evolutie.blog.com

L.S.,

Op verzoek per E-mail van Gert Korthof reageer ik op de blog t.a.v. mijn oratie, “Alles is altijd ingewikkelder” (Wageningen Universiteit, 10 april 2008; te bekijken via de door Gert gegeven link).

Allereerst moet ik melden dat ik het mooi vind dat mijn oratie het denken stimuleert, en de conceptuele zwaarden smeedt. Nu het ijzer van de vastgeroeste gedachten kennelijk heet is, wil ik het nog wel wat verder smeden met een reactie op deze blog.

Ten tweede: om de zaak zelf – conceptuele verheldering van het ontstaan van het leven – verder te helpen, is het gepast om de positie die mensen in deze innemen nauwkeurig te bekijken, en geen karikatuur van iets neer te zetten. De “aanval” op de karikatuur mag dan wellicht lukken of rethorisch gezien geslaagd zijn, maar dat iets anders dan een argument daadwerkelijk weerleggen.

Deze introductie acht ik nodig gezien de eerste blog van Gert (30 juni jl.). Hierin geeft hij aan dat 2 van mijn uitspraken niet deugen: 1) “De meest omvattende theorie voor het ontstaan van het leven op aarde is de evolutietheorie.” 2) Dat er grote leemtes zijn in onze kennis over het ontstaan van het leven impliceert dat je er geen ferme uitspraken over moet doen, zeker niet in leerboeken (geparafraseerd). In een interview in het Nederlands Dagblad merk ik ten aanzien hiervan verder op dat er hierover in middelbare schoolboeken nog wel wat meer voorzichtigheid betracht dient te worden.

Om met 2) te beginnen: In de replieken op de blog wordt het voorbeeld gegeven van 1 boek dat wel voorzichtigheid betracht, maar dat toont natuurlijk niet de onwaarheid van 2) aan: veel leerboeken zijn gewoon veel te stellig, en één voorzichtige zwaluw maakt nog geen verantwoorde zomer. Er is echt nog veel te verbeteren, m.n. omdat leerlingen en studenten daarmee leren kritisch te staan t.o.v. het aangeboden leermateriaal.

Ten aanzien van 1) wil Gert wel schieten, maar eigenlijk helemaal niet – zoals hij lijkt te suggereren – op 1); die stelling onderschrijft hij nl. net als ik. Wat hij mij toerekent is dat ik het begip ‘evolutietheorie’ dubbelzinnig gebruik, en komt dan met Darwin en soortontwikkeling op de proppen. Maar dit is een voorbeeld van voornoemde karikatuur: wanneer je het over de ‘meest omvattende’ theorie hebt, dan heb je het over wat Gert zelf als ‘Third Evolutionary Synthesis’ aanduid (zie: www.wasdarwinwrong.com). Dat is natuurlijk ook het enige waar een chemicus vanuit zijn vakachtergrond iets significants over kan zeggen. Gert weet dit ook, maar gaat dan toch maar even doen alsof IK het over soortontwikkeling heb, en stelt dan vervolgens dat IK aan begripsverwarring doe. Hiermee wordt de discussie niet verder geholpen. Wie schrijft dat Darwin helemaal nog geen theorie over het ontstaan van het leven had, etc., en dat Zuilhof daarom “vreselijk de mist in gaat”, heeft kennelijk niet gelezen dat ik helemaal niks over Darwin meld.

Wel meld ik iets over het ontstaan van chiraliteit, de stabiliteit van homochirale aminozuren en de hypothese van een RNA-wereld. Die zaken zijn zeker niet simpel, en leveren tot op heden niet overkomen problemen voor de evolutietheorie. Gert draagt voor die problemen ook geen enkele suggestie aan. Dat geeft niet, maar DAAR ligt een cruciale begrenzing van onze huidige kennis. [Er zijn er wellicht meer, maar ik beperk me tot de organische chemie.] Het is altijd goed die onder ogen te zien, want alleen dan kom je verder.


Een laatste opmerking t.a.v. hiervan is wat Gert op 9 juli als de ‘Zuilhof’-redenering kenschetst: Ik betoog dat het gebouw van de evolutietheorie niet op een stevig fundament staat, omdat er nog geen degelijke wetenschappelijke ondersteuning is voor het spontaan ontstaan van het leven. Gert geeft dan aan dat deze beeldspraak niet opgaat, omdat je dan ook wel kunt redeneren dat de natuurkunde geen degelijk fundament heeft omdat de zwaartekracht nog niet ondergebracht kan worden bij de andere fundamentele krachten.

Deze redenering gaat echter mank: volgens de evolutietheorie gaat het simpele (het ontstaan van de bouwstenen van het leven) logisch en chronologisch vooraf aan het complexe (soortontwikkeling). Het simpele begrijpen we echter niet. Daar de processen van het simpele nog steeds cruciaal zijn (bijv. stabiliteit van chiraliteit van verbindingen), kun je gewoon niet zeggen dat je het complexe echt wel begrijpt als je het simpele niet begrijpt.

[De relatie tussen de 4 natuurkrachten is conceptueel heel anders dan de relatie tussen de ‘simpele’ chemische reacties, en de ‘complexe’ biologische processen. Doen alsof die relaties hetzelfde zijn, en dan redeneren op basis van analogie is incorrect.]

Dat wil niet zeggen dat ik ontken dat er ontwikkeling van soort 1 naar soort 2 zal kunnen plaats vinden. Dat ik het ook niet bevestig, komt niet omdat ik het al dan niet zou geloven, maar simpelweg omdat ik als chemische schoenmaker bij mijn leest blijf. De chemie snappen we niet of nauwelijks; Gert laat niet zien dat dat wel zo zou zijn…

Die claim wordt niet opgeheven door het recente artikel van Mansy et al. (Nature 2008, 454, p. 122). Gert zegt hierover (blog van 6 juli 2008): “Volgens Zuilhof weten we vrijwel niets van het ontstaan van het leven. Vervolgens publiceert Nature van deze week een belangrijke doorbraak op dat gebied. Zo gaat het nu altijd. Je kunt maar beter niet hard roepen dat we iets niet weten.”

Dit laatste algemene statement lijkt me weinig zinvol: de grenzen van onze huidige kennis scherp aanduiden is namelijk juist noodzakelijk voor verdere wetenschappelijke progressie.

Mansy et al. leveren zeer interessante data, maar ze zijn wel voorzichtiger dan Gert in hun statements. Dat is ook wel nodig, want als je het artikel goed leest dan blijken hier wel een aantal cruciale zaken onbelicht te blijven: de genoemde vesicles worden geacht zich te bevinden aan het water-lucht interface. Echter: de reactie-omstandigheden voor bijv. de polymerisatie wordt gedaan bij 4 – 25 graden Celcius (zie experimental section), en niet bij de daadwerkelijke temperaturen van de vroege aarde (60 – 70 graden Celcius volgens het ‘News and views’-commentaar van Deamer, p. 22, zelfde issue van Nature; volgens veel anderen nog hoger). Dat die realistische temperaturen hoogst problematisch zouden zijn blijkt uit het ‘Methods’ stuk van de paper: je STOPT de templace-geïnduceerde polymerisatie door verhoging van de temperatuur. Bij een realistische temperatuur voor de vroege aarde zou deze reactie vermoedelijk dus niet werken (je moet je afvragen waarom Mansy et al geen reacties bij 70 graden doen, terwijl ze ook wel weten dat niemand denkt dat het water op de vroege aarde 4 - 25 graden Celcius was….). Daarnaast zijn bij die realistische temperatuur de voornoemde vesicles vermoedelijk aanmerkelijk permeabeler, en zou je moeten kijken of ze sowieso stabiel zouden zijn. Tot slot: aan het water-lucht interface wordt op de vroege aarde een zeer intense belichting met kort UV licht aangenomen, en veel van de gebruikte chemicalieen gaan onder die condities simpelweg snel kapot. Mansy et al. doen veel meer dan niets, maar om nu te zeggen dat dit artikel nu ontkracht dat we nauwelijks iets weten over het ontstaan van het leven, zoals Gert suggereert, is zonder basis.

Ook zijn statement “Als wetenschappers geen flauw idee hadden hoe het leven ontstaan zou kunnen zijn, zoals prof. Zuilhof ons wil doen geloven, dan zouden er ook niet zoveel concurrerende theorieën zijn!”, verdient het uitroepteken niet: een veelvoud aan theorieën geeft doorgaans aan dat er nog geen wetenschappelijke overeenstemming is. Dat betekent niet dat er geen wetenschappelijke overeenstemming over te verkrijgen zou zijn (anders gezegd: dat we het zouden kunnen weten), maar nu is die overeenstemming er nog niet (anders gezegd: we weten het nu nog niet). Wie dat ontbreken van inzicht problematisch vind, mag zich afvragen wat voor rol het statement “We weten hoe het leven is ontstaan.” speelt in diens wereldbeschouwing. Tijd om wat vastgeroest ijzer om te buigen op het aambeeld van de moderne wetenschap?!

Tot slot: als wetenschapper droom ik over betere theorieen, niet over het instorten ergens van. Wel bedenk ik me vaak dat er pas zo’n 350 jaar serieus wetenschap bedreven wordt (ter illustratie: meer dan 90% van alle chemici uit alle tijden leeft nu!), en dat ons dus voorzichtigheid past over de reikwijdte van onze theorieen. Dat bewijst niet dat God bestaat, noch dat Hij niet bestaat. Wel geeft het m.i. aan dat enige voorzichtigheid en grote nauwkeurigheid passend en noodzakelijk zijn voor wetenschappelijke vooruitgang. Het zou mooi zijn als daar op diverse fora, zoals deze blog, invulling aan kan worden gegeven.

Han Zuilhof
Hoogleraar Organische Chemie, Wageningen Universiteit
http://www.orc.wur.nl

In het late deel van het Devoon, de geologische periode tussen circa 385 en 360 miljoen jaar geleden, vond er een bijzondere evolutionaire overgang plaats. In deze tijd zijn uit een bepaalde groep vissen, de Sarcopterygii (spier- of kwastvinnigen) de eerste gewervelde dieren ontstaan die het land zijn geen kolonialiseren. Deze groep is onder biologen bekend als de Tetrapoda, oftewel de viervoeters. Deze overgang, die volgens creationisten nooit heeft plaatsgevonden, is weer wat beter bekend geworden door fossiel skeletmateriaal van de vroege tetrapode Ventastega curonica, beschreven in het tijdschrift Nature van 26 juni (Ahlberg et al., 2008).

Ventastega is geen nieuwe soort, maar werd voor het eerst beschreven in 1994 aan de hand van vrij fragmentarisch materiaal (Ahlberg et al., 1994). Verdere opgravingen hebben gelukkig meer onthuld van dit dier. Door de nieuwe vondsten is nu bijna de gehele schedel bekend, een groot deel van de schoudergordel en een deel van het bekken. Aan de hand hiervan hebben de onderzoekers kunnen bevestigen dat dit dier eigenschappen had die het tussen Tiktaalik en Acanthostega plaatsen in de fylogenetische boom. Tiktaalik en Acanthostega zijn ook vroege tetrapoden, maar al wat beter bekend.

