DE EVOLUTIE VAN DE EVOLUTIELEER

De grote teen van de reuzenpanda

Fundamentalisten onder Darwins aanhangers verdedigen zijn evolutieleer even dogmatisch als orthodoxe gelovigen hun creationisme. Maar zoals alle wetenschappelijke theorieën is ook de theorie van Darwin onderhevig aan evolutie.

DE AANVAL DIE creationisten en aanhangers van intelligent design de laatste decennia op de evolutietheorie hebben ingezet, heeft geleid tot een aanmerkelijke verharding van de ‘fronten’. Daarom lijkt het soms alsof deze theorie even star is als de dogma’s en drogredenen van zijn ideologische tegenstanders. Niets is minder waar. Hij wordt al meer dan honderd jaar gecorrigeerd, aangevuld of aangevochten door wetenschappers uit allerlei disciplines. Veel opvattingen die we vandaag aan Charles Darwin toeschrijven zijn in feite het product van een latere generatie. De evolutietheorie kreeg namelijk pas in de loop van de vorige eeuw handen en voeten dankzij experimentele bewijzen en verfijndere meetmethoden waarmee de ontwikkeling van het leven op aarde kon worden bestudeerd.
Darwins idee van natuurlijke selectie vormt nog steeds de kern van de evolutietheorie. Biologische verandering was volgens hem het gevolg van een gevecht om schaarse bestaansmiddelen tussen soorten en tussen individuele exemplaren van een soort. De best aangepaste organismen overleefden, en hoe groter de variatie binnen een soort, des te groter was zijn overlevingskans. Dat was niet alleen een nieuw en opzienbarend idee met een zeer grote verklarende kracht, het was ook een ‘gevaarlijk idee’, zoals filosoof en Darwin-adept Daniel Dennett in diverse boeken heeft duidelijk gemaakt.
Dat hebben de aanhangers van de scheppingstheorie en intelligent design ook heel goed begrepen. Het idee ‘grijpt dieper in het stelsel van onze meest fundamentele overtuigingen in dan veel van zelfs zijn meest geraffineerde voorstanders zich hebben gerealiseerd’, aldus Dennett. Het impliceert dat variatie en selectie aan de oorsprong staan van al onze eigenschappen, zelfs ons besef van goed en kwaad en onze opvattingen over wat waar of onwaar is. Dit inzicht is een soort ‘universeel zuur’ dat zich een weg vreet door alle traditionele opvattingen en zelfs door onze meest intieme relaties tot onze medemensen.
Over de oorsprong van de natuurlijke variatie tastte Darwin echter volledig in het duister. Wel nam hij voetstoots aan dat het erfelijk materiaal van de ouders zich min of meer gelijkelijk vermengt in hun kroost. Zo ontstonden steeds nieuwe combinaties van eigenschappen, waarvan de ene dan weer iets beter aangepast was aan veranderingen in het leefmilieu dan de andere. Dit ‘gradualisme’ bleek al tijdens zijn leven problematisch te zijn. De Schotse ingenieur Charles Fleeming Jenkin wierp tegen dat natuurlijke selectie niet mogelijk is als nieuwgeboren exemplaren een ‘gemiddelde’ zijn van de eigenschappen van hun ouders. In dat geval blijven adaptieve variaties slechts bij hoge uitzondering behouden, want ze versmelten bij welhaast elke paring opnieuw met de ‘mindere’ eigenschappen van minder aangepaste partners. Fleeming Jenkin rekende voor dat de evolutie langs die weg veel te traag zou verlopen om soorten in staat te stellen zich aan te passen aan veranderende omstandigheden. Darwin moest het antwoord op Fleeming Jenkins kritiek schuldig blijven.

Hoe de vererving van eigenschappen precies verloopt, werd pas duidelijk in de jaren dertig toen biologen Darwins gedachtegoed gingen verbinden met de erfelijkheidswetten van de negentiende-eeuwse Oostenrijkse Augustijner monnik Gregor Mendel. Diens werk was aanvankelijk onder wetenschappers onopgemerkt gebleven. Mendel had erwtenplanten gekweekt op de binnenplaats van zijn klooster. Met onstuitbare roomse blijmoedigheid had hij week in, week uit bijgehouden welke planten elkaar bestoven en welke eigenschappen zij aan hun nazaten doorgaven. Op die wijze had hij ontdekt dat de planten volgens vaste regels bepaalde ‘factoren’ van hun ‘ouders’ erven. Dit waren echter wel vaste eigenschappen, hetgeen biologen deed twijfelen of evolutie door graduele veranderingen wel mogelijk was. Pas nadat de wiskundige basis van natuurlijke selectie en genetische drift binnen populaties was aangetoond, konden de theorieën ‘in elkaar geschoven’ worden.
De uitkomsten van zijn erwtenboekhouding – de drie ‘erfelijkheidswetten van Mendel’ – staan nog altijd overeind, al noemen we de ‘factoren’ tegenwoordig genen. Dat is de verdienste van de drie Amerikaanse artsen Oswald Avery, Colin MacLeod en Maclyn McCarty die in 1944 aantoonden dat het DNA de drager is van ons erfelijk materiaal en dat het alle informatie bevat om een cel te bouwen. Sinds James Watson en Francis Crick in 1953 ook de structuur van dit DNA blootlegden, zijn we in staat niet alleen het erfelijk materiaal van mens en dier in kaart te brengen, maar ook de verspreiding van specifieke genen (en dus eigenschappen) over de aarde. De koolstof-14-methode, in 1949 ontdekt door Willard Frank Libby, maakt het bovendien mogelijk de ouderdom van organisch materiaal te bepalen tot een leeftijd van zestigduizend jaar. Dankzij al die ontdekkingen ging de paleontologie met sprongen vooruit, of liever gezegd: achteruit, want het werd nu mogelijk de volgorde van natuurhistorische gebeurtenissen en perioden veel nauwkeuriger te bepalen.
De theorie die ontstond uit al die aanvullingen en verbeteringen wordt niet voor niets de ‘Moderne Synthese’ genoemd. Het is deze Modern Synthese die we nu op school aan onze kinderen onderwijzen. Darwins ‘grote idee’ is versterkt uit de strijd met nieuwe feiten en methoden te voorschijn gekomen. Het neemt niet weg dat moderne biologen van mening verschillen over ongeveer elk ander aspect van de evolutie en dat ze elkaar soms genadeloos de maat nemen, niet zelden ten overstaan van een groot publiek. Dat begon al rond 1900 als gevolg van de hernieuwde aandacht voor Mendels wetten. Mendel liet zien dat aanpassingen vaak plotseling plaatsvinden en niet gradueel, zoals Darwin meende. De Nederlandse botanist Hugo de Vries (die geldt als de ‘ontdekker van Mendel’) herhaalde de experimenten van de monnik met de teunisbloem en stelde dat variaties ‘spontaan’ kunnen ontstaan, dus zonder merkbare verandering in het leefmilieu van de plant. Het bracht hem op het idee van de ‘sprongmutatie’, een plotselinge, grote mutatie waardoor in één klap een nieuwe soort ontstaat. Kletskoek, zeiden gerespecteerde vakgenoten. Achteraf blijkt inderdaad dat De Vries zich vergiste; hij had een bastaardplant gebruikt waardoor zijn uitkomsten vertekend waren. Intussen introduceerde hij wel het begrip ‘mutatie’, dat de basis is gaan vormen voor de moderne leer van de genetische variatie.

Bijna een eeuw later werd de sprongmutatie weer opgepakt door het enfant terrible van de Amerikaanse paleontologie, wijlen Stephen Jay Gould, een onderzoeker met marxistische sympathieën, een geheel eigen kijk op het evolutieproces en een groot redenaarstalent. Reeds als middelbare scholier wist hij volle zalen te trekken met lessen over het ‘seksleven van de mossel’ en andere gewaagde thema’s. Als marxist had hij een scherper oog dan veel andere wetenschappers voor de politieke aspecten van de evolutieleer. Zo analyseerde hij voor het eerst in detail de manier waarop Darwin de kern van zijn leer, de natuurlijke selectie, ontleende aan het werk van Thomas Malthus, zodat we met recht mogen zeggen dat een politiek idee aan de oorsprong staat van een wetenschappelijke theorie. Tegelijk zijn we volgens Gould zozeer verblind door hedendaagse politieke opvattingen over het nut van concurrentie dat we uit dit beginsel ook de biologische soortenrijkdom verklaren. Daardoor verkijken we ons op het belang van andere operatieve processen in de evolutie.
