6. Evolutie, de theorie van Darwin

2009 Is het Darwin-jaar. 'zien we in dat de mens afstamt van een harige viervoeter, uitgerust met een staart en puntige oren.' Het zijn bij uitstek deze woorden uit het omvangrijke werk van Charles Darwin (1809 - 1882) die bij het grote publiek diepe indruk hebben achtergelaten. Dat is niet zo vreemd. Met zijn conclusies over de afstamming van de mens raakt Darwin ons zelfbeeld. We zouden bijna vergeten dat zijn evolutietheorie veel verder kijkt dan de menselijke soort oud is. Evolutie legt de verbinding tussen alle organismen die op aarde leven, geleefd hebben, of nog zullen leven. Het is het verklarend principe voor alle biodiversiteit, en het bindend principe voor alle fenomenen in de biologische wetenschap. Met de woorden van evolutionair bioloog Theodosius Dobzhansky: Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.

Direct na zijn theologiestudie belandt de 22-jarige Darwin aan boord van H.M.S Beagle, een Brits onderzoeksschip op expeditie over het zuidelijk halfrond. Zijn taken: gezelschap bieden aan de kapitein en het verzamelen van planten, dieren, fossielen en gesteenten. Terug in Engeland buigt Darwin zich over het verzamelde materiaal. De resultaten zijn verbluffend. Met de hulp van experts ontdekt Darwin 13 verschillende, tot dan toe onbekende soorten vogels tussen de exemplaren die hij had meegenomen van de Galapagos eilanden. De vogels bleken alleen op de Galapagos voor te komen, maar waren allemaal van hetzelfde soort Geospiza. Een ander verrassend inzicht ontleende Darwin aan zijn verzameling zoogdierfossielen. Ze gaf de indruk van een opeenvolgende serie op elkaar lijkende soorten, met de nu levende zoogdieren als meest recente vorm.

Darwin begon te twijfelen aan het dogma dat soorten onveranderlijk zijn. Hadden de unieke soorten op eilanden zich misschien ontwikkeld uit soorten die we nu nog tegenkomen op het vasteland? De gedachte wierp nieuw licht op patronen die biologen al veel eerder hadden opgemerkt. Volgens het systeem van Linnaeus werden soorten ingedeeld in een hierarchische structuur op basis van uiterlijke overeenkomst. Misschien was die structuur wel meer dan een handig classificatiesysteem, namelijk een afspiegeling van de afstammingsgeschiedenis van soorten. Het zou 22 jaar duren voordat Darwins gedachten hun uiteindelijke vorm vonden in zijn belangrijkste boek, ‘On the Origin of Species’. De uiteindelijke publicatie was alsnog een haastklus. De onafhankelijke ontwikkeling van soortgelijke ideeën door de Britse natuuronderzoeker Alfred Rusell Wallace dwong Darwin tot voortijdige publicatie.
De kern van Darwins theorie rust op drie biologische feiten: 1. Bij alle soorten worden meer nakomelingen geboren dan noodzakelijk voor de instandhouding van de soort; elke soort kan daardoor in potentie ongebreideld in aantal toenemen. 2. In de praktijk bereikt elke populatie vroeg of laat een stabiele omvang. Toenemende populatiegroottes leiden immers tot hogere sterftecijfers door toenemende concurrentie. Kortom, in elke stabiele populatie woedt een strijd om het bestaan die het geboortenoverschot compenseert. 3. Binnen alle soorten bestaan verschillen tussen individuen in uiterlijke en inwendige kenmerken. Een deel van deze verschillen erft over van ouders op nakomelingen.


Door expressie van de variatie (het fenotype) van erfelijke eigenschappen, redeneerde Darwin, zijn sommige individuen beter af in de strijd om het bestaan dan anderen. Individuen met gunstige eigenschappen hebben misschien een hogere overlevingskans of meer succes bij het grootbrengen van hun kroost. Hun erfelijke eigenschappen worden daardoor relatief sterk vertegenwoordigd in de volgende generatie. Zoals een plantenveredelaar selecteert op eigenschappen die hem aantrekkelijk voorkomen, zo selecteert de natuur dus eigenlijk als vanzelf op eigenschappen die van pas komen in de strijd om het bestaan. Over meerdere generaties leidt deze natuurlijke selectie tot micro-evolutie, het geleidelijk geschikter worden van individuen voor hun levensomstandigheden.

Het was voor Darwin welhaast vanzelfsprekend dat de langdurige werking van natuurlijke selectie zou leiden tot de vorming van nieuwe soorten. Hij beschrijft het ontstaan en uitsterven van soorten (macro-evolutie) als het groeien van een boom: 'Zoals knoppen uitgroeien en weer nieuwe knoppen opleveren, en zoals deze -als ze sterk genoeg zijn- zich wijd vertakken en menig zwakkere tak overschaduwen, zo, geloof ik, is het ook gegaan met de machtige Boom van het Leven.' Darwin voert de vergelijking nog wat verder door. Zoals de takken van een boom voortkomen uit één stam, zo zijn alle levensvormen voortgekomen uit één oervorm.
Als dat klopt, is de evolutionaire geschiedenis van elk willekeurig gekozen tweetal organismen vroeg of laat te herleiden tot een gemeenschappelijke voorouder. Het is een fascinerend idee. Stelt u zich maar eens voor dat u meereist met een magische bus; bij elke meter die de bus rijdt, gaat hij een eeuw terug in de tijd. De route voert langs uw moeder, uw moeders moeder en al uw verdere voorouders in de vrouwelijke lijn. Bij elke voorouder die u passeert, verschijnen nieuwe passagiers in de bus. Eerst uw broers en zussen, dan een paar neven en nichten, en daarna telkens hedendaagse aardbewoners die vanaf dat punt van de reis hun matrilineale afstammingsgeschiedenis met u delen. Al na minder dan twee kilometer reist u samen met de voltallige huidige wereldbevolking. Enkele tientallen kilometers later verschijnen chimpanzees in de bus. Na een paar honderd kilometer herkent u tussen de passagiers opeens uw kat. U krijgt gezelschap van uw goudvis na zo’n vierduizend kilometer, en na 15.000 kilometer (ruwweg de afstand van Amsterdam tot Sydney) reist u samen met de regenwormen uit uw achtertuin.
Evengoed zou Darwin veel hedendaagse evolutiebiologische labs niet als zodanig herkennen. Evolutiebiologen kunnen tegenwoordig niet meer zonder de technieken van de moderne erfelijkheidsleer. Dit vakgebied komt voort uit het werk van Gregor Mendel, een tijdgenoot van Darwin. Het duurde echter tot de 20e eeuw voordat Mendels inzichten in de overervingsregels voor erfelijke eigenschappen gecombineerd zouden worden met Darwins inzichten in de werking van natuurlijke selectie. Deze gebeurtenis, aangeduid als de moderne synthese, staat aan de wieg van de hedendaagse evolutiebiologie.

Door de moderne synthese zijn biologen soorten gaan zien als groepen organismen die onderling geen erfelijke informatie uitwisselen. Een nieuwe soort kan ontstaan als een deel van de individuen steeds minder goed kruist met de rest van de soort. Dat kan het gevolg zijn van langdurige ruimtelijke scheiding. Ruimtelijk gescheiden populaties passen zich afzonderlijk aan hun eigen omgeving aan. Ze kunnen daardoor zó sterk gaan verschillen dat onderling kruisen onmogelijk wordt. Hoewel Darwin niet wist wat we nu weten over erfelijkheid, waren zijn vermoedens over het ontstaan van nieuwe soorten op afgelegen eilanden dus helemaal nog niet zo gek.

De ontdekking van het DNA als drager van het erfelijk materiaal heeft een nieuwe impuls gegeven aan de evolutiebiologie. DNA onderzoek geeft overtuigende nieuwe bewijzen voor gemeenschappelijke afstamming: alle organismen gebruiken dezelfde vertaalsleutel om informatie op te slaan in het DNA, en alle dieren gebruiken dezelfde genen in hun embryonale ontwikkeling. Het DNA is te lezen als een geschiedkundig archief dat inzicht geeft in de evolutionaire relaties tussen soorten. We begrijpen nu hoe nieuwe biologische variatie ontstaat door veranderingen in het DNA (mutaties) en de herschikking van erfelijke eigenschappen van de ouders in hun nakomelingen (recombinatie). We begrijpen steeds beter hoe variatie in het DNA (het genotype) wordt vertaald naar verschillen in uiterlijke kenmerken en inwendige(het fenotype). En we beginnen te begrijpen hoe natuurlijke selectie op fenotypische variatie door de generaties heen leidt tot veranderingen in het genotype.

De evolutietheorie vindt praktische toepassingen in de geneeskunde en het natuurbeheer. Ingenieurs gebruiken computermodellen van selectie- en mutatieprocessen om oplossingen te vinden voor lastige optimalisatie problemen. In de gedaante van de evolutionaire speltheorie en evolutionaire psychologie is evolutie zelfs doorgedrongen tot in de sociale wetenschappen en de ethiek. Ook binnen de taalwetenschappen en culturele studies staat evolutie in de belangstelling: de verandering van culturele informatie (culturele evolutie) laat zich misschien wel net zo beschrijven als de verandering van genetische informatie onder invloed van mutatie en selectie (biologische evolutie). Buiten de wetenschappen zijn Darwins ideeën -tegen zijn opvattingen in- soms misbruikt als verantwoording voor het recht van de sterkste. Denk daarbij bijvoorbeeld aan de nazistische rassenleer en gedwongen sterilisatieprogramma’s.

Evolutie is een steeds terugkerend thema in discussies over de relatie tussen natuurwetenschap en geloof. Sinds het eerste beroemde debat in deze traditie -tussen ‘Darwins bulldog’ Thomas Huxley en bisschop Wilberforce- verlopen deze discussies soms buitengewoon fel. Voor de diep-gelovigen spelen sterke levensbeschouwelijke emoties mee. Verzet tegen de evolutietheorie leeft binnen verschillende godsdiensten. De conservatieve evangelisch-christelijke beweging in de VS is een drijvende kracht achter de ontwikkeling van alternatieven voor de evolutietheorie. Deze alternatieven doorstaan de toets der wetenschappelijke kritiek niet.

Hoe u er ook tegenaan kijkt, Darwin heeft ons diep geraakt. Misschien voelt u zich nog wat ongemakkelijk over uw evolutionaire familierelaties met uw hamster of de begonia in de vensterbank. Aan de andere kant is Darwins kijk op de levende natuur niet zonder grandeur: 'eindeloze vormen, in al hun wonderlijke schoonheid, zijn geëvolueerd, en zullen dat blijven doen'. Het maakt je toch nieuwsgierig naar wat er nog komen gaat.

Voor meer informatie, surf bijvoorbeeld naar http://nl.wikipedia.org/wiki/Evolutietheorie