Door vondsten als deze wordt de overgang van water naar land steeds beter gedocumenteerd. Nu er steeds meer fossielen van deze transitie bekend worden, wordt ook steeds duidelijker dat er niet één rechte lijn is geweest van vissen naar landdieren. Het blijkt dat tijdens het late Devoon verschillende soorten tetrapoden naast elkaar bestaan hebben, waarvan er een aantal doodlopende takken zijn. Het is dan ook onmogelijk om aan te wijzen wie precies een voorouder was van wie. Hedendaagse evolutiebiologen spreken daarom over mate van verwantschap, wie de meest recente gemeenschappelijke voorouder heeft met wie. Deze verwantschappen zijn relatief objectief met statistische technieken te bepalen en worden grafisch weergegeven met fylogenetische bomen
Veel mensen denken nog steeds over evolutie als een lijn die van bacteriën naar mensen loopt, waarbij alle overgangsvormen keurig op die lijn liggen. Sommige leken denk zelfs dat wij afstammen van de huidige vissen en amfibieën, dat ook zij dus op die lijn liggen. Het werkelijke pad van evolutie laat zich echter beschrijven als een boom of struik, niet als een lijn. Deze boom kent vele vertakkingen, waarvan veruit de meeste doodlopend zijn. Wij hebben het geluk dat we, net als alle andere organismen om ons heen, nog steeds op een van de vele takken zitten die (nog) niet doodgelopen (uitgestorven) zijn.

De overgang van water naar land is ook gradueel gegaan, zoals de veranderingen in vorm van tetrapoden laten zien en ook blijkt uit de fossielen van Ventastega. Ventastega onderscheidt zich slechts in details van Tiktaalik en Acanthostega. Dit maakt de grens tussen vissen en landdieren vaag en min of meer willekeurig. De dieren die deze overgang illustreren, laten een mengeling zien van vis- en landdierkenmerken. Net als Ventastega is ook Tiktaalik hier een prachtig voorbeeld van (Daeschler et al., 2006). Dit dier had bijvoorbeeld vinnen, maar in die vinnen zitten deels dezelfde botten als in onze ledematen (Shubin et al., 2006). Door naar de details van deze botten te kijken, is duidelijk geworden dat de vinnen gespierd waren en aardig wat bewegingsmogelijkheden hadden.

Ook wij zijn tetrapoden, ondanks dat we onze voorste voeten hebben verwisseld voor handen. Zelfs walvissen en slangen zijn viervoeters, omdat ze oorspronkelijk vier voeten hadden (wat nog te zien is aan hun embryonale ontwikkeling), maar deze secundair verloren hebben. Tegenwoordig classificeren biologen dieren op grond van afstammingsrelaties, niet op grond van uiterlijke kenmerken. Omdat mensen, walvissen en slangen afstammen van dieren met vier voeten, behoren ook deze tot de tetrapoden. Om te weten waar onze handen en voeten vandaan komen, moeten we dus kijken naar vroege tetrapoden, zoals Tiktaalik en Ventastega.

Ook in de schedel zijn de nodige veranderingen opgetreden. Dieren als Tiktaalik en Ventastega hadden geen kegelvormige kop met de ogen aan de zijkant, zoals stereotype vissen dat hebben, maar een platte kop met de ogen aan de bovenkant, vergelijkbaar met moderne amfibieën. Van Tiktaalik is ook bekend dat hij een nek had, waar door hij zijn hoofd onafhankelijk van zijn romp kon bewegen (vissen hebben geen nek en kunnen dit dus niet). Op grond van de fylogenetische positie van Ventastega is te verwachten dat ook dit dier een nek had, maar hiervan zijn nog geen fossielen beschreven. Door een platte kop, naar bovengerichte ogen, gespierde en bewegelijke vinnen waren deze dieren in staat om in ondiep water en later op moerassig land te leven. Het lopen op het land is dus ontstaan vanuit het poedelen door ondiep water en modder, zoals de vroege tetrapoden laten zien.

Wat vondsten als Tiktaalik en Ventastega ook mooi laten zien is het voorspellende karakter van evolutiebiologie. Evolutiebiologen weten in wat voor aardlagen ze moeten zoeken (uit het late Devoon en wat destijds de waterkant was) en wat voor mengeling van kenmerken ze mogen verwachten (vis-amfibie). Dit maakt evolutie ook vatbaar voor weerlegging, zoals dat hoort in de wetenschap. Vind één fossiel van een tetrapode uit een laag ouder dan het Devoon en het hele afstammingsverhaal van spiervinnige vis naar landdier kan overboord.

Tot slot is dit het zoveelste voorbeeld dat creationisten in het ongelijk stelt. Volgens hen zouden dieren als Tiktaalik en Ventastega nooit bestaan kunnen hebben, er heeft immers nooit een transitie van water naar land plaatsgevonden. Wat we echter aantreffen is een verscheidenheid aan dieren in de juiste aardlagen die zowel vis- als landdierkenmerken hebben, die deze overgang dus prachtig bewijzen. Ventastega is slechts één van de vele getuigen hiervan.

Referenties:

Ahlberg, P.E., Lukevis, E., Lebedev, O. (1994) The first tetrapod finds from the Devonian (Upper Famennian) of Latvia. Phil. Trans. R. Soc. B 343:303–328.

Ahlberg, P.E., Clack, J.A., Luksevics, E., Blom, H., Zupiņs, I. (2008) Ventastega curonica and the origin of tetrapod morphology, Nature, 453:1199-1204.

Daeschler, E.B., Shubin, N.H., Jenkins, F.A. Jr. (2006) A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan. Nature, 440:757-763.

Shubin, N. H., Daeschler, E.B., Jenkins, F.A. Jr. (2006) The pectoral fin of Tiktaalik roseae and the origin of the tetrapod limb. Nature, 440:764-771.

Zie ook: blog van 25 mei 'De vis in ons' (Neil Shubin)

gastbijdrage Bart Klink

In een eerder stuk op dit blog heb ik reeds gewezen op een gen (het GULO-gen) dat wij hebben, maar dat niet werkt. Wij zijn niet de enigen met dit pseudo-gen, andere primaten hebben het ook en dat lijkt sterk op dat van ons. Bij cavia’s is dit gen ook defect, maar het lijkt veel minder op ons pseudo-gen. Dit is precies wat je op grond van evolutie zou verwachten.

De grote vraag is natuurlijk wat creationisten doen wanneer ze hiermee geconfronteerd worden. Twee creationisten die het GULO-gen als bewijs voor evolutie hebben proberen te ontkrachten zijn Peter Scheele (die met zijn ‘degeneratietheorie’ het einde van de evolutietheorie meende in te luiden) en Peter Borger (die meent de General & Universal Theory of Biology (GUToB) te hebben ontdekt). Beide heren zijn dus nogal pretentieus, maar hoe sterk zijn hun argumenten?

Peter Scheele doet zijn poging in een stukje op zijn website 1. Na uitgelegd te hebben wat het punt is 2citeert hij een aantal samenvattingen van artikelen (waarbij hij overigens geen referenties plaatst). Op grond van één van die artikelen (Inai et al., 2003 3 beweert hij “Ofwel: een vergelijking toont dat cavia’s en mensen heel veel dezelfde vervangingen vertonen. Dat is natuurlijk uitermate vreemd, want die twee hebben hun disfunctionele Vitamine C-gen natuurlijk niet gemeenschappelijk geërfd.”. Hierbij maakt hij dezelfde fout als de auteurs van het betreffende artikel maken 4 ze menen namelijk dat het menselijke pseudo-gen en dat van de cavia zijn gemuteerd ten opzichte van het (werkende) gen van de rat. Inai et al. doen dat expliciet (“the same substitutions from rats to both species”) en Scheele impliciet.

De fout zit in het feit dat de rat niet een voorouder is van mensen of cavia’s 5. Ook de sequentie van het GULO-gen van de rat is dus niet voorouderlijk. Het is daarom onzinnig om te spreken over veranderingen ten opzichte van de rat. De rat heeft sinds zijn gedeelde gemeenschappelijke voorouders met apen en de cavia zijn eigen veranderingen gekregen. De rat is niet een soort onveranderlijke Gouden Standaard ten opzichte waarvan de rest veranderd is. Wanneer de sequentie van de rat op een bepaalde positie verschilt van zowel die van zowel de apen als van de cavia’s, is de meest waarschijnlijke verklaring dat het een verandering in de rat betreft (en dus niet dezelfde verandering in zowel de primaten als de cavia).

Dit is te controleren door de sequenties van nog meer dieren bij de vergelijking te betrekken 6. Wanneer bijvoorbeeld naar positie 1 gekeken wordt, is te zien dat de rat een G heeft en de primaten en de cavia een A. In Scheeles redenering is deze positie bij zowel de vier primaten als de cavia veranderd ten opzichte van de rat (van een G naar een A). Wat echter veel waarschijnlijker is, is dat de rat op deze positie veranderd is (van een A naar een G). Wanneer gekeken wordt naar wat andere dieren op deze positie hebben (ook een A), blijkt dat dit zeker het geval is.

Opmerkelijk genoeg merkt Scheele wel op dat het pseudo-gen van de mens erg op dat van de chimpansee lijkt en veel minder op dat van de cavia. Hij probeert onder de evolutionaire verklaring hiervoor uit te komen door drie alternatieve verklaringen te geven.

“in de eerste plaats: als het aan de buitenkant meer op elkaar lijkt, dan moet het in de binnenkant ook meer op elkaar lijken.” In biologische termen lijkt hij hiermee te bedoelen dat het logisch is dat fenotypische overeenkomsten ook genotypische overeenkomsten hebben. Het mooie van het voorbeeld van het GULO-gen is echter dat er geen ‘buitenkant’ (meer) is, het gen is immers defect, het leidt niet tot een fenotypisch resultaat. Er is dus geen enkele fenotypische (en daarmee functionele) reden waarom de genen zoveel op elkaar zouden lijken.

“Er is (uiteraard) een verschil in generatie-snelheid [sic] van de verschillende soorten.” Dit maakt niets uit omdat het niet kan verklaren waarom mensen en chimpansee (en andere primaten) zoveel gedeelde mutaties hebben (wanneer gemeenschappelijke afstamming geen optie is).

“Verder is het ook nog maar de vraag of al de reparatie-mechanismen [sic] in de verschillende soorten identiek zijn.” Ook dit is irrelevant omdat het wederom niet verklaart waarom er zoveel gedeelde mutaties zijn (die blijkbaar niet gerepareerd zijn).

Ook merkt Scheele op dat er bij de vier primaten op positie 97 een deletie (verwijdering van een letter) heeft plaatsgevonden. Is dit het gevolg van gemeenschappelijke afstamming? Volgens Scheele is de verklaring hiervoor dat er ‘hotspots’ zijn (“plekken waar afwijkingen sterker geneigd zijn op te treden dan op andere plekken en zodoende niets met gemeenschappelijk afstamming te maken hebben”). Als positie 97 al een hotspot is (en dat is niet eens met zekerheid te zeggen), dient Scheele nog te verklaren waarom alle primaten op exact dezelfde positie dezelfde verandering (een deletie) hebben. Daarnaast zijn er naast deze ene positie nog vele andere posities (12 stuks) in de primatensequenties die gedeelde mutaties bevatten. Ook deze ene mogelijke hotspot ontkracht gemeenschappelijke afstamming dus niet. Hiermee valt heel Scheeles kritiek in duigen en blijft gemeenschappelijke afstamming als enige wetenschappelijke verklaring over.