In 1972 baarden Gould en zijn vriend en collega Niles Eldredge opzien met hun boek Punctuated Equilibria, waarin zij opnieuw de aanval openden op het gradualisme. Zij beriepen zich op een oud gegeven uit de paleontologie, namelijk de opmerkelijke ‘lacunes’ in ’s werelds bekende fossielenverzamelingen. Volgens de gangbare, op Darwin gestoelde theorie zou het graduele overgangsproces tussen soorten zijn neerslag moeten krijgen in de vondst van talloze fossiele ‘tussenvormen’. Die tussenvormen ontbreken echter in fossielencollecties. De auteurs beweerden nu dat die tussenvormen nooit hadden bestaan. De meeste soorten waren volgens hen in korte tijd ontstaan door ‘evolutionaire uitbarstingen’, veroorzaakt door cataclysmische veranderingen in de habitat, zoals ijstijden, meteorietinslagen, vulkanische activiteiten of overstromingen. Hierdoor waren (groepen) mutanten zodanig geïsoleerd geraakt dat ze zich konden ontwikkelen tot nieuwe soorten. Ze kregen de daarvoor vereiste ruimte doordat andere soorten of variaties door uitsterving waren verdwenen.
Die prehistorische uitstervingen waren bepaald niet kinderachtig. Tijdens de laatste (de Permisch-Triassische uitsterving van 250 miljoen jaar geleden) stierf driekwart van alle zee- en landdieren uit. Tussen die evolutionaire uitbarstingen zouden de soorten lange tijd min of meer constant zijn gebleven, een feit dat ook Darwin reeds had opgemerkt.
Binnen enkele jaren kreeg het gradualisme echter steun uit de hoek van de genetica. De Britse zoöloog Richard Dawkins betoogde in zijn boek The Selfish Gene uit 1976 dat individuele organismen niets anders zijn dan ‘overlevingsmachines’ voor de genen. Ook wij mensen met al onze intellectuele en emotionele kapsones dienen slechts als huls voor ons genoom. Onze genen zetten ons aan tot bepaalde gedragspatronen waardoor zij kunnen overleven en zich vermenigvuldigen, ook als dat ten koste van onszelf gaat. We worden door onze genen gebruikt zolang we hun ‘voortplanting’ dienen. Doen we dat niet meer, dan worden we vervangen door een ander soort huls. Het gen is zelfzuchtig omdat het anders niet overleeft, al sluit dat allerminst uit dat het ‘samenwerkt’ met andere genen of dat het ons tot altruïstisch gedrag stimuleert, vooropgesteld dat zulk gedrag zijn overlevingskans vergroot. Aangezien ook de kleinste veranderingen in ons gedragsrepertoire volgens Darwin aantoonbare overlevingswaarde hebben, werd het gradualisme langs de achterdeur van de genetica weer in de evolutietheorie binnengehaald.
Voor Dawkins is het gen echter een abstractie. Hij behandelt en bespreekt het niet als een concrete DNA-sequentie die een uiterst complexe en nog amper doorgronde relatie met andere DNA-sequenties aangaat, maar slechts als een binaire code die een ‘informatierivier’ van individu naar individu laat stromen. Hij kreeg dan ook spoedig tegenspel van Gould. Volgens Gould was Dawkins een gevangene van het tijdperk van de computer en de Rolex, waardoor hij deze digitale menselijke apparaten als analogon voor het gen beschouwde. Hij noemde Dawkins een ‘hyper-Darwinist’ voor wie elke eigenschap of gedraging noodzakelijkerwijs een adaptieve functie of evolutionair nut heeft. Gould bracht hiertegen zijn zwaarste wapen in stelling: de grote teen van de reuzenpanda.
Reuzenpanda’s hebben een duim, ontstaan uit een polsbotje, die evolutionair voordeel verschaft omdat ze er handig bamboebladeren mee kunnen afpellen. Maar als bijverschijnsel hebben ze ook een extra teen, ontstaan uit een enkelbotje, die hoegenaamd geen evolutionair voordeel oplevert. Zo vinden we volgens Gould tal van eigenschappen in mens, dier en plant die geen evolutionair nut hebben en niettemin hardnekkig blijven bestaan. Als hij nog leefde zou de Amerikaan zich ongetwijfeld met plezier hebben gestort op Dawkins’ recente pamflet tegen de godsdienst, The God Delusion (2006). Daarin beweert Dawkins dat alle godsdienst overbodig, slecht en zelfs gevaarlijk voor de mens is. Maar waarom, zou Gould quasi-onschuldig vragen, is religie dan toch zo’n algemeen-menselijke eigenschap? Zijn gelovige mensen soms beter aangepast dan atheïsten?
