Geregeld vang ik tekenen op dat het (toegegeven: in aantallen bescheiden) publiek hier wel één en ander meebrengt aan inhoud. Bovendien, zeggen de tekenen, nemen die bescheiden aantallen, hoe bescheiden ook, toch voortdurend toe. Daarom doe ik een stoutmoedige poging om opnieuw te beginnen over mijn “ideeën” over het Ontstaan van het Leven (1). Vroeger verschenen daarover opmerkingen die me zwaar aan het denken zetten, en aangezien dat voor een deel de reden is waarom ik blog...
Mijn ideeën vertrekken van de analogie tussen de vraag naar het ontstaan van het leven, en de vraag naar de geschiedenis van het leven (toen er eenmaal leven was). Het tweede onderwerp is bekend onder de naam “evolutie”, het eerste is minder bekend en heet “abiogenese”. Nu vind ik dat die analogie een overeenkomst en een verschil laten zien, die mij hoogst significant lijken, maar waar ik tegelijk geen stap vooruit mee raak.
Het Groot Verschil is dat een krachtige fysische theorie ons vertelt hoe de geschiedenis van het leven - waaronder (voor mijn onderwerp cruciaal) het feit dat sommige levensvormen erg complex zijn geworden – in zijn werk is gegaan: “natuurlijke selectie” (2). Maar voor het ontstaan van het leven hebben we een dergelijke theorie niet – en dus zijn “we” (de mensheid anno 2,008 AD) naarstig op zoek; het is één van de Onopgeloste Raadsels van de Wetenschap.
De Grote Overeenkomst, in mijn ogen, is dat er parallel met de fysische theorie (die we dus hebben in het ene geval, en zoeken in het andere) een mathematische “beschrijving” van de processen bestaat die, steeds in mijn ogen, wel analoog is. (Ik vind dat die analogie - dus tussen “evolutie” en “het ontstaan van het leven” - zo vanzelfsprekend lijkt dat er zelfs verwarring tussen bestaat, omdat deze mathematische overeenkomst bestaat. Maar soit, dit is puur als beschrijving van die opinie bedoeld.)
De “mathematische beschrijving” van evolutie haal ik uit Stephen Gould, Life’s Grandeur, 1996 - dus dat zal er wel niet te ver naast zitten. De basis van de ontwikkeling van het leven begint wanneer er al leven bestaat op het meest eenvoudige niveau. Laten we dat simpelste niveau de “bacterie” noemen. Uit “natuurlijke selectie” volgt dat die met het verstrijken van de generaties copieën van zichzelf in omloop brengt, die nooit helemaal identiek zijn. Onder andere zullen sommige complexer zijn, en andere zullen minder complex zijn. Maar omdat “minder complexe” copieën van organismen “op het simpelste niveau” niet levensvatbaar zijn, en dus geen nakomelingen krijgen, zijn er maar twee richtingen (en geen drie) waarin organismen zich doorheen de geschiedenis van het leven kunnen bewegen: “even complex” en “complexer” - maar niet “minder complex”.
Daarmee krijgen we een toestand die mathematisch beschreven wordt door de “random walk”, met een “grens”. Die beschrijving zegt dat als gevolg van de “grens” (de minimaal mogelijke complexiteit) de gemiddelde (!) afstand van het beginpunt zal toenemen. Immers, zeg dat we beginnen met organismen van niveau “1”, waarbij niveau “0” automatisch de lijn doet stoppen. Als willekeurige wijzigingen van nul of één eenheden kunnen optreden, maar niet meer, zien de (drie) mogelijke lijnen na één generatie er als volgt uit:
(1): 1 => 2
(2): 1 => 1
(3): 1 => 0
Waarna lijn (3) geëlimineerd wordt. Een generatie later vertrekken we dus met een één en een twee, en met dezelfde variatie zien de (zes) mogelijkheden er als volgt uit (tussen haakjes herneem ik mogelijkheden uit generatie 1):
(1): (1 => 2) => 3
(2): (1 => 2) => 2
(3): (1 => 2) => 1
(4): (1 => 1) => 2
(5): (1 => 1) => 1
(6): (1 => 1) => 0
Waarna lijn (6) geëlimineerd wordt - enzovoort. Met het klimmen van de generaties zullen veel organismen op het laagste, of zeer lage niveau’s blijven, maar er zullen enkele lijnen naar steeds hogere cijfers evolueren – en zelfs als daar eens eentje door een komeetinslag wordt weggeblazen blijft het proces daarna gewoon zijn gang gaan (3): de gemiddelde complexiteit stijgt met de tijd.