Creationist Peter Borger maakt in zijn eerste artikel waarin hij het GULO-gen bespreekt (Borger, 2006) dezelfde fout. Hij beweert daarin dat de overeenkomsten niet het resultaat zijn van gemeenschappelijke afstamming, maar van een gemeenschappelijk mechanisme (“common mechanism”): de hotspots. Hij stelt: “over 50 percent of the mutations in the GULO pseudogene that are shared between humans and the great apes are mutational hot spots also found in guinea pigs” (p. 2). Dit onderbouwt hij met figuur 2, waarin de vetgedrukte letters de vermeende hotspots zijn (13 stuks).

Wederom geldt hier: wanneer zowel de primaten als de cavia op dezelfde manier (dezelfde letter) verschillen van de rat (7 van de 13 vermeende hotspots), is het de rat die verschilt van het ancestrale gen, niet de primaten en de cavia. Alleen op positie 81 hebben de primaten en de cavia door toeval dezelfde verandering 7. In de andere 5 gevallen betreft het twee keer een gedeelde verandering bij de primaten waarbij één primaat nog weer een eigen verandering heeft (posities 55 en 131), twee veranderingen die de primaten delen en de cavia een eigen verandering heeft (posities 76 en 156) en één mogelijke hotspot (positie 97, zie hierboven). De 13 hotspots van Borger zijn dus helemaal geen hotspots (met één mogelijke uitzondering, positie 97). Dit blijkt allemaal heel duidelijk als je de sequenties van meerdere dieren vergelijkt⁶. Aangezien zijn argument van “common mechanism” is gebaseerd op deze hotspots die niet bestaan, blijft wederom alleen gemeenschappelijke afstamming als wetenschappelijke verklaring over.

Borger geeft echter de moed niet snel op. Na door een aantal mensen op bovenstaande fout te zijn gewezen, doet hij samen met een andere creationist (Royal Truman) een nieuwe poging met een publicatie in de ‘Journal of Creation’, een jonge-aarde-creationistisch blad. Creationisten moeten wel hun eigen blad hebben, want bij de serieuze wetenschapsbladen vallen ze uiteraard meteen door de mand. De publicatie van Borger (Truman & Borger, 2007) zou zeker geen uitzondering daarop vormen, gezien het aantal (grote) fouten en slordigheden.

Het begint al bij de tweede regel van zijn samenvatting: “Since Hominidae are claimed to have evolved from a rat common ancestor, the modern rat GULO sequence was used as the outgroup in phylogenetic tree building.” Dit is niet, zoals het op het eerste gezicht lijkt, wat Borger denkt, maar wat hij denkt dat evolutiebiologen denken. Echter, geen enkele evolutiebioloog beweert dat de Hominidae een rat als gemeenschappelijke voorouder hebben. Geen enkele evolutiebioloog zal ook dus denken dat het GULO-gen van de rat ancestraal is. Hij beweert constant dat de ‘evolutionisten’ dit steeds gedacht hebben en dat hij dit met deze publicatie voor het eerst recht zet. Ironisch genoeg was het Borger zelf die dat steeds dacht (zie Borger (2006)) en creationist Scheele die dat waarschijnlijk nog steeds denkt. Hun fout is gebaseerd op de fout van Nishikimi, die een medicus is 8, geen bioloog, laat staan een evolutiebioloog.

Zelfs de gehele orde der primaten heeft geen rat als gemeenschappelijke voorouder, vanwege de simpele reden dat geen enkele levend dier een voorouder is van een ander levend dier (afgezien van de contemporaine situatie waarin jongen, ouders en eventueel grootouders tegelijk leven). Ratten zijn vrij nauw verwant aan primaten, maar er zeker geen voorouders van. Voorts meent Borger tevens dat ook de makaak tot de Hominidae behoort (“Hominidae (humans, macaques, orangutans, gorillas and chimpanzee)”, p.118), terwijl die tot de Cercopithecidae behoort. Dit blijkt, ironisch genoeg, ook uit figuur 4 van zijn eigen artikel.

Na de inleiding geeft Borger aan waarom de evolutionaire interpretatie volgens hem niet opgaat. Hij stelt: “We collected exon X sequences reported for the GULO pseudogene of orangutan, human, chimpanzee, macaque and guinea pig genomes and discovered (table 1) that all these sequences shared the same nucleotide at nine positions which differed from that of the rat, whose GULO is functional.” (p.119). Hoewel het niet helemaal duidelijk is, lijkt hij hier in dezelfde fout te vervallen door het pseudo-gen van de primaten en de cavia te vergelijken met het werkende gen van de rat. Als hij deze fout echter niet maakt, heeft het plaatsen van tabel 1 geen nut. Volgens het bijschrift van deze tabel zijn identieke nucleotiden (waarvan de letters representaties zijn) niet weergegeven, maar heel veel niet-identieke nucleotiden ontbreken (op posities 2, 12, 55, 56 enz.). Tabel 1 is dus misleidend of onzinnig.

Ook stelt hij dat er behoorlijke controverse (“conciderable controversy”, p. 119) bestaat over de evolutionaire positie van de cavia. Meer dan 10 jaar geleden was het inderdaad niet helemaal duidelijk of cavia’s wel knaagdieren waren, gebaseerd op beperkte data. Als Borger echter een beetje op de hoogte was geweest van de wat meer recente literatuur hierover, had hij geweten dat het nu duidelijk is dat cavia’s gewoon knaagdieren zijn (Robinson-Rechavi, 2000; Reyes, 2004).

Borger maakt het vervolgens nog bonter door conclusies over evolutionaire patronen te trekken op basis van zelfgemaakte ‘ongewortelde bomen’ (unrooted trees, figuren 2 en 3). Hier wordt pijnlijk duidelijk dat hij geen idee heeft waar hij mee bezig is. Dat kan namelijk helemaal niet op basis van ongewortelde bomen, maar alleen op basis van gewortelde bomen (rooted trees) (Graur & Li, 2000, p.169). Blijkbaar denkt Borger dat de meest recente gemeenschappelijke voorouder in het midden van deze ongewortelde boom moet zitten: “The extant seven organisms possessing an intact GULO gene would have arrived through different lineages from a common starting point involving the same amount of time. To a first approximation, these should be roughly equidistant from a central point for all these organisms, point p1 in figure 2 and figure 3.” (p. 120, nadruk BK).

Buiten de slordigheid om dat er in de figuren 2 en 3 nergens een “point p1” is aangegeven, is het onmogelijk om in een ongewortelde boom een “gemeenschappelijk startpunt” aan te geven. Ongewortelde bomen laten namelijk heel veel evolutionaire scenario’s open, die pas tot één scenario gereduceerd wordt als er een wortel is gekozen (zodat een gewortelde boom ontstaat). Strikt genomen zijn ongewortelde bomen dus niet eens fylogenetische bomen omdat ze geen evolutionaire geschiedenis beschrijven . Dit is basale kennis fylogenetica (de wetenschap die zich bezighoudt met het vasttellen van evolutionaire verwantschappen).

Volgens Borger zijn de eerste 4 punten op p. 120 evolutionair gezien niet logisch (“make no sense in evolutionary terms”). Zo stelt hij als punt 1 dat het ratgenoom abnormaal snel gemuteerd is: “Rat vs mouse: these supposedly share a recent common ancestor. Since their divergence, the rat genome seems to have mutated abnormally fast.” (p.120). Wat is abnormaal snel? De rat heeft 10 verschillen met het ancestrale gen, de muis 7. Hier is niets abnormaals aan, zeker niet gezien het feit dat 5 van de 10/7 mutaties gedeeld zijn. Voorts zijn punten 2, 3 en 4 gebaseerd op bovenstaand misverstand wat ongewortelde bomen betreft. Dit dus zijn geen problemen voor gemeenschappelijke afstamming, maar exposities van Borgers onkunde en onbegrip. Het is sowieso onverstandig om alleen op basis van deze sequentie een fylogenetische boom te bepalen, omdat werkende genen met niet-werkende genen worden vergeleken en de sequentie vrij kort is.

Borger meent ook dat enkele individuele veranderingen die niet in lijn zijn met gemeenschappelijke afstamming bewijs zijn dat mutaties sterk vertekend (“Strongly biased”, p. 122) en dus niet random zijn (op p. 123 doet hij dit eveneens). Geen enkele evolutiebioloog verwacht echter dat alle mutaties in lijn zijn met gemeenschappelijke afstamming. Dat zou zelfs zeer merkwaardig zijn voor een proces als evolutie dat een random component heeft. Waar het echter om draait is de waarschijnlijkheid van het optreden van een bepaald patroon in een hele sequentie, niet om enkele individuele posities. Als Borger wil bewijzen dat mutaties in dit gen biased zijn, zal hij met een goede statistische analyse moeten komen waaruit een significante bias blijkt. Dat doet hij echter niet.

Verderop heeft hij het toch weer over hotspots: “Apropos hotspots, the data summarized in table 2 indicates strongly that at the time point mutations supposedly occurred, they all did so at the same location in a manner that cannot explainable by common descent.“ (p. 123). Volgens noot 31 zijn er nog 11 andere mogelijke hotspots, maar wie de betreffende posities opzoekt, zal er achterkomen dat het vrijwel uitgesloten is dat het hotspots zijn (want nagenoeg geen variatie). Op zijn eigen weblog antwoordde hij overigens op de vraag hoeveel hotspots er volgens hem zijn: “Maar het zijn er 0.” 9. Blijkbaar is hij er zelf niet uit. Nogmaals: dit zijn geen hotspots, maar gedeelde veranderingen die juist heel goed te verklaren zijn met gemeenschappelijke afstamming.

Niet alleen bij het interpreteren van de DNA-sequentie gaat Borger de mist in, ook bij het interpreteren van de aminozuren (waar DNA voor codeert) slaat hij de plank mis. Op p. 124 stelt hij hierover: “This confirms the observation that guinea pig genes tend to be very different from those of other rodents, contra evolutionary morphological expectations.”. Het is op evolutionaire gronden juist te verwachten dat de cavia hier verschilt van de andere knaagdieren omdat zijn GULO-gen niet meer werkt en dat van de andere knaagdieren wel. In een werkend gen is slechts in beperkte mate aminozuurvariatie mogelijk (anders zou het enzym niet meer werken), in een pseudo-gen is die beperking er niet. De cavia heeft dus meer aminozuurveranderingen kunnen oplopen dan de andere knaagdieren. Hetzelfde geldt voor de primaten.

Bijna aan het einde (p.125) probeert Borger een creationistische verklaring te geven voor de deletie op positie 97 die alle primaten gedeeld hebben. Hij wijst erop dat ook gorilla’s hier ook een deletie zouden moeten hebben. Dit is op dit moment niet bekend, maar het is inderdaad een precieze en toetsbare evolutionaire voorspelling. Als dit niet het geval zou blijken te zijn, zou Borger een serieus punt hebben. Voorts meent hij dat de evolutietheorie niet het betreffende patroon voorspeld zou hebben en dat pas achteraf een evolutionair scenario is gegeven. Dat is onzin. Het evolutionaire scenario bestond al veel eerder en wordt hierdoor slechts bevestigd. De gemeenschappelijke deletie wijdt hij aan toeval. De kans dat dit door toeval gebeurt is vrij klein, maar Borger vergeet blijkbaar dat er nog 12 andere gedeelde mutaties zijn (die ook geen hotspots zijn). De kans dat op 13 posities 4 keer dezelfde mutaties door toeval ontstaan, is astronomisch klein.