Gould verkondigde in zijn spreekbeurten en publicaties dat de Moderne Synthese ‘verhard’ is tot een starre, eendimensionale leer waarin geen plaats is voor afwijkende feiten, zoals non-adaptieve eigenschappen, ontbrekende fossielbestanden of evolutionaire quantumsprongen. Hij omschreef zichzelf als een ‘pluralist’ die evolutie op ten minste zes niveaus onderscheidde: op het niveau van het gen, de cel, het organisme, de populatie, de soort en de klasse. Al die schijven overlappen elkaar, zodat evolutionaire processen nooit eenduidige oorzaken en gevolgen hebben. De geschiedenis lijkt Gould gelijk te geven. De fixatie van Dawkins cum suis op het abstracte gen, hoe populair deze ook mag zijn (er zijn inmiddels een miljoen exemplaren van zijn boek verkocht), gaat voorbij aan alle nieuwe kennis die is voortgekomen uit het Menselijk Genoom Project.

De hele Moderne Synthese lijkt zelfs aan een grote beurt toe te zijn. De laatste jaren roert zich een groep zogenoemde ontwikkelingsbiologen wier wetenschap is voortgekomen uit de embryologie, een tak van de biologie die door de Moderne Synthese genegeerd is. Deze ‘evo-devo’-school (een samentrekking van evolutionary developmental biology, evolutionaire ontwikkelingsbiologie) beroept zich op het feit dat de expressie van genen niet eenvoudig een blauwdruk volgt, maar dat deze wordt geregeld door aparte stukken DNA die op elkaar en op de omgeving van het organisme reageren. Dit regulerende DNA wordt voor een deel weer gereguleerd door ander regulerend DNA, zodat het activeren of deactiveren van een klein stukje DNA al grote gevolgen kan hebben. En de opmerkelijkste, om niet te zeggen revolutionaire ontdekking van de laatste jaren is dat dit regulerend DNA in de loop van vijfhonderd miljoen jaar nauwelijks is veranderd, ondanks alle veranderingen die zich in de biologische soorten hebben voorgedaan. Die ontdekking maakt bijvoorbeeld korte metten met de tot voor kort aanvaarde gedachte dat de verschillende ogen van uiteenlopende diersoorten berusten op een verschillende genetische basis. Het regulerende DNA, ‘eyeless’ geheten, werd in 1995 door Zwitserse onderzoekers geïsoleerd. Het blijkt bij alle dieren, van vliegen en muizen tot mensen, verantwoordelijk te zijn voor de ontwikkeling van de ogen.
Het oog is dus niet ontstaan door graduele, minieme aanpassingen in de loop van miljoenen jaren. Dat was al onwaarschijnlijk aangezien de meeste veronderstelde tussenvormen van het oog evolutionair zeer nadelig waren en de bezitters nimmer in staat hadden gesteld te overleven. Ook is er geen sprake geweest van een sprongmutatie, want het verantwoordelijke DNA was al voor de sprong aanwezig. In werkelijkheid bewandelen waarschijnlijk alle soorten dezelfde weg naar het oog en volgen daarbij hetzelfde ontwikkelingsprincipe.
Een ander, soortgelijk principe is aan het werk in de groepsselectie van populaties. Groepen van een bepaalde soort overleven niet alleen dankzij hun individuele eigenschappen, maar ook dankzij een specifieke interactie binnen de groep tussen exemplaren met verschillende eigenschappen. Als individu zouden ze niet kunnen overleven, maar door hun ‘op elkaar afgestemde’ variaties kunnen ze dat wel. Zo bezien is evolutie niet het resultaat van een concurrentie tussen organismen of genen, zoals respectievelijk Darwin en Dawkins meenden, maar van een concurrentie tussen verschillende organiserende of regulerende principes die in ons DNA vastliggen en op uiteenlopende manieren tot expressie komen.
Dit inzicht wint ook snel terrein in de paleontologie, omdat het eindelijk een verklaring zou kunnen bieden voor het periodieke grote soortensterven en voor de relatief snelle overgang (zonder aanwijsbare tussenvormen) van de ene diersoort naar de andere. Het raakt – met de woorden van de wetenschapsfilosoof Ron Amundson – de ‘achilleshiel’ van de Moderne Synthese omdat die wel de doorgifte van erfelijke eigenschappen verklaarde, maar niet de expressie van die eigenschappen in het organisme.
Het leidt er wel toe dat elke onderzoeker tegenwoordig zijn eigen opvatting over evolutie heeft. Dat is misschien slecht nieuws voor de fundamentalisten onder Darwins aanhangers die zijn evolutieleer even dogmatisch verdedigen als orthodoxe gelovigen hun creationisme. Maar het is juist een eerbewijs voor Darwin dat hij aan de oorsprong staat van een uiterst complex systeem, genaamd ‘evolutietheorie’, dat voortdurend verandert onder invloed van nieuwe feiten en omstandigheden en niettemin opmerkelijk stabiel blijft.