Darwin en Hubrecht

In mijn werkkamer in het Hubrecht Instituut hangt een oude fotolijst met daarin drie items. Een foto van een strenge Charles Darwin met baard, een foto van een al even strenge Ambrosius Hubrecht - de naamgever van het instituut – en een brief van de eerste aan de laatste.

Hoewel de portretten anders doen vermoeden, was Darwin 44 jaar ouder dan Hubrecht. Als jonge wetenschapper bezocht Ambrosius de bejaarde Darwin ooit in Cambridge. Hubrecht verzamelde embryo’s van allerlei gewervelde dieren. Van apen uit Oost-Indië, maar ook van egels bij de boeren in de buurt.  Darwin vond in dergelijke collecties steun voor zijn theorie dat soorten uit elkaar ontstaan. Jonge embryo’s, of ze nu van vissen, reptielen, vogels of zoogdieren zijn, ontwikkelen zich steevast volgens hetzelfde patroon en moeten daarom welhaast een gemeenschappelijke oorsprong hebben.  

In de brief wordt Hubrecht gecomplimenteerd met zijn beheersing van de Engelse taal, maar vervolgens stelt Darwin het totaal oneens te zijn met zijn zo mooi verwoorde hypothese. Naar die hypothese zelf moeten we helaas gissen, die is  verloren gegaan...

Gedachtenexperiment
Onlangs werd ik gebeld door een wetenschapsjournaliste met de vraag of ik een aansprekend gedachtenexperiment kende in de biologie. Het hart van iedere wetenschapper slaat een extra slag bij dat woord: Gedankenexperiment. Onmiddellijk borrelden er voorbeelden op. Einstein bedenkt de relativiteitstheorie, in gedachten zittend op een lichtstraal. In een gefantaseerde lift in vrije val beseft hij het verband tussen zwaartekracht en versnelling. Galilei knoopt in zijn verbeelding twee objecten van verschillend gewicht aan elkaar om ze van de toren van Pisa te laten vallen. Los of vast, ze vallen allemaal even snel. Schrödinger illustreert kwantumeffecten met zijn bedachte kat, opgesloten in een doos met een radioactief element.

Wielen op rupsbanden
De natuurkunde heeft veel te danken aan deze gedachtenexperimenten. Maar, zo antwoordde ik, naar mijn stellige overtuiging heeft het geen enkele zin om simpelweg door diep nadenken, gezeten op een stoel, een biologisch probleem op te lossen. In de geschiedenis van het aardse leven heeft de evolutie iedere uitdaging met de eerste de beste redelijke oplossing beantwoord. We hebben benen om ons voort te bewegen, maar in een parallelle wereld hadden dat ook best wielen of rupsbanden kunnen zijn.

Zo'n toevallige oplossing wordt, wanneer deze voldoet, gebakken in DNA en doorgegeven aan alle nageslacht. Het maakt biologen eigenlijk historici: ze ontrafelen de toevalligheden waarlangs de evolutie uit eencelligen de sequoia, de reuzeninktvis of de mens heeft laten ontstaan. Er zijn geen diepere wetten. Voor ieder probleem zijn er duizend antwoorden en ieder antwoord is even goed. Een bioloog moet voor het juiste antwoord de modder in. Letterlijk, in het veld, of figuurlijk, in het lab. Er moeten waarnemingen gedaan worden en experimenten, veel experimenten. Zitten op een stoel is er niet bij.

Aanpassing aan leefomgeving
Dat was voor de journaliste helaas niet goed genoeg. Enigszins vertwijfeld keek ik op naar de foto's boven m'n werktafel. Toen besefte ik dat misschien wel het mooiste gedachtenexperiment in de geschiedenis van de wetenschap dat van Charles Darwin is geweest. Hij had gezien dat er binnen iedere planten- of diersoort subtiele variatie bestaat. En hij zag hoe fokkers die variatie uitbuiten om uit hun appelbomen, duiven of honden eindeloos nieuwe rassen te boetseren – simpelweg door uit iedere generatie de individuen met de gewenste eigenschappen te selecteren en vervolgens door te kruisen. Darwin had ook gezien hoe in de natuur aan elkaar verwante diersoorten uiteenlopen in hun aanpassing aan unieke omstandigheden.

Op elk van de Galapagoseilanden zagen de vinken er subtiel anders uit. Aangepast, zo leek het, aan de lokale leefomstandigheden. Betekent dit niet dat de natuur zelf kan wat de mens zo effectief doet? Zouden soorten niet ontstaan doordat de natuur consequent de overlevers selecteert, de exemplaren die net ietsje beter zijn aangepast aan de steeds veranderende omstandigheden?

Natuurlijke selectie noemt Darwin dit proces in zijn On the origin of species, het boek waarmee hij na lang wikken en wegen zijn theorie wereldkundig maakt. Natuurlijke selectie werkt traag, onzichtbaar op de menselijke schaal. En natuurlijke selectie werkt met hele kleine stappen. "Natura non facit saltum. De natuur maakt geen sprongen", zo stelt hij regelmatig in On the origin.

Maar Charles Darwin zelf maakte een reuzensprong met het enige gedachtenexperimenten ooit in de biologie, het gedachtenexperiment dat alle biologen na hem heeft veroordeeld tot geploeter in veld en lab. En met dat antwoord was mijn journaliste buitengewoon tevreden.