Uiteindelijk weet Borger in zijn artikel geen goede verklaring te geven voor de centrale vraag over dit onderwerp: Waarom lijkt het GULO-gen van de mens veel meer op dat van de chimpansee (en andere primaten) dan op dat van de cavia, terwijl daar geen functionele reden toe is? Borger dient niet alleen te verklaren waarom alle vier de primaten een deletie delen op dezelfde positie, maar ook waarom alle vier de primaten op nog 12 andere dezelfde posities dezelfde letters hebben. Nogmaals: de kans dat dit door toeval gebeurt, is astronomisch klein en de hotspot-verklaring is ook ontoereikend. De optie dat God vier dieren geschapen heeft met een defect gen, dat ook nog eens zeer sterk de indruk wekt van gemeenschappelijke afstamming, lijkt voor hem ook niet bepaald aantrekkelijk. Ook nu weer blijft gemeenschappelijke afstamming als enige verklaring over, zeker de enige wetenschappelijke.

Afgezien van de bovenstaande fouten, zijn er nog veel meer fouten in zijn artikel aan te wijzen. Omdat het onbegonnen werk is om op alles in te gaan, noem ik er nog slechts twee. Op p. 127 spreekt Borger van “humans and various monkeys”, blijkbaar denkende dat chimpansees en orang-oetans ook “monkey’s” zijn. Dat zijn echter “apes” (mensen ook trouwens). De enige “monkey” is de makaak. Ook spreekt hij in zijn samenvatting over verklaringen met behulp van “Bayes rule”, maar in het gehele artikel is niets bayesiaans terug te vinden 10. Ook is het vaak lastig te onderscheiden wat Borger nu denkt, wat hij eerder dacht en wat hij denk dat evolutiebiologen denken. Ik ben dan ook voornamelijk op de punten ingegaan waarvan ik (vrijwel) zeker weet dat Borger ze nu maakt.

Een artikel dat zoveel grote en kleine fouten bevat, zal nooit door het peer-review proces van de serieuze wetenschapsbladen heen komen. Een eerstejaarse biologiestudent zou hier zelfs nog geen voldoende voor krijgen. Hierdoor is Borger genoodzaakt zijn toevlucht te nemen tot een creationistisch tijdschrift, waar ze het blijkbaar niet zo nauw nemen met inhoudelijke juistheid (als ze dat al kunnen beoordelen). Fylogenetica is een vak apart met haar eigen methoden, specialistische kennis, discussiepunten, problemen en oplosstrategieën. Ik ben daar geen expert in en Borger is dat gezien zijn schrijven zeker niet. Daar laat hij zich echter niet door hinderen bij zijn verwoede pogingen de evolutiebiologie te ‘ontmaskeren’. Ondanks het feit dat hij ongekend pretentieus is, blijkt de man die meent de biologie op z’n kop te hebben gezet reeds op basale punten de mist in te gaan.

Referenties

Borger, P. (2006). Shared mutations: Common descent or common mechanism?

Borger, P. (2007). Why the shared mutations in the Hominidae exon X GULO pseudogene are not evidence for common descent. Journal of Creation, 21(3): 118-127.

Graur, D., Li, W.H. (2000). Fundamentals of molecular biology, 2^nd ed., Sinauer Associates

Holder, M., Lewis, P.O. (2003). Phylogeny estimation: traditional and Bayesian approaches. Nature Reviews Genetics, 4(4):275-84.

Inai, Y., Ohta, Y., Nishikimi, M. (2003). The whole structure of the human nonfunctional L-gulono-gamma-lactone oxidase gene--the gene responsible for scurvy--and the evolution of repetitive sequences thereon. Journal of nutritional science and vitaminology, 49(5):315-9.

Reyes, A., Gissi, C., Catzeflis, F., Nevo, E., Pesole, G., Saccone, C. (2004). Congruent mammalian trees from mitochondrial and nuclear genes using Bayesian methods. Molecular biology and evolution, 21(2):397-403

Robinson-Rechavi, M., Ponger, L., Mouchiroud, D. (2000). Nuclear gene LCAT supports rodent monophyly. Molecular biology and evolution, 17(9):1410-2.

 

Zoals iedereen weet, moeten wij vitamine C (ascorbinezuur) via ons voedsel binnenkrijgen, hetgeen we voornamelijk doen door groente en fruit te eten. Wie dit lange tijd niet doet, zal scheurbuik krijgen. Dit kwam vroeger voornamelijk voor bij zeelieden die lange tijd van wal waren, omdat zij niet aan de nodige verse groente en fruit konden komen. Zo lang we maar voldoende vitamine C binnen krijgen, is er niets aan de hand. Scheurbuik komt in de ontwikkelde wereld dan ook praktisch niet meer voor.

Het consumeren van vitamine C lijkt misschien niets opmerkelijks, ware het niet dat bijna alle andere ‘hogere’ dieren deze vitamine zelf aan kunnen maken en het dus niet via voeding binnen hoeven te krijgen. De uitzonderingen die goed gedocumenteerd zijn, zijn een aantal primaten (de mens, chimpansee, orang-oetan, en makaak) en de cavia (Nishikimi et al,, 1992, 1994; Ohta & Nishikimi, 1999). Hoe kan het dan dat deze dieren dat niet kunnen, en bijna alle andere wel? Het probleem zit in de aanmaak (synthese) van de betreffende vitamine. Dit geschiedt namelijk via een cascade aan stappen die door enzymen gedreven worden, maar het laatste enzym in deze cascade wordt niet gesynthetiseerd bij de primaten en de cavia. Het betreffende enzym is L-gulono-gamma-lactone oxidase en het gen dat dit enzym zou moeten aanmaken wordt het GULO-gen (of GLO-gen) genoemd. Omdat dit gen bij de primaten en de cavia wel aanwezig is, maar defect is, wordt het een pseudo-gen genoemd.

Tot zover niets bijzonders. De oplettende lezer is het misschien al opgevallen dat het feit dat de primaten dit pseudo-gen hebben evolutionair gezien niet toevallig kan zijn. Aangezien volgens de evolutietheorie alle primaten van een gemeenschappelijke voorouder afstammen, is te verwachten dat het betreffende pseudo-gen binnen de primaten sterk gelijkend is. Sterker nog: volgens het gangbare afstammingspatroon is te verwachten dat het GULO-gen van de mens het meest lijkt op die van de chimpansee, iets minder op die van de orang-oetan en nog iets minder op die van de makaak.

Het mooie is dat we dit kunnen toetsen. Daarvoor eerst wat basics genetica. Ons DNA bestaat uit een discrete code die wordt weergegeven met slechts vier letters: A, C, G en T. Een gen is een stukje DNA en bestaat dus ook uit deze letters. Een bepaalde volgorde van deze letters wordt een (DNA-)sequentie genoemd. Het GULO-gen bestaat uit 165 letters. Een werkend gen kan via een ingewikkeld proces worden uitgelezen en als instructie dienen voor de bouw van bijvoorbeeld een eiwit (zoals een enzym). Wanneer door een mutatie in het gen de sequentie (lettervolgorde) zodanig verandert dat het gen niet meer uitgelezen kan worden (en dus het eiwit niet geproduceerd kan worden), ontstaat er een pseudo-gen. Dit is ook het geval bij het GULO-gen: door een mutatie is het werkende gen veranderd in een pseudo-gen.

Om nu de gelijkenis van het gen te toetsen, moeten we de sequenties met elkaar gaan vergelijken. Dit is in theorie voor iedereen mogelijk omdat de genetische informatie van aardig wat dieren via het internet toegankelijk is. Hier is een overzicht te vinden van de 165 letters die het GULO-gen vormen. Omdat het een vrij kort gen is, is met de hand na te gaan hoe identiek de sequenties zijn. Daaruit blijkt (tel en reken het gerust na) dat de sequentie van de mens voor 97.6% identiek is aan die van de chimpansee. Onze sequentie is verder voor 93.9% identiek aan die van de orang-oetan en voor 90.9% identiek aan die van de makaak. Dit is precies het patroon dat je zou verwachten op grond van gemeenschappelijke afstamming: hoe verder geleden de gemeenschappelijke voorouder leefde, hoe minder identiek het DNA is (want er is meer tijd voor het ontstaan van verschillen).

 

Maar hoe zit het dan met de cavia? Die heeft immers ook een defect GULO-gen. Op grond van het gangbare afstammingspatroon is niet te verwachten dat het GULO-gen van de cavia erg lijkt op dat van ons, we delen immers geen recente gemeenschappelijke voorouder. Het defecte GULO-gen in de cavia zou dus onafhankelijk moeten zijn ontstaan van het defecte GULO-gen in de primaten. Nog specifieker: het zou uiterst problematisch zijn voor gemeenschappelijke afstamming als de sequentie van ons meer zou lijken op die van de cavia dan op die van de chimpansee, orang-oetan of makaak (die zijn immers nauwer aan ons verwant dan de cavia). Dit blijkt inderdaad ook niet zo te zijn: de sequentie van de cavia lijkt slechts voor 83.0% op die van ons, minder dan welke primaat dan ook.

Wat nog belangrijker is, is de manier waarop de veranderingen verdeeld zijn. Bij het achterhalen van evolutionaire verwantschappen kijkt men namelijk naar gedeelde veranderingen ten opzichte van het ancestrale (voorouderlijke) gen. Dit worden synapomorfieën genoemd en zijn het belangrijkste bij het bepalen van verwantschappen. De mate van overeenkomst in het GULO-gen van de primaten wordt voor een belangrijk deel bepaald door deze synapomorfieën (alle primaten delen er 11, de mens en de chimpansee daarbovenop nog eens 3).

De mate van overeenkomst tussen het GULO-gen van het varken en de muis is bijvoorbeeld ook vrij groot (93.3%), maar wordt nagenoeg alleen bepaald door het feit dat beide relatief weinig zijn veranderd ten opzichte van het ancestrale gen (er is geen enkele synapomorfie tussen deze dieren). Er zijn overigens wel 6 synapomorfieën tussen de rat en de muis, aangevend dat deze twee samen groeperen (het meest aan elkaar verwant zijn). De veranderingen die het GULO-gen van het varken heeft ondergaan, zijn veranderingen die alleen voorkomen in zijn eigen soort. Dit worden autapomorfieën genoemd en autapomorfieën alleen zijn niet voldoende om evolutionaire verwantschappen te bepalen. Aangezien varkens en muizen geen synapomorfieën hebben in het GULO-gen, is er geen redenen om ze met elkaar te groeperen (ze zijn niet het nauwst verwant aan elkaar).

Het is belangrijk te beseffen dat er geen functionele redenen zijn voor deze overeenkomsten en synapomorfieën, het gen is immers zowel bij de primaten als bij de cavia defect. Toch lijkt dat van de primaten sterk op elkaar en is dat van de mens en de chimpansee bijna identiek. De veelgehoorde creationistisch ‘verklaring’ “God heeft de genen vanwege functionele redenen zo sterk gelijkend geschapen” gaat hier dus niet op. God schept geen defecte, nagenoeg identieke genen, dunkt me. Daarnaast is het ook goed te beseffen dat de evolutionaire voorspelling hier erg concreet en precies is: als onze sequentie meer zou lijken op die van de cavia dan op die van de chimpansee, zou dat een groot probleem vormen voor gemeenschappelijke afstamming.

Op grond van gemeenschappelijke afstamming zijn concrete en precieze voorspellingen te doen die empirisch toetsbaar zijn. De creationistisch ‘verklaring’ van ‘gemeenschappelijke schepping’ doet daarentegen geen concrete en precieze voorspellingen en is ook niet empirisch toetsbaar. Dat onderscheidt wetenschap van pseudo-wetenschap, de evolutiebiologie van creationisme.

Dit gedeelde pseudo-gen is natuurlijk een doorn in het oog van creationisten. Een aantal creationisten hebben dan ook geprobeerd om dit bewijs te ontkrachten. Op deze pogingen zal ik binnenkort in een volgend stuk op deze weblog terugkomen.

Referenties

Nishikimi, M., Kawai, T., Yagi, K. (1992). Guinea pigs possess a highly mutated gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the key enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in this species. J Biol Chem, 267(30):21967-72.

Nishikimi M, Fukuyama R, Minoshima S, Shimizu N, Yagi K. Cloning and chromosomal mapping of the human nonfunctional gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the enzyme for L-ascorbic acid biosynthesis missing in man. J Biol Chem. 1994 May 6;269(18):13685-8.

Ohta, Y., Nishikimi, M. (1999) Random nucleotide substitutions in primate nonfunctional gene for L-gulono-gamma-lactone oxidase, the missing enzyme in L-ascorbic acid biosynthesis. Biochim Biophys Acta, 1472(1-2):408-11.

De seqentie van de cavia komt uit: Nishikimi, M., Kawai, T., Yagi, K. (1992).
(In het document: c. porcellus = cavia)

 

In hoofdstuk 12, 'Hersenen en bewustzijn', van het boek 'Eindeloos bewustzijn' gaat Van Lommel ervan uit, dat een puur materialistische verklaring van het bewustzijn principieel niet mogelijk is. Hij verwijst ter ondersteuning van deze positie onder andere naar “Conciousness and its place in Nature” van de filosoof Chalmers. Daarin staan argumenten tegen de materialistische positie. Die argumenten zijn allemaal van het type: we kunnen ons niet voorstellen dat een materialistische verklaring van het bewustzijn mogelijk zal zijn, derhalve is de materialistische positie fout. Dat klinkt een beetje als het inference filter van Dembski: als we ons geen naturalistische verklaring kunnen voorstellen, dan is bewezen dat een naturalistische verklaring niet mogelijk is. Dat soort “argumenten” is wetenschappelijk gezien van generlei waarde, maar wie graag denkt dat het bewustzijn niet-materialistisch, of niet-naturalistisch is, kan dat natuurlijk doen.

Ook in dit hoofdstuk komen “kwantummechanische” noties, althans zoals van Lommel die begrepen meent te hebben, ook weer voor. Op pagina 246 heet het

“Ik noem deze golffuncties in de non-lokale ruimte met zowel persoonsgebonden als universele informatie het non-lokale bewustzijn. In deze benadering heeft het bewustzijn dus geen materiële basis … De terminologie die ik thans gebruik is wel gewijzigd. De term faseruimte is vervangen door de (meer algemeen geaccepteerde term) non-lokale ruimte, en de term informatieve velden van bewustzijn is vervangen door non-lokaal bewustzijn omdat non-lokale verschijnselen eigenlijk niet als een veld beschreven mogen worden … De non-lokale ruimte is in dit model meer dan een rekenkundige beschrijving; het is een metafysische ruimte waarbinnen het bewustzijn invloed kan uitoefenen, omdat de non-lokale ruimte ook subjectieve eigenschappen (bewustzijn) bezit. Bewustzijn is in deze opvatting dus non-lokaal en functioneert hierbij als oorsprong of basis van alles. Dus ook van de materiële wereld”

In hoofdstuk 11 suggereert van Lommel dat de faseruimte uit de statistische mechanica - zie http://en.wikipedia.org/wiki/Phase_space - een “non-lokale ruimte” zou zijn, wat onbegrijpelijke frasologie is. De non-lokaliteit zoals die uit de fysica bekend is wordt door van Lommel gegeneraliseerd naar een soort van algemene non-lokaliteit. Dat doet nogal denken aan theologische beelden als dat God en hemel zich “buiten tijd en ruimte” zouden bevinden. Dus van Lommel gebruikt terminologie die aan de kwantummechanica doet denken, althans in de oren van kwantumleken, om een soort theologische notie van bewustzijn een wetenschappelijk aura te verlenen. Omdat het mij een raadsel is wat een “non-lokale ruimte”, kan ik met dit soort argumenten niets beginnen.

Vanaf pagina 249 gaat het over parapsychologische denkbeelden waarin een mengsel van wetenschappelijke terminologie, zoals spins en fMRI (functionele Magnetic Resonance Imaging) met van Lommel’s versie van kwantumterminologie gepresenteerd wordt om een, naar mijn mening, nogal esoterisch beeld van bewustzijn te ontwerpen. Op pagina 252 komt de volgende zin voor:

”Speculatief gezien bestaat de mogelijkheid dat het bewustzijn in de non-lokale ruimte gekoppeld is aan .. het elektromagnetische veld dat verbonden is met het zenuwstelsel en de hersenen”.

Volgens mij probeert van Lommel hier te formuleren hoe, tenminste als speculatief bestaande mogelijkheid, het bewustzijn aan de hersenen verbonden zou moeten zijn. Daartoe dient er dan dus een “koppeling” tussen het reëel existerende EM veld in de hersenen met de “non-lokale ruimte” verondersteld worden. Ik kan mij daar niets bij voorstellen.

Op pagina 255 komt ook de Fouriertransformatie op de proppen, evenals virtuele fotonen. Daar staat dat

“De wederzijdse informatieoverdracht tussen non-lokaal bewustzijn uit de non-lokale ruimte en de hersenen … zou ook kunnen berusten op kwantumspincoherentie die tot stand komt onder invloed van (virtuele) fotonen. Maar deze informatieoverdracht kan alleen worden verklaard door het feit dat de hersenen in staat zijn een Fourier-transformatie uit te voeren. Dat de hersenen daartoe in staat zijn is bewezen doordat deze transformatie ook aan de basis ligt van het effect van kernspinresonantie bij de totstandkoming van een afbeelding van de hersenen tijdens een MRI-onderzoek”

. Wat daar staat, mag Joost weten. MRI is een bekende techniek. In NMR (Nuclear Magnetic Resonance) ligt de patient (of iets anders) in een statisch magnetisch veld, waardoor de protonen (die hebben een spin ½, dus een magnetisch moment) in de patient een beetje in de richting van het magneetveld gericht worden: de spins gaan precederen rond de magneetveldrichting, een beetje als een priktol. Als er dan op de goed RF frequentie op de spins wordt ingestraald, dan worden de spins van die richting weggeklapt. Door het aanleggen van andere magneetvelden die van de plaats afhangen, krijgen de spins dan fases die plaatsafhankelijk zijn. Door lokale invloeden (de spin kan bijvoorbeeld in normaal weefsel of in tumorweefsel zitten), nemen de spins dan positieafhankelijke informatie op uit hun omgeving. De spins worden dan via RF en magnetische velden gemanipuleerd zodat een spinecho resulteert. Met behulp van Fourier-transformaties kunnen dan doorsneden van bijvoorbeeld protondichtheid, of proton relaxatietijden, gemaakt worden. Dat soort beeldvorming heet MRI, en Fourier transformaties worden daar inderdaad bij gebruikt. In fMRI wordt geprobeerd, fysiologische processen in MRI beelden te vormen, b.v. lokale hersenactiviteit. Zie bijvoorbeeld http://nl.wikipedia.org/wiki/MRI-scanner . Wat dat te maken zou hebben met een informatieoverdracht tussen een “non-lokale ruimte” en de hersenen is mij volslagen duister. Ook wat virtuele fotonen daarmee te doen hebben, begrijp ik niet. De notie van virtuele fotonen is bekend in de quantumelectrodynamica, zie bijvoorbeeld http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle ; die treden wiskundig op in reeksexpansies die vaak mbv Feynmandiagrammen worden weergegeven. Dus ook hier jongleert van Lommel weet met bekende terminologie in combinatie met duistere begrippen om zijn verhaal te vertellen. Ik kan daar helemaal niets mee. Met wetenschap heeft het in ieder geval niets te maken. Ik heb een beetje het vermoeden, dat dit taktiek is van van Lommel: zijn naieve lezers overdonderen met wetenschappelijk aandoende terminologie.

Op pagina 256 staat

“Recent is in Science en Nature onderzoek gepubliceerd waarbij onder laboratoriumomstandigheden succesvolle informatieoverdracht is aangetoond door middel van het principe van elektronenspinresonantie en kernspinresonantie op basis van non-lokale kwantumverstrengeling tussen materie en licht. Deze vorm van informatieoverdracht is te vergelijken met het idee van wederzijdse informatieoverdracht tussen non-lokaal bewustzijn en de hersenen via het model van kernspincoherentie of kernspinresonantie”

Waarom dat vergelijkbaar zou moeten zijn, begrijp ik niet. Van Lommel verwijst onderaan pagina 256 naar recent onderzoek (referentie 35). Dit artikel is online: Dezelfde auteurs hebben ook een artikel op arxiv.org geplaats (dat wordt niet gerefereed), namelijk “Spin-Mediated Conciousness: Theory, Experimental Studies, Further Development & Related Topics”, nu in versie 5 van November 2007. Via Google is geen commentaar op dit artikel te vinden, en zo te zien is het inderdaad typische freak-science van auteurs die bij een duister privé instituut werken. Een uitgebreidere versie is http://www.quantumbrain.org/SpinMind.pdf , ook daarin spelen kwantumspins een grote rol in het voorgestelde bewustzijnsmodel. Nu ja, maar afwachten wat hiervan terecht gaat komen. Vrijheid blijheid!

Wat ik hieraan kan toevoegen, is dat tegenwoordig steeds meer van het onderscheid lichaam-geest afstapt. Een goed voorbeeld is het interessante interview op http://www.zeit.de/2007/47/WAS_IST_SCHMERZ met de pijnonderzoeker Zieglgänsberger, waarin staat (bold door mij)

“Um dem chronischen Körperschmerz beizukommen, brauchen Sie eine Art Psychotherapie. Ja. Vor allem kommt es darauf an, Angst vor dem Schmerz zu überwinden. Das schaffen Sie nicht allein mit Medikamenten. Umgekehrt gilt vieles, was wir inzwischen über den körperlichen Schmerz wissen, für Seelenqualen ebenso. Das Gehirn macht nämlich gar keinen Unterschied: Wenn wir unter Liebeskummer leiden, uns eine Zurückweisung oder auch nur ein Geldverlust grämt, werden im Kopf dieselben Schaltungen wie bei Körperschmerzen aktiv. Du hast mir mit deinen Worten sehr weh getan, sagen wir dann. Manchmal ist unsere Alltagssprache beeindruckend genau. Viel genauer jedenfalls als unsere traditionelle Philosophie, die zwischen körperlichen und seelischen Phänomenen noch immer einen fundamentalen Unterschied sieht. Aber wenn ich in die Hände klatsche, macht dann meine Linke oder meine Rechte den Ton? Mit den Schmerzen des Körpers und der Seele ist es genauso. Auch an psychischen Leiden können Sie zugrunde gehen.”

Gezien de werking van psychofarmaca, LSD etc, zou ik zeggen dat het er steeds meer op gaat lijken dat het bewustzijn inderdaad een functie van de biochemische hardware is. Maar goed, dat is ook maar een opinie.

Martin van Staveren is fysicus, gepromoveerd in de vaste stof fysica (o.a. NMR), werkzaam bij het Europees Octrooiburo. Deze bijdrage is op persoonlijke titel.

gastbijdrage

Martin van Staveren

In hoofdstuk 11 van Eindeloos Bewustzijn heeft van Lommel het vaak over kwantummechanische “verstrengeling”, en verbindt daar allerlei conclusies aan. Om te begrijpen waar dit over gaat, is het dus belangrijk om te begrijpen wat de basisprincipes van de kwantummechanica zijn, en wat verstrengeling betekent. Dit kan geheel in termen van de niet-relativistische Schrödingervergelijking besproken worden. Omdat in de kwantummechanica over toestanden (states) wordt gesproken, zal dat begrip eerst uitgelegd worden. 

Neem een klassiek (Newtoniaans) systeem van een enkel puntdeeltje. Het puntdeeltje heeft een positie r(t) en een snelheid v(t), beiden als functie van de tijd t. Als op het puntdeeltje een kracht F werkt, dan wordt de versnelling a van dat deeltje bepaald door de bekende vergelijking F = ma. Aangezien a de tweede afgeleide naar de tijd is van r(t), levert dit een differentiaalvergelijking op, waarbij F van positie en/of tijd kan afhangen. Als de beginpositie en –snelheid van het puntdeeltje gespecificeerd zijn, dan moet de differentiaalvergelijking opgelost worden om de bewegingsvergelijking van het deeltje te berekenen. Bijvoorbeeld, bij een vrije val is de kracht konstant (naar beneden), en dus a is dan ook constant, dus v is dan lineair in de tijd en r kwadratisch. Aangezien r(t) van de tijd afhangt, is de toestand van dit systeem tijdsafhankelijk, en de verandering van de toestand wordt bepaald door F=ma, wat dus een dynamische vergelijking is. 

In de kwantummechanica gaat dat ook zo. De Schrödingervergelijking bevat de krachten die op een systeem werken via de potentiaal V en als die wordt gespecificeerd, dan krijg je een differentiaalvergelijking voor de golffunctie (of toestand) Ψ(r,t) – zie http://en.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger_equation 

Als eenmaal Ψ berekend is, dan bevat die functie alle informatie die over het systeem beschikbaar is, in de zin dat de waarde van een fysische grootheid zoals positie en impuls met behulp van Ψ berekend kunnen worden. Uiteraard hangen de details van Ψ af van de formulering van de potentiaal V. 

De Schrödingervergelijking heeft zogenaamde eigenstates (zie http://en.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger_equation ). Elke oplossing van de Schrödingervergelijking kan geschreven worden als een lineaire combinatie (een gewogen som met complexe coefficienten) van zulke eigenstates. Zo’n lineaire combinatie heet een superpositie. Het eigenaardige van de kwantummechanica is nu, dat een meting aan het systeem altijd een waarde oplevert die bij een van die eigenstates in die superpositie hoort, waarbij het niet gedetermineerd is, welke van die eigenstates de eer krijgt; alleen de waarschijnlijkheid van selectie van een eigenstates is het kwadraat van de modulus van zijn coefficient in de superpositie. Dit is de regel van Born. Omdat bij de meting de niet geselecteerde eigenstates niet meedoen, wordt dit de wavefunction collapse genoemd; zie http://en.wikipedia.org/wiki/Wavefunction_collapse . Deze collapse is, zoals gezegd, random. Omdat dit moeilijk te begrijpen is, heet dit het meetprobleem. Zie http://plato.stanford.edu/entries/qt-measurement/ .Na de collapse bevindt het systeem zich in de geselecteerde eigenstate, die dan weer verder evolueert. 

Als we nu twee onafhankelijke subsystemen bekijken, die geen enkele interactie met elkaar hebben of hebben gehad, dan kan ieder subsysteem met zijn eigen Schrödingervergelijking beschreven worden, en ieder subsysteem heeft dan zijn eigen golffunctie. Het volgt triviaal uit de Schrödingervergelijking (althans voor wie wel eens een differentiaalvergelijking heeft opgelost) dat de golffunctie van het complete systeem bestaande uit de twee onafhankelijke subsystemen, gewoon het product van de individuele golffuncties is. Dit wordt ook uitgelegd in http://theory.gsi.de/~vanhees/faq-pdf/zeilinger.pdf , namelijk in de tweede vergelijking op pagina 2. Een golffunctie die het product is van twee onafhankelijke golffuncties wordt separeerbaar genoemd. Een golffunctie die niet separeerbaar is, heet verstrengeld (entangled) (1). Dat wordt getoond in de volgende vergelijking op pagina 2 van de pdf. Een triviaal voorbeeld van verstrengeling heb je wanneer de twee subsystemen een onderlinge interactie hebben, en dus op elkaar reageren; in dat geval is de totale golffunctie natuurlijk niet separeerbaar, omdat er dan verstrengelde termen in de Schrödingervergelijking zitten. De Schrödingervergelijking impliceert dus niet dat onafhankelijke objecten verstrengeld zouden moeten zijn. Verstrengeling wordt besproken in http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_entanglement waar in plaats van de notatie Ψ(r,t) de notatie |ψ> wordt gebruikt, wat hetzelfde betekent. Een goed overzicht is ook http://plato.stanford.edu/entries/qt-entangle/ . Een verstrengelde Schrödinger vergelijking heeft verstrengelde eigenstates, die dus ook verstrengeld zijn, en die kunnen ook weer gesuperponeerd worden. Als aan zo’n verstrengelde superpositie een meting wordt verricht, dan vindt dus een collapse plaats in een van de verstrengelde eigenstates van de superpositie. Een verstrengelde toestand is dus een toestand van het hele systeem, en niet van slechts een van de subsystemen. Een recent resultaat dat hiermee te maken heeft is kwantum teleportatie: http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_teleportation. 

Het befaamde EPR Gedankenexperiment gaat over verstrengeling tussen twee fotonen die geen interactie met elkaar hebben. Die verstrengeling is het gevolg van de manier waarop die twee fotonen gegenereerd zijn: een atoom vervalt van een hoger naar een lager energienivo, en zendt twee fotonen uit, die beiden een aan elkaar gerelateerde polarisatie hebben (bijvoorbeeld altijd parallel aan elkaar), die echter beiden een superpositie van polarisatie eigenstates zijn, zoals boven besproken. Een manier waarop dat tegenwoordig experimenteel wordt gedaan is te zien op http://physicsworld.com/cws/article/print/1658/1/world-11-3-9-3 . De fotonen gaan nu in verschillende richtingen. Als nu de polarisatie van het ene foton (A) wordt gemeten, dan vindt er dus een collapse plaats van de systeem golffunctie, en de uitkomst van die meting is dus random. Op het moment dat de metinguitkomst voor het A foton “er is”, dan is dus de golffunctie van het gehele systeem gecollapsed, en dus is dan instantaan ook de polarisatie van foton B bekend, vanwege de relatie tussen de twee polarisatietoestanden die in de verstrengelde toestanden zit ingebakken. Alleen, als de uitkomst voor foton A random is, hoe kan foton B dan weten wat de uitkomst van de meting op foton A is geweest? De metingen aan het A en het B foton kunnen vlak na elkaar worden verricht, zodat er geen informatieoverdracht van het A foton naar het B foton heeft kunnen plaatsvinden. Dit is de “non-lokaliteit” waar van Lommel het over heeft. De EPR auteurs (Einstein, Podolsky en Rosen) meenden dat dit resultaat op het bestaan van “hidden variables” moest wijzen, die op een lager nivo determinisme zouden waarborgen. Uit experimenten, zoals die van Aspect in 1982 (referentie 14 bij van Lommel), en de meer recente van Zeilinger (http://physik.uni-graz.at/~uxh/teaching/interp-qm/vortrag3.pdf ) is echter gebleken dat de kwantummechanische voorspellingen kloppen. Er is een theorema van Bell, dat zegt dat de kwantummechanica niet compatibel is met een realistische en lokale interpretatie. Bell heeft ook ongelijkheden opgesteld, waarmee de kwantummechanica te testen is. Het artikel van Aspect heet dan ook “Experimental tests of Bell’s inequality …”.

Uit het bovenstaande is duidelijk, dat verstrengeling tussen niet-wisselwerkende objecten niet spontaan optreedt: de experimentator moet het systeem van de objecten zodanig prepareren dat er een verstrengelde toestand ontstaat. Storende invloeden van de buitenwereld veroorzaken vervolgens “decoherence”, waardoor de verstrengeling verloren gaat; zie bijvoorbeeld http://arxiv.org/abs/quant-ph/9501021 . De noodzaak van preparatie wordt enigszins vaag aangeduid op pagina 217 van van Lommel, namelijk “Maar indien men de proef doet met twee deeltjes die uit eenzelfde bron komen, maar naar twee verschillende richtingen worden gestuurd, en daarna metingen verricht op twee plaatsen op enige afstand van elkaar, blijkt dat wanneer men de meting bij het eerste deeltje verricht men daarmee ook de uitslag van de meting van het tweede deeltje weet”. Dit is bijna goed, behalve dat “uit eenzelfde bron” iets anders is dan verstrengeling. Zoals hierboven al is gezegd, is de verstrengeling preparatie cruciaal. Dit cruciale punt schijnt van Lommel gemist te hebben. Op pagina 218 schrijft van Lommel “Alles hangt met elkaar samen, er is geen lokale oorzaak voor een gebeurtenis, en als er een gebeurtenis plaatsvindt, verandert op datzelfde moment het hele universum”. En bovenaan pagina 220 staat “”Niet waargenomen objecten zijn instantaan verbonden of verstrengeld op een manier waarbij ruimte en tijd geen rol spelen”. Op pagina 210 staat “Een van de belangrijkste principes van de kwantumfysica is dat twee gescheiden deeltjes elkaar op afstand ogenblikkelijk kunnen beïnvloeden doordat er een verstrengeling van twee objecten op grote onderlinge afstand kan plaatsvinden”. Bij die laatste bewering legt van Lommel niet uit, door wat dan zo’n verstrengeling veroorzaakt zou moeten worden, noch hoe het ene object zou moeten weten met welk ander object het zich zou moeten verstrengelen. Het is waar, dat de kwantummechanica conceptuele problemen oplevert, zie bijvoorbeeld het meetprobleem. Zie bijvoorbeeld een interview met Zeilinger op http://www.heise.de/tp/r4/artikel/7/7550/1.html , waarin hij zegt (mijn vertaling) „Het wordt duidelijk, dat informatie een wezenlijke bouwsteen van de wereld is. We zullen afscheid moeten nemen van het naïve realisme, volgens welke de wereld an sich bestaat, zonder ons handelen en onafhankelijk van onze waarneming“. Maar uit de beschrijving van verstrengeling zoals hierboven gegeven, is het duidelijk dat deeltjes zich niet zomaar met elkaar verstrengelen, of dat alles zich met alles verstrengelt. Van Lommel schrijft

“Naar mijn mening is deze immunologische informatie ook in de non-lokale ruimte opgeslagen en via non-lokale informatie-uitwisseling voor het individuele DNA in elke cel rechtstreeks toegankelijk. Dit wordt bevestigd door een artikel in Nature waarin resistentieontwikkeling van bacteriestammen tegen bepaalde antibiotica is aangetoond bij het in het wild leven dieren in volstrekt afgelegen gebieden, waardoor er onmogelijk contact met dat antibioticum kon zijn geweest 16. Deze resistentie is alleen te verklaren door te veronderstellen dat het DNA van deze bacteriën via de non-lokale ruimte informatie heeft ontvangen van stammen die resistent zijn geworden door onverantwoordelijk en onzorgvuldig gebruik van antibiotica elders op de wereld.” (pagina 269).”

Dit laat zien, dat van Lommel niet-lokaliteit als een soort telekinetisch communicatiekanaal ziet, wat uit de kwantummechanica helemaal niet volgt. Als het DNA via “Zeilinger teleportatie” een kwantumtoestand van een resistente stam ontvangen moet hebben, dan moeten zender en ontvanger eerst in een verstrengelde toestand geprepareerd zijn door iets of iemand. Van Lommel verwijst in referentie 14 wel naar het artikel van Aspect, maar uit hoofdstuk 11 is duidelijk dat hij dat artikel niet gelezen, dan wel gelezen maar niet begrepen heeft. Dat geldt zo te zien ook voor de meeste andere artikelen waar hij naar verwijst. Zo verwijst van Lommel (referentie 12) naar Nadeau en Kafatos, “The Non-Local Universe; the new physics and matters of the mind”, dat te zien is op amazon en waar het volgende commentaar bijstaat:

“Unfortunately this book propagates the same misinformation as many other bad science books such as "The Tao of Physics." These books make a big deal about the nonlocality of quantum physics and about quantum entanglement and the experiments that have proved quantum entanglement. All of this is true. Unfortunately they mislead through omission. Nonlocality and quantum entanglement are very delicate and very rare events. A physicist doing an experiment has to work very hard to keep a quantum entangled system separate from the rest of the universe. Once the system interacts with the rest of the universe, the quantum entanglement vanishes. This is a well-known fact that all first year physics grad students learn. (I should know, I'm a physics professor.) So the whole conceit of the book is wrong. While quantum nonlocality does occur, it is actually very rare and disappears quickly--this is experimentally verified as well--and so the notion of a totally connected universe is a lie and a cheat.”

Of het gevolg van onwetendheid, natuurlijk. 

In http://en.wikipedia.org/wiki/Wavefunction_collapse wordt verwezen naar verschillende interpretaties van het meetprobleem. Daar wordt ook de “spirituele interpretatie” genoemd, volgens welke het bewustzijn de collapse veroorzaakt. Dat soort spirituele interpretaties spreekt veel mensen uiteraard tot de verbeelding, en heeft ook tot allerlei esoterie aanleiding gegeven. Van Lommel suggereert dat deze spirituele interpretatie standaard zou zijn, maar dat is dus niet correct. In de praktijk van de kwantummechanica spelen deze interpretaties echter geen enkele rol. Er wordt een Schrödingervergelijking (of Hamiltoniaan) opgesteld, die geacht wordt het systeem fatsoenlijk te karakteriseren. Dat kan op zich een opgave zijn, want het vereist inzicht in de relevante fysische interacties en in de modellering daarvan. Vervolgens moeten dan de vergelijkingen opgelost worden, wat bij eenvoudige systemen analytisch kan, maar meestal het nodige wiskundige kunst- en vliegwerk vereist (serie expansies, Feynman diagrammen, renormalisatie, etc.). Als dat gelukt is, dan kunnen de gewenste fysische grootheden van het systeem berekend worden, zoals de elektronische structuur van een halfgeleider of van een molecuul, of de infrarood absorptie van een gas, etc. Omdat die metafysische interpretatiekwesties voor het praktische werk niet relevant zijn, interesseren veel fysici zich er eigenlijk niet zo voor. Dat geeft ook Zeilinger toe in een interview. Daarin staat de volgende passage (mijn vertaling):

“Vraag: Zijn er niet veel collega’s, die zich met de filosofische dimensie helemaal niet bezighouden?
Zeilinger: Inderdaad. Dat is een wijdverbreide positie – ook onder theoretici. Die zeggen: het is voor mij genoeg, als ik de zaken statistisch berekenen kan, en het interesseert mij niet, om te begrijpen wat dat op een dieper nivo betekent. Dat is ook een legitieme positie. Waarom niet? Het is eigenlijk alleen de vraag, welke houding meer vruchtbaar zal blijken te zijn. Ik ben persoonlijk van mening, dat we deze filosofische vragen niet ontwijken kunnen, als we willen weten, hoe het verder gaat. Zijn we tevreden met de kwantumtheorie in de bekende vorm, of willen we meer weten, meer begrijpen? En een blik op de geschiedenis van de natuurwetenschappen laat zien – niet altijd, maar vaak – dat juist persoonlijkheden die hun overpeinzingen ook op filosofisch vlak uitbreidden, nieuwe inzichten konden openen. Daar horen zeker ook Albert Einstein en Werner Heisenberg bij“.

  Op het internet is te zien, dat het debat over de juiste ontologische interpretatie van de kwantummechanica nog niet voorbij is. Een voorbeeld is http://arxiv.org/abs/quant-ph/0608190 waar een Bayesiaanse interpretatie wordt gepropageerd. In deze interpretatie geeft een waarschijnlijkheid, en dus ook een kwantumtoestand van een systeem, slechts de kennis weer die een waarnemer over het systeem heeft. Voor zover ik dat kan overzien, wordt deze interpretatie door vrij veel experts als radicaal gezien, wat in de theoretische fysica overigens geen bezwaar hoeft te zijn.

Wat hierboven over de kwantummechanica is gezegd, is basaal materiaal, dat door iedere docent “inleidende kwantummechanica” verteld wordt aan tweedejaars natuurkunde studenten. Het is niet gemakkelijk om kwantummechanica te begrijpen zonder een achtergrond in analyse en lineaire algebra. Dit blijkt ook uit de referentie op p. 226 naar Sommerfeld’s beschrijving van de faseruimte. De faseruimte is een standaardbegrip in de statistische mechanica, zowel klassiek als kwantum. Een deeltje heeft op elk tijdstip een positie en een snelheid. Aangezien positie en snelheid beiden drie-dimensionale vectoren zijn, heb je dus zes coördinaten per deeltje, en de toestand van een systeem met N deeltjes specificeer je dus met 6N coördinaten. Waarom van Lommel dit een “non-lokale” ruimte noemt, is mij niet duidelijk. Mogelijk bedoelt hij, dat als de toestand van het systeem niet exact bekend is, het systeem met een soort wolk in de faseruimte wordt aangeduid. In de statistische mechanica heet dit een ensemble, maar aan de ruimte zelf is niets “non-lokaals”. Van Lommel zal zelf wel gemerkt hebben dat het kwantumformalisme niet zo eenvoudig is, en hij had er dan ook goed aan gedaan om zijn manuscript van hoofdstuk 11 vooraf door een expert in de kwantummechanica te laten checken. Uitgeverij ten Have heeft hier natuurlijk ook haar verantwoordelijkheid verzaakt.

Noten

1. Een leuke link over verstrengeling is http://molphys.leidenuniv.nl/~eliel/hovo-eliel.pdf. Dat is een aanschouwelijke presentatie.

Martin van Staveren is fysicus, gepromoveerd in de vaste stof fysica (o.a. NMR), werkzaam bij het Europees Octrooiburo. Deze bijdrage is op persoonlijke titel.
Morgen zal Martin van Staveren ingaan op de fysische aspecten in hoofdstuk 12 'Hersenen en Bewustzijn'.

Wat het toeval betreft is er in het tweede deel van deze studie ook aandacht voor de argumenten die apologeten daartegen in stelling brachten: die worden geordend weergegeven en geanalyseerd. En er wordt uitgebreid ingegaan op de positie die Voltaire innam met betrekking tot orde, verandering en toeval omdat hij ten aanzien daarvan onmiskenbare opvattingen had en zijn invloed en uitstraling zo groot was. De centrale rol die het toeval in zijn Candide speelt wordt geanalyseerd en het wordt duidelijk gemaakt (wat in eerdere interpretaties ontbreekt) dat hij deze tekst niet alleen heeft geschreven om het ongerechtvaardigde optimisme van Leibniz e.a. belachelijk te maken, maar dat hij Candide tevens ingenieus heeft geconstrueerd (ontworpen) als een "anti-design design", d.w.z. als de ondermijning van de overtuiging dat alles wat gebeurt kan worden verklaard en dus een reden heeft. Daarom voert Voltaire een ingewikkeld spel op met het toeval: zijn hoofpersonen struikelen telkens over het toeval dat later merkwaardigerwijs toch kan worden verklaard, zodat het tegelijkertijd toeval en verklaarbaar is.


Uit deze studie blijkt dat Order, Change and Chance in de visie op de natuur druk besproken thema's waren in de zeventiende en achttiende eeuw. Niets minder stond op het spel dan God, wereldbeschouwing en mens: de natuur toeschrijven aan het toeval kwam neer op het ontkennen van God; als alles toevallig zou zijn dan zou het moeilijk zijn om aan de werkelijkheid een zin te onderkennen; en zonder orde zou een menselijke samenleving die zichzelf als moreel definieerde niet kunnen bestaan, dacht men. Dat verklaart waarom zovelen deelnamen aan het debat hierover. Bekende denkers komen in deze studie naar voren, zoals Leibniz, Voltaire, Linnaeus, Buffon, Diderot, d'Holbach, Hume en Kant, maar ook onderzoekers en filosofen die slechts aan ingewijden bekend zijn (zoals Lessius of Reimarus) of zelfs dat niet (zoals de eerdergenoemde Le Guay de Prémontval).

De vraag waar het in deze studie in belangrijke mate (maar niet uitsluitend) om gaat, en die we hier gemakshalve maar even inkorten als "orde of toeval", is historisch maar tot op zekere hoogte ook nog steeds actueel gelet op alle discussie rondom "intelligent design". Bij de bespreking van de fysico-theologie in het eerste deel van deze studie, wordt uitvoerig duidelijk gemaakt dat Hume en Kant de toenmalige design-theorieën welgefundeerd hebben bijgezet op het kerkhof van overleden ideeën. Hun argumenten waren formeel (betrokken op de manier van redeneren) en betroffen het ongerechtvaardigd terugredeneren vanuit materiële vormen van orde naar een daarboven uitstijgende Oorzaak van een geheel andere, want transcendente, orde. Wat men zich bij het hedendaagse "intelligent design" inhoudelijk voorstelt kan variëren, maar enige transcendente invulling daarvan blijft vallen onder de beredeneerde blaam van Hume dat men zich dan laat dragen door "the wings of imagination", en onder het evenzeer gefundeerde verwijt van Kant dat dit een speculatieve gevolgtrekking en als bewijs "null und nichtig" is. Zoveel is echter wel duidelijk dat de stofwolken van het historisch debat waar deze studie in belangrijke mate over gaat, nog niet helemaal zijn opgetrokken. En of de natuur nu werkelijk orde of toeval is, is een oordeel dat in de Epiloog van deze studie beredeneerd wordt overgelaten aan de verbeelding van de lezer.