En dat geeft een uitstekende beschrijving van de toestand van het leven op de planeet! De overgrote meerderheid van de organismen zitten nog altijd op het niveau 1: dat zijn de bacterieën. Relatief grote delen bevinden zich op alle niveau’s tussenin (ééncelligen, platwormen...), en een verhoudingsgewijs zeer kleine fractie (zeg: de zoogdieren waaronder wijzelf) zit helemaal bovenaan. Dus zelfs als we geen fysische theorie van de evolutie van het leven hadden, hebben we wel een mathematische theorie, die voor zover ik dit allemaal goed begrijp ook zegt dat sommige (verhoudingsgewijs zeer weinig) groepen organismen met de tijd complexer moeten worden.
De analogie waar ik het nu de hele tijd over heb zegt dat dat precies de toestand is in het onderzoek naar het ontstaan van het leven. Let wel, op mijn niveau is dat allemaal science fiction. Ik moet gewoon maar aannemen dat je “complexiteit” kan definiëren, en bovendien dat je het als eigenschap kan toekennen aan materie. Immers, zoals de bouwsteen van evoluerend leven de simpelste levensvorm is, zo is de input voor het ontstaan van leven de simpelste materie. We weten van de chemie dat (en hoe) daaruit complexere moleculen kunnen ontstaan. Indien we konden extrapoleren dat daar geen maximum op staat, dan zouden we per simpele analogie een mathematische beschrijving hebben die zegt dat sommige (“een verhoudingsgewijs heel klein deel van de”) moleculen almaar complexer zal worden; dat de gemiddelde complexiteit van de materie stijgt met de tijd.
In dat geval hebben we voor dit onderwerp inderdaad nog geen beschrijving van het fysisch proces waarbij leven ontstond; als het ware “moest” ontstaan om het proces toe te laten. Maar terwijl we fysisch nog niet weten hoe het gebeurd is, kan een mathematisch inzicht ons al vertellen dat het gebeurd is. En even aannemend dat dat waar is, zou ons dat echt geen stap vooruit helpen?
---------------------------------------
(1) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2007/03/het-ontstaan-van-het-leven.html
EN http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2007/03/het-ontstaan-van-het-leven-vervolg.html
(2) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2007/05/nogmaals-natuurlijke-selectie.html
(3) http://speelsmaarserieus.blogspot.com/2006/08/een-concept-dat-zo-sterk-is-dat.html
10 opmerkingen:
Koen,
je begeeft je op glad ijs.
Hoewel ik het uiteraard volledig eens ben met je stelling, kan ik me niet vinden in je argumentatie, of zeker niet in het 'absoluteren' ervan.
Als je naar symbiose kijkt in het leven, denk ik dat er wel sprake is van een vermindering van complexiteit, maar een vermeerdering van specialisatie.
Daarenboven is een bacterie al behoorlijk complex om als beginpunt van leven te nemen. (hier spreek ik over denk ik, dus verder te bekijken).
En je argumentatie van 'de gemiddelde (!) afstand van het beginpunt zal toenemen' is - als mijn wiskundige opleiding mij niet bedriegt - enkel geldig in de drie-(of hoger)dimensionale ruimtes, maar niet in rechtes of vlakken. (hier spreek ik over 'weet ik' check wiki).
Als je echt met creationisten in de clinch wil gaan, waarin ik je 100 % steun, mag je je niet op dit soort foutjes laten betrappen...
En het ontstaan van het leven op zich - ik volg de theorie van de quantumfluctuatie....
http://openorthodoxie.literatesolutions.org/introductie/folder.2007-10-29.3802358726/folder.2008-01-09.9508413334/document.2008-02-07.7590893022/view
Afwijzing darwinisme
Tonny: Zowel de bacterie als keuze van "de meest simpele vorm van leven" als de toepassing van de "random walk" op het proces heb ik overgenomen van Stephen Gould zelf. Merk op, het verschil met een simpel autoriteitsargument is dat ik aanneem dat het niet op elementair niveau fout zal zijn, als iemand die zo massaal gelezen is als Gould er nooit op teruggefloten is.
Overigens is de keuze van dat meest simpele niveau niet erg belangrijk. Er is iets, ergens, op die enorme schaal van steeds complexere materie, dat wij "leven" noemen, en het punt daar net onder noemen wij "dood". Als de bacterie daat niet erg representatief voor is, fijn, neem dan gewoon dat punt vanaf waar we wèl van "leven" spreken, en bij gebrek aan kennis welke naam de biologie daar aan geeft noem ik dat punt dan "smurf".
("Een puur verbale kwestie"...)
Vanaf dat punt is de redenering dan precies dezelfde.
Tenslotte denk ik niet met deze post in de clinch te gaan met creationisten. Ik zit me gewoon luidop af te vragen of een theorie met een uitstekende wetenschappelijke reputatie niet met een soort analoge toepassing bruikbaar kan zijn op een ander gebied. Als ik niet meer zou mogen vertrekken van de evolutietheorie zonder dat de halve wereld dat als een uitdaging aan het adres van de creationisten zag...
Beste Koen,
ik hoor (helaas ?) niet bij die massale lezers van Gould, dus ik kan geen uitspraak doen over hun terugfluitcapaciteiten. En dat beoog ik helemaal ook niet. Maar het wiskundig model van de 'random walk' extrapoleren naar biologische modellen lijkt me minstens gewaagd. En de evolutieleer extrapoleren naar ontstaan van leven lijkt me even gewaagd. Ik denk dat scheikundige systemen (waar m.i. het leven uit ontstaan is) streven naar een evenwicht. Enkel in heel dynamische omstandighede (zoals bv. vulkanen onder zee) blijft er vanalles gebeuren, en kan er m.i. een bepaald moment een molecule ontstaan zijn die jij 'smurf' wenst te noemen. Maar ik geloof er niet in dat er 'systematisch', zoals in de evolutieleer, steeds meer complexere molecules ontstaan zijn of zelfs geevolueerd zijn uit vorige molecules totdat we op die manier bij 'smurf' zijn uitgekomen bij die vulkanen. Vandaar dat ik 'smurf' zie ontstaan als een soort quantumfluctuatie (wat misschien ook een beetje uit zijn context getrokken is).
Groeten,
Tonny
Tja, als we het ontstaan van het leven benaderen met woorden als 'smurf' en 'quantumfluctuatie' dan eindigen we naar ik vrees waar we begonnen waren: in de semantiek.
Tonny: je ziet: op zich kan een beetje extrapoleren geen kwaad! :-)
Een belangrijke oorzaak van je "ongeloof" kan liggen in je volgende zinssnede:
"dat er 'systematisch', zoals in de evolutieleer, steeds meer complexere molecules ontstaan zijn of zelfs geevolueerd zijn uit vorige molecules".
Het is namelijk zo dat biologische systemen *precies zoals chemische systemen* onderworpen zijn aan dat streven naar evenwicht. Het is een misverstand dat er onder evolutie "systematisch" complexere systemen bestaan, en dat is precies waar Gould een half oeuvre aan gewijd heeft. Hij gebruikte de ideeën van de "random walk" om uit te drukken dat de historische lijnen naar complex leven alleen maar fluctuaties zijn temidden van de heel veel meer voorkomende lijnen naar (nog steeds even) simpel leven: "de dominante levensvorm vandaag is nog altijd de bacterie".
("Natuurlijke selectie" is dan ook precies het antwoord van de biologie op de uitdaging "hoe kunnen er dan desondanks zeer complexe systemen ontstaan zijn?".)
Maar als de biologie een antwoord heeft op de vraag hoe het allemaal zit in een materiële wereld die streeft naar evenwicht, en als die biologische wereld *niet* systematisch, maar wel als fluctuaties, complexere varianten vertoont - dan ziet mijn "voorstel" om de analogie *nog* verder door te trekken er al niet meer zo absurd uit, nietwaar?
Maar intussen, ik geef het natuurlijk toe, blijft dit allemaal (tenminste voor zover ik weet) pure "science fiction". En als je er niet in "gelooft" - wel, ik "geloof" er ook niet, maar het lijkt me wel iets dat we op een dag, precies zoals in de evolutietheorie, niet meer zullen moeten "geloven", omdat we het zullen kunnen *weten*.
*Natuurlijk* is de probabiliteit overweldigend dat dat weten er heel anders zal uitzien dan in mijn science fiction.
Raf: Definities zijn uiteindelijk niets meer dan een manier om op korte tijd dingen te zeggen die anders veel tijd zouden kosten. Als het zou helpen wil ik heus wel de hele tijd de uitdrukking "de allersimpelste chemische structuur die toch al aan alle criteria voor leven voldoet" gