blunder van zijn leven".Later bleek echter dat er voor zijn kosmologische constante wel een aanvaardbaar uitleg bestond en zijn kosmologische constante werd in ere hersteld.Dankzij de ingreep van Einstein werd het universum opnieuw statisch.In de jaren 1920 hernam de russische fysicus Alexandre Friedmann de vergelijkingen van Einstein en kwam uit op een alternatieve zienswijze:het universum,vertrokken van niets (?),dijt uit sedert 10 miljard jaren en zal als volgt voort gaan,het is zeker in een uitzettingsperiode maar zal een maximum bereiken en nadien krimpen en in elkaar storten,een Big Crunch,om daarna opnieuw uit te zetten.Einstein herkende dat de mathematische vergelijkingen van Friedman juist waren maar kon deze zienswijze niet aanvaarden.Dit werd trouwens door anderen ook niet ernstig genomen omdat toen de oorsprong en het einde van het universum tot de religie behoorden.Als Friedmann suggereerde dat "de schepping van de wereld uit het niets ontstond werd dit als een provocatie beschouwd.Het is echter (oh ironie !) een katholieke priester van de Leuvense Universiteit,Georges Lemaître,die een uitweg vond.In 1927 publiceerde hij zijn hypothese van een universum in expansie en stelde hij het bebrip "oeratoom" (Hypothèse de l'atome primitif) voor.De Big Bang hypothese was geboren.
De Rode Verschuiving (Red Shift).
De astronomie was toen is volle beweging.Men begon sterrenstelsels waar te nemen en te identificeren.Maar men stelde ook vast dat de sterrenstelsels (galaxieën) zich van elkaar verwijderden.In 1929 publiceerde de astronoom Edwin Hubble zijn werk die de eerste steunpilaar van de "Big Bang" werd. Door de straling uitgezonden door de sterrenstelsels bij verschillende golflengten te observeren bemerkte hij dat hoe verder de sterrenstelsels verwijderd zijn hoe meer het spectrum van het uitgezonden licht naar het rood verschoven was.Dit is het Doppler effect.Hieruit kan men besluiten dat de meeste sterrenstelsels zich van ons verwijderen.Het gevolg hiervan is dat het universum uitdijt en bijgevolg betekent dit dat in het verre verleden het universum veel meer geconcentreerd was. In dezelfde periode toonde George Gamow aan dat de geboorte van het universum moest leiden tot een samenstelling met 92% waterstof,7% helium en een kleine hoeveelheid zwaardere elementen.Dit is exact wat in het universum waargenomen wordt. Dit kan geen toeval zijn.De publicatie van deze resultaten in 1948 is een tweede steunpilaar voor de "Big Bang".Tenslotte vonden A.Penzias en R.Wilson toevallig in 1964 de derde steunpilaar van de "Big Bang" : de straling afkomstig van de eerste fotonen vrijgemaakt in het universum 300.000 jaren na zijn geboorte.Dit is de kosmische achtergrondstraling,zodanig afgezwakt dat ze enkel als radiogolven momenteel kan waargenomen worden.In 1992 bracht de sonde COBE (Cosmic Background Explorer) daarvan de experimentele bevestiging.Deze achtergondstraling is zeer homogeen verdeeld in alle richtingen met minieme fluctuaties van ongeveer 0.01%.Deze fluctuaties zijn aan de oorsprong van de vorming van de sterrenstelsels.
De oersoep van materiedeeltjes en energie.
Er is echter één groot probleem.Waarom is het universum zo homogeen ? Alan Guth bracht hiervoor de oplossing door zijn "inflatie theorie" in 1980. Een minieme fractie van een seconde na zijn geboorte werd door een enorme blaaskracht het zeer klein primitief universum tot een omvangrijk heelal uitgezet.De afmeting van het primitief universum werd met een factor 10 exp(26) vermenigvuldigd in minder dan een duizendste van een seconde,van de afmeting van een speldenkop tot de afmeting van 10 maal onze sterrenstelsel (de melkweg).Deze enorme inflatie vormt een glad,homogeen universum.Dit was de derde steunpilaar van de "Big Bang" .Daarna werden nog bewijzen bekomen via experimenten met deeltjes versnellers.Alles was echter nog niet gezegd want men kan slechts gaan tot 10 exp(-43) seconde als ultieme limiet.Verder gaan is nu niet mogelijk.Noch de kwantum theorie,noch de algemene relativiteitstheorie laten dit toe.Men weet niet in welke toestand de materie verkeerde en welke kracht(en) toen speelde(n).De elektronucleaire kracht wedijverde met de zwaartekracht (gravitatie).Men zal wellicht nooit deze toestand nabootsen in een laboratorium op aarde.De experimenten gaan echter wel door in centra zoals de CERN in Genève waar ultrakrachtige versnellers in 2008 in werking zullen treden.Na de inflatie was het universum leeg en koud.Dit vacuum is echter zeer bijzonder want het lijkt gevuld te zijn met "vacuum energie".Vogens de vergelijking E=Mc(2) van Einstein vertegenwoordigt deze vacuum energie ook een virtuële massa.Dit gebeurt ook na 10 exp(-32) seconde.Er komen dan nieuwe krachten te voorschijn.De elektronucleaire kracht wordt gesplitst in elektrozwakke- en elektrosterke kracht.
Een orgie van lichtenergie.
De eerste ogenblikken van deze materie zijn stormachtig.Als energie materie genereert komen gelijke hoeveelheden materie en antimaterie te voorschijn.Deze zijn niet compatiebel en vernietigen elkaar met productie van lichtenergie en de cyclus kan opnieuw beginnen.Er blijft echter een onevenwicht tussen materie en antimaterie,ten voordele van de eerste.Nu zijn we al bij 10 exp (-12) seconde na de Big Bang en de temperatuur is gedaald tot 10 exp (15) graden.Vanaf dit ogenblik komt men in een gebied dat met deeltjes versnellers kan bestudeerd worden.De materie is dan in de vorm van een plasma. Het universum treedt uit de schaduw.Structuren beginnen te ontstaan 1 seconde ongeveer na de Big Bang.De temperatuur daalt verder tot 10 miljard graden.De interactie tussen protonen en neutronen leidt tot de vorming van atoomkernen.De elektronen vinden stilaan de weg naar de atoomkernen.Men is dan drie minuten na de Big Bang en de wereld van de nuleosynthese is begonnen.Het licht kan vrijkomen en de visuele waarneming van het universum mogelijk maken omdat de fotonen niet meer geremd worden door interactie met de elektronen.Het universum is dan 300.000 jaar oud en begint dus licht te emitteren en is dus niet meer opaak.
Een onvoltooide constructie.
In de schoot van de gaswolken worden sterren geboren tengevolge van de gravitatiekracht die deze wolken in elkaar doen storten.Door deze ineenstorting wordt het inwendige van de sterren verwarmd.Nucleaire reacties treden op en maken energie vrij (bv.de zon)Deze processen gaan nu sedert miljarden jaren steeds verder.Zelfs al blijven er schaduwzijden over,de "Big Bang" is een stevige hypothese geworden die echter zeker nog niet alles kan verklaren,verre van.
Waarom wordt de mens aangetrokken tot een leven gewijd aan de wetenschap? Deze vraag beantwoorden is niet zo eenvoudig omdat er vele aspecten moeten bekeken worden.Zeer eenvoudig gesteld komt het op neer dat iemand "verwondering" voelt voor de wereld rondom hem en dat hij vurig wenst de kern van de werkelijkheid te begrijpen.Zoals Virgilius schreef in Georgia,2490: "Felix qui potuit rerum cognoscere causas."(Gelukkig is hij die de oorzaken van de werkelijkheid kan kennen)Maar dit moet niet tot in het absurd nagestreefd worden.Er zijn limieten.Dan is het waar wat Erasmus citeert uit Sophocles in "De lof der Zotheid":"Je leeft het gelukkigst als je niets weet." Er moet dus een goed evenwicht gevonden worden.Sommige citaten maken duidelijk wat wetenschappers inspireert: -"It is of paramount importance that the outside world is something independent of man,something absolute and the quest for the laws which apply to this absolute appeared to me as the most sublime scientific pursuit in life."(Max Planck-Autobiografie) -"I became a scientist because I was fascinated by the world around me and I wanted to to know what made it work.The burning desire for wealth creation never entered my soul.As a result of commercialization,science,engineering and technology are not as much fun as they used to be when those of my generation were young scientists."(George Porter,UK,Nobel prijs Chemie,1966-The independent,01.12.90-Interview). Ik heb dit weerhouden omdat ik George Porter gekend heb en het voorrecht heb gehad onderzoek te kunnen doen in zijn laboratorium in Engeland. De fascinatie voor kennis van G.Porter komt neer op de volgende citaten: -"Desire is the very essence of man." (Spinoza) -"En mens zonder verlangen is een dode mens." (Herman Van Rompuy) -Uit een heel andere hoek is de uitspraak van Ulrich Walter,astronaut fysicus van de shuttle missie in 1993: "Ik ben wetenschapper geworden omdat ik de innerlijke behoefte heb om erachter te komen waarom de dingen zijn zoals ze zijn." Dit is,kort en bondig,waarover het hier gaat. -Tenslotte nog enkele zinnen van Etienne Vermeersch ,filosoof/ethicus ,.prof.em.U.Gent.:"De twee wetenschappen die mij van kindsbeen af het meest hebben geboeid,zijn de natuurkunde en de biologie.De eerste omdat ze een inzicht schenkt in de samenhang van de totale werkelijkheid;de tweede omdat ze ons dichter brengt tot het begrijpen van het raadsel dat we zelf zijn..." Het wordingproces van een wetenschapper begint vroeg in het leven en wordt duidelijker tijdens de adolescentie wanneer een richting aan de volwassenheid moet gegeven worden.Enkele basisvereisten moeten wel aanwezig zijn.Er moet een duidelijke genetische component bestaan,al is het zeer moeilijk dit concreet te omschrijven.Verder spelen nog omgevings- en opleidingsaspecten een belangrijk rol.Omdat de mens een sociaal wezen is,is het weinig waarschijnlijk dat men veel wetenschappers zal vinden die volledig zelfstandig en solitair hun activiteiten uitgevoerd hebben.Dit is zeker waar vanaf de industriële revolutie in de 18e eeuw.Tijdens de vroegere perioden in de geschiedenis zal men wel solitaire wetenschappers ontmoeten maar,zelfs in de griekse oudheid ,werden deze wetenschappers ook beinvloed door de maatschappij waarin ze leefden.Dit was zo in de tijd van Aristoteles (384-322 v.C).Later ,zelfs Newton die toch gekend is als een solitaire persoonlijkheid moest dit bekennen: "I seem to have been only like a boy playing on a seashore and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or prettier shell than ordinary whilst the great ocean of thruth lays all undiscovered before me." Het volgend citaat van Newton is nog veel duidelijker:"If I have see further than others it is because I have stood on the shoulders of giants." Zelfs Einstein kon niet aan deze externe invloeden ontsnappen.De start van zijn relativiteitstheorie mag wel gezien worden aan een zeer persoonlijke geweldige intuitie,hij kon die echter slechts verder verdiepen door veelvuldige gesprekken met vrienden,collega's en ook met zijn vrouw Mileva.Om tot de uiteindelijke theorie te komen had hij wel de hulp nodig van anderen o.a. meer onderlegde mathematici zoals Herman Minkovski voor de speciale relativiteit en Marcel Grossmann voor de algemene relativiteit. Hier mag nog onderstreept worden dat de eenvoud en de nederigheid een echte wetenschapper siert. -"De ware wijsheid is de gezellin van de eenvoud." (I.Kant) -"The highest happiness of man as a thinking being is to have probed what is knowable and quietly revered what is unknowable."(Goethe)(Epitaaf van Max Planck). -"I was born not knowing and had only a little time to change that here and there."(Richard Feynman). Om te eindigen komt nu een bondige beschrijving van mijn eigen weg in de wetenschap.Over de genetische achtergrond kan ik niets zeggen voor de eenvoudige reden dat ik ze niet ken;toch twijfel ik niet dat die bestaat.De belangstelling voor de natuurwetenschappen is stilaan gegroeid tijdens de laatste twee jaren van het secundair onderwijs.Omgeving en opvoeding hebben ongetwijfeld een grote rol gespeeld.Ik heb het voorrecht gehad een bezielende wetenschapleraar te hebben.Zijn prachtige lessen over scheikunde en over kosmologie en de lezing van boeken over de toen actuele aspecten van de chemische industrie en over de snel opkomende kennis van de structuur van de materie hebben mij gemotiveerd om chemie als wetenschappelijke richting te kiezen,meer in bijzonder de organische chemie...de wonderbare wereld van de koolstof chemie.Deze richting heb ik gevolgd doorheen de verschillende levensfazen.Van de organische chemie als basis voor het levensonderhoud van de familie ben ik geëvolueerd naar biologie o.a.de moleculaire biologie.De belangstelling voor kosmologie/fysica is ook steeds levendig geweest.Dit alles vormt het kader van permanente bezigheden.Ik kan hierover een citaat aanhalen om dit te illustreren: -"Het vullen van de tijd met systematisch vorderende bezigheden die een belangrijk nagestreefd doel als gevolg hebben is het enige zekere middel om blijmoedig te leven en het levenseinde met een voldaan gevoel tegemoet te zien." (I.Kant,Brevier V-556)
De mens is in essentie een sociaal wezen.Het is dan ook niet te verwonderen dat zijn activiteiten als natuurwetenschapper een weerklank vinden in de maatschappij.Omdat de laatste faze in het wetenschappelijk onderzoek erin bestaat in het openbaar maken van een theorie,ontstaan na formulering van een hypothese,is het evident dat de maatschappij hiervan zal kunnen gebruik maken om allerlei toepassingen te realiseren.Reeds in de oudheid stelde Confucius (China,351-479 c.C) dat:"The essence of knowledge is,having it,to apply it."Dit geldt voor alle soorten kennis en zeer zeker voor de kennis in de natuurwetenschap.Men heeft hieruit te snel de conclusie getrokken dat de natuurwetenschap onderverdeeld kon worden in fundamentele en toegepaste wetenschap.Dit is echter niet juist.Zoals Louis Pasteur al zei:"Il n'existe pas de science appliquée mais des applications de la science.",of volgens André Oosterlinck,ex-rector van de K.U.Leuven,"Wetenschappelijk onderzoek heeft twee doelen:gewoon belangloos meer willen weten en dienen als basis in een kennismaatschappij."Beide aspecten van de natuurwetenschap worden hierin verenigd.De natuurwetenschap is,in se,neutraal;ze is noch goed noch slecht.Het is enkel bij de aanwending ervan door de maatschappij dat er een gevaar schuilt.Men moet altijd de visie van François Jacob (F,Nobelprijs winnaar) voor ogen hebben.Hij formuleerde het prachtig als volgt:"De waarheid vertellen is niet genoeg.De hele waarheid dient te worden verteld.Niets geheim houden,daarin ligt de grote verantwoordelijkheid van de wetenschapsbeoefenaar.Niets van wat hij vermoedt ten aanzien van de mogelijke toepassingen of risico's mag hij in het vage laten."Dit is van kapitaal belang als men wenst aan de toepassingen van de wetenschap een ethisch en moreel aanvaardbaar karakter te geven.Dit kan men illustreren in diverse gebieden.Zo is de wetenschap die aan de basis ligt van de kernenergie strikt genomen neutraal.Als men de toepassingen ervan bekijkt vindt men echter zowel positieve als negatieve aspecten.De toepassing van de kernsplitsing en van de kernfusie om de maatschappij te voorzien van de noodzakelijke energie is een positief aspect.Maar zelfs in dit geval moet men rekening houden met de opmerking van François Jacob.Hier zijn ook ethische aspecten aan verbonden.De toepassing in het aanmaken van atoombommen is het meest dramatisch negatief aspect van de kernenergie.Er zijn nog talrijke andere gebieden in de natuurwetenschap waarvoor analoge scenario's kunnen beschreven worden.Zeer nadrukkelijk aanwezig in de huidige tijd zijn de positieve en negatieve aspecten van de biotechnologie.Deze is afgeleid van de vooruitgang van de moleculaire biologie die op zich neutraal is.Wat men ermee doet bepaalt of de toepassingen een positief of een negatief karakter krijgen. ------------------------------------------------------------------------------------------------ In een recent boek van P.Van Eersel,"Le monde s'est-il crée tot seul?" (Collection Entretiens/Clés , Albin Michel/C.L.E.S,2008) komt een interview voor met de onlangs overleden Ilya Prigogine,prof .em.ULB,Nobelprijs Chemie. Het volgende fragment behandelt de problematiek van de rol van de wetenschapper in de maatschappij en is sterk verwant met de uitspraak van François Jacob,maar wel benaderd vanuit een maatschappij standpunt: "Les scientifiques ont un rôle fondamental dans la société:notre vie n'est plus concevable sans information,sans technique,sans médecine.....Mais ce rôle énorme n'est pas sans danger.La société dépend tellement des progrès et des changements de la science qu'il est nécessaire de lui garantir le droit de pouvoir se rendre compte de la direction ou la science va......La société doit avoir le droit de s'exprimer et éventuellement de poser son veto,même si,à certains moments,le résultat sera négatif pour la science." --------------------------------------------------------------------------------------------- In de relatie tussen de wetenschapbeoefening en de maatschappij schuilt nog een ander potentieel gevaar.Vanaf de industriële revolutie en,meer nadrukkelijk,vanaf de 20e eeuw,zijn steeds meer middelen nodig om wetenschappelijk onderzoek uit te voeren.Er moet dus meer en meer beroep gedaan worden op financiering door de overheid en door de economische sector (de bedrijven).Op zich is dit heel normaal en er is niets mis mee.Problemen ontstaan er wel als de toepassingen van de wetenschap aangewend worden om de winsten te maximaliseren.Winst op zich is noodzakelijk om de financiering mogelijk te maken.Niet alles kan echter gedragen worden door de overheid die steeds beroep moet doen op beperkte belastingsinkomsten.Overdreven winsten,zeker als ze gebaseerd zijn op bedriegelijke informatie of op geheimhouding van sommige aspecten van de toepasssingen ,worden zeker door de meeste mensen als onethisch of,nog erger,als immoreel beschouwd.Uit de actualiteit der laatste jaren zijn er helaas duidelijke voorbeelden hiervan aan het licht gekomen.Een democratisch controle is hier dus wel op zijn plaats maar het is echter niet gemakkelijk dit te realiseren. ------------------------------------------------------------------------------------------------- Als aanvulling zijn er nog citaten van de astrofysicus Trinh Xuan Thuan ( uit "Le monde s'est-il crée tout seul?": "La science est un outil qui en soi n'est ni bon ni mauvais,qui n'impose aucune morale ou éthique.Ce sont ses applications techniques qui peuvent nous faire du bien ou du mal." "La science n'engendre pas la sagesse....parce qu'elle n'impose pas de vue philosophique,la science ne peut pas nous guider quand il s'agit de morale et d'éthique." "Confronté à des problèmes éthiques et moraux,notamment en génétique,le scientifique a besoin de la spiritualité pour l'aider à ne pas oublier son humanité."
Het toeval in het wetenschappelijk onderzoek (serendipity).
In de uitvoering van de experimentele faze van het wetenschappelijk onderzoek kunnen soms toevallige waarnemingen gedaan worden.Door attent te zijn tijdens het onderzoek kan een wetenschapper dikwijls baat hebben bij een nauwkeurige evaluatie van zulke toevaltreffers en daardoor ook zijn werk voor een stuk flink vooruit helpen.Soms kan men nieuwe aspecten en toepassingen ontdekken.Het is wel nuttig de woorden van Louis Pasteur in herinnering te brengen:"Dans les champs de l'observation,le hasard ne favorise que les esprits préparés."Hiermee bedoelde Pasteur dat door onoplettentheid of overhaasting waardevolle feiten aan de aandacht ontsnappen.Dit aspect van toevallige ontdekkingen wordt algemeen gekend als "serendipiteit(serendipity)" maw de gave om toevallige waardevolle dingen te ontdekken.Serendipity stamt af van een oud perzisch toververhaal ,vermeld door Horace Walpole.Het verhaal is gekend als "De Drie Prinsen Van Serendip."(Serendip is de oude perzische naam van Sri Lanka).Toen ze op reis waren deden ze dikwijls,door toeval en wijsheid, ontdekkingen op gebieden waar ze niet op zoek waren.Een versie van Serendipity luidt: "....the effect by which one accidentally discovers something fortunate,especially while looking for something else entirely."Om een nuttig effect te sorteren moet serendipiteit samengaan met "wijsheid" ofwel met de gave correlaties te vinden tussen toevallige observaties en het onderzoek zelf.Sommige wetenschappers zijn niet bereid toevallige observaties te vermelden en rangschikken die meestal als vergissingen of artefacts terwijl andere openlijk aanvaarden dat serendipiteit wel een rol kan spelen en af en toe een doorslaggevende betekenis hebben. Er zijn in de natuurwetenschappen zeer veel gevallen van serendipiteit bekend. Drie markante voorbeelden zijn: -De ontdekking van penicilline door Alexander Fleming. Fleming was vergeten cultuurmedia voor bacterieën te ontsmetten toen hij op reis vertrok.Bij zijn terugkomst vond hij deze cultuurmedia verontreinigd door schimmels (penicillium notatum).Op sommige plaatsen waren de bacterieën vernietigd.Zijn aandacht werd hierdoor getrokken en zo werd penicilline gevonden.Fleming had ervaring opgedaan op het gebied van antibacteriële stoffen en was dus enigszins voorbereid om aan deze waarneming zijn volle aandacht te schenken. -De X-stralen (of beter de Roentgen stralen) werden toevallig waargenomen door W.Roentgen tijdens het onderzoek van cathodestraal buizen (bv.deze die gebruikt werden in de eerste vorm van TV toestellen).Hij merkte op dat sommige fluorescerende media (bv.schermen),gesitueerd op enige afstand van zijn meetopstelling,oplichtten.Door absorberende materialen (bv.beenderen) tussen de cathode buis en het fluorescerend scherm te plaatsen kon hij foto's maken van inwendige skelet structuren zoals de hand van zijn vrouw. -De ontdekking van LSD door Albert Hoffmann.(Overleden in 2008) Deze wetenschapper beschrijft zelf beter het aspect serendipiteit in het kader van zijn onderzoek:"It is true that my discovery of LSD was a chance discovery,but it was the outcome of planned experiments and these experiments took place in the framework of systematic pharmaceutical,chemical research.It could better be described as serendipirty." Men komt beter tot de uitspraak van Pasteur over "Les esprits préparés" als men weet dat de meeste "toevallige ontdekkingen" gebeuren in het kader van de eigen specialiteit van de onderzoeker. Talrijke voorbeelden uit zeer diverse takken van de wetenschap worden vermeld in:www.wikipedia.org/serendipity. Aan de hand van deze voorbeelden kan men verder de serendipiteit beter illustreren. In mijn eigen onderzoek heb ik verschillende malen toevallige waarnemingen gedaan tijdens het uitvoeren van experimenten.Door voldoende aandacht aan deze observaties te schenken werd,tot driemaal toe,het onderzoek beinvloed en in een vruchtbare richting gestuurd.