Dit is deel 3 van de Nederlandstalige samenvatting van het proefschrift Order, Change and Chance in the European Perspective on Nature (1600-1800). Deel 1 en 2 verschenen op 4 en 5 december.De illustratie is afkomstig uit Michael Ruse (2006) Darwinism and its Discontents.
Marinus de Baar (Ovezande, 1953) studeerde wijsbegeerte aan de Universiteit van Amsterdam. Hij verrichtte zijn promotieonderzoek bij de faculteit Letteren van de Rijksuniversiteit Groningen.

Verder lezen.
Aangezien het proefschrift (nog) niet beschikbaar is in een handelseditie kan de geinteresseerde lezer alvast terecht bij een aantal boeken zoals het zeer goed ontvangen en leesbare historische overzicht van Peter Bowler Evolution. The History of an Idea (third edition) en de filosoof en evolutie-expert Michael Ruse (2003) Darwin and Design, met daarin het hoofdstuk met de voorzichzelf sprekende titel Two Thousand Years of Design (wat goed lijkt aan te sluiten bij het proefschrift) (GK)

In het licht van bovenstaande is het moeilijk voorstelbaar dat Europa in de achttiende eeuw toch overging naar een dynamische natuuropvatting, waarin voor sommigen ook nog een rol was weggelegd voor het toeval. In het tweede deel van deze studie wordt die overgang uiteengezet en verduidelijkt wat daarvan de achterliggende oorzaken waren. Het meest fundamenteel was daarbij de overgang van de benadering van de natuur vanuit principes naar die vanuit de feiten. In het eerste geval beziet men de natuur van boven naar beneden, vanuit ordenende beginselen naar welgeschapen planten en dieren, vanuit een transcendente oorzaak naar gerealiseerde organismen. Principes staan naar hun aard niet gauw bloot aan verandering. Maar als men, zoals in het tweede geval, de natuur van beneden naar boven beredeneert, vanuit feitelijke organismen naar de manier waarop deze ingedeeld kunnen worden, en vanuit de immanente (in de natuur zelf aanwezige) ordening naar de manier waarop zij het natuurlijk geheel vormen, dan ontstaat er ruimte voor beweging. Die tweede manier is niet deductief maar inductief; een orde die gebaseerd is op inductie richt zich op een zo groot mogelijk aantal waarnemingen en laat de feiten tellen. En de feiten toonden aan, toen men er door deze geestesverandering oog voor kreeg, dat er soorten waren uitgestorven; dat soorten bestaan in samenhang met hun omgeving omdat ze daarmee een wisselwerking hebben en niet omdat ze met het oog op de omgeving waarin zij moesten leven doelgericht waren geschapen; en dat soorten onder invloed van het klimaat, bodemgesteldheid en andere omstandigheden langzaam veranderen. De natuur die zo lang, en in de zeventiende en begin achttiende eeuw zo nadrukkelijk was opgevat als de eenmalige en onveranderlijke uitdrukking van Gods wijsheid en orde, werd mettertijd een wereld in wording.


In deze ontwikkeling zijn fossielen buitengewoon belangrijk geweest: toen men deze ging aanzien voor wat zij werkelijk zijn, nl. versteende restanten van ooit levende organismen, ging men begrijpen dat er uitgestorven soorten waren die de volledigheid en volmaaktheid van Gods schepping ondermijnden. Dat de aarde niet ouder was dan de zesduizend jaar die er op basis van bijbelse chronologie aan werd toegekend, werd reeds in twijfel getrokken door alternatieve chronologieën (zoals die van Egypte en China), maar werd nu des te meer ontkracht doordat men oog kreeg voor de langdurigheid van allerlei natuurlijke ontwikkelingen. Men onderzocht vormen van verstening en constateerde dat dit een langzaam proces was dat in bepaalde gevallen tienduizenden jaren in beslag nam. Men constateerde op basis van bepaalde observaties dat het zeewaterniveau langzaam daalde (of steeg), of dat de temperatuur van de massa van de aarde van zeer heet was gedaald tot het tegenwoordige niveau: ook alweer een proces dat zeer veel tijd in beslag nam. Dergelijke fysische veranderingen werden verondersteld, beredeneerd, of waargenomen in domeinen die we nu kennen als die van kosmologie, geologie en biologie. In de kosmologie waren zwaartekracht, aantrekking of afstoting oorzaak van verandering: het ontstaan van hemellichamen en het uiteendrijven van sterrenstelsels. In de geologie waren water en hitte oorzaak van veranderingen in de aardkorst (zoals het ontstaan van bergen). En in de biologie waren het vooral veranderingen in klimaat en bodemgesteldheid die dynamiek brachten in de natuur.

Sommige denkers binnen de "Radicale Verlichting" hebben deze nieuwe inzichten gekapitaliseerd om de dynamiek van de natuur ook binnen een filosofisch kader te plaatsen, waarin geen plaats meer was voor een transcendente teleologie. Dat was vooral na 1750 het geval, met denkers als Diderot en d'Holbach. Vóór het midden van de achttiende eeuw werd nog vaak aansluiting gezocht bij het antieke atomisme van vooral Lucretius om te betogen dat de natuur "materie en beweging" is. Niet elke materialistische filosoof die binnen het kader van de "Radicale Verlichting" probeerde om de natuur te begrijpen, wilde aan het toeval een belangrijke rol toekennen. Maar men voelde zich wel gedwongen zijn positie tegenover het toeval te bepalen. Bij een aantal van hen werd de natuur tot een dobbelspel. Naar de natuur zoals Diderot die opvatte is wel verwezen als naar een gigantisch dobbelspel waarvan tijdens het spel zelfs de dobbelstenen nog telkens weer veranderen. En de onbekende wiskundige en filosoof Le Guy de Prémontval (die zichzelf "de partizaan van het toeval" noemde) meende dat als men alle letters van de Aeneïs in een willekeurige volgorde (dus door het toeval bepaald) één voor één uit een fles laat glijden, deze zeer vaak een onleesbaar geheel zullen vormen; het aantal mogelijke combinaties is dan ook een zeer groot aantal, maar de juiste combinatie (de Aeneïs) is er één van en zal er dus ooit ook uitkomen: orde uit chaos.

Dit is deel 2 van de Nederlandstalige samenvatting van het proefschrift Order, Change and Chance in the European Perspective on Nature (1600-1800). Deel 3 verschijnt op 6 december.
Marinus de Baar (Ovezande, 1953) studeerde wijsbegeerte aan de Universiteit van Amsterdam. Hij verrichtte zijn promotieonderzoek bij de faculteit Letteren van de Rijksuniversiteit Groningen.

Toont de natuur zoals wij die zien een goddelijke, wijze en daardoor onveranderlijke orde ("manifest design"), of is de natuur het resultaat van kosmologische, geologische en biologische verandering, en tot op zekere hoogte ook de uitkomst van het toeval?

Het proefschrift 'Order, Change and Chance in the European Perspective on Nature (1600-1800)' heeft deze belangrijke vraag als onderwerp. Deze vraag hield de meeste grote en ook minder bekende filosofen, naturalisten en theologen van de zeventiende en achttiende eeuw bezig.


Het eerste deel van deze studie gaat in op ideeën over de Voorzienigheid, fysico-theologie, natuurlijke historie, en het idee van "the great Chain of Being", en zet uiteen op welke wijze deze bijdroegen aan het idee van orde in de natuur. Het idee van de Voorzienigheid was natuurlijk een belangrijk postulaat van orde. Maar het idee van de Voorzienigheid werd zelf ook weer geordend en onderverdeeld, bijvoorbeeld in "besturende" en "bewarende" Voorzienigheid, zodat er "taxonomieën" van de Voorzienigheid ontstonden, enigszins vergelijkbaar met taxonomieën van soorten in de natuur. In fysico-theologische teksten werd de nadruk gelegd op "manifest design" (evident ontwerp), dat de orde van de natuur aantoonde in vormen van harmonie (tussen organismen onderling en met hun omgeving), symmetrie (van lichaamsdelen), uniformiteit (het aanwezig zijn van dezelfde structuur of functie van dezelfde lichaamsdelen - zoals spijsverteringsorganen - bij verschillende soorten), proportionaliteit (zoals tussen kwantiteit en kwaliteit: er zijn meer "lagere" soorten insecten dan "hogere" soorten van zoogdieren), en evenwichtigheid (tussen het aantal dat geboren wordt en dat overlijdt). Naturalisten, zoals Linnaeus, waren metaforisch gesproken "de boekhouders der natuur": hun tabellen, tableaus en taxonomieën maakten de balans op en toonden in één oogopslag dat de natuur een zekere orde belichaamde. Terwijl de fysico-theologie vooral functionalistisch was en de nadruk legde op de welgeordende wijze waarop organismen ontworpen waren zodat zij optimaal konden functioneren, was de natuurlijke historie meer gericht op de vorm van planten en dieren en in het bijzonder op verschillen daartussen die classificatie mogelijk maakte. De "Great Chain of Being" (naast de Voorzienigheid, de fysico-theologie en de natuurlijke historie een vierde belangrijk ordeningsconcept) legde meer de nadruk op de rang en plaats van een soort in het natuurlijk geheel, en was dan ook meer hiërarchisch en holistisch.
Wat bij alle vier opvalt is de welhaast obsessieve zucht naar orde. De Voorzienigheid heeft alles wat bestaat en gebeurt voorbestemd. De fysico-theologie onderzocht insecten om te bewijzen dat ook in zulke ogenschijnlijk onachtzame soorten een design of ontwerp kon worden aangetoond. De natuurlijke historie betrok zich niet alleen op soorten in de natuur maar streefde ernaar om ook misdaden en ziekten taxonomisch te ordenen. De "great Chain of Being" betrof niet alleen de levende natuur, maar liep van stenen en mineralen via planten en dieren naar de mens en God. Er was binnen het denken over de Voorzienigheid niet één soort die niet doelgericht was geschapen en geen gebeurtenis die zonder reden was; binnen de fysico-theologie was er niet één plant of dier dat geen ontwerp of welgeordendheid belichaamde; en binnen de natuurlijke historie en "the great Chain of Being" had alles zijn vaste plaats in de goddelijke orde der natuur. John Ray, een bekende fysico-theoloog en naturalist, begon zijn vermaarde The Wisdom of God (1691) dan ook met een citaat uit psalm 104: "Hoe groot zijn Uw werken, o Heere! Gij hebt ze alle met wijsheid gemaakt".

Deze zucht naar orde stond niet op zichzelf maar werd in belangrijke mate ingegeven door de angst voor het toeval. Het oude idee van Lucretius, dat de tegenwoordige natuur het resultaat zou zijn van toevallig samenklonterende atomen (dat in de Renaissance samen met andere klassieke teksten weer aandacht kreeg) werd telkens met nadruk afgewezen. John Ray en anderen benadrukten niet alleen dat de natuur ordelijk was; zij betoogden tevens en telkens weer dat "design" en andere vormen van orde niet uit het toeval konden voortkomen. Vaak werd een metafoor in de strijd geworpen, die teruggaat op Cicero maar in verschillende varianten voorkomt in de zeventiende en achttiende eeuw: door het toeval van bij elkaar geworpen letters van het alfabet zullen deze uit zichzelf (door het toeval) nimmer de volgorde aannemen van een lang en welgeordendheid gedicht (zoals de Aeneïs van Vergilius).

Dat de natuur een goddelijke orde belichaamde had twee belangrijke consequenties, nl. dat de natuur onveranderlijk was en dat zij niet uit het toeval kon voortkomen. Als de natuur Gods wijsheid spiegelde dan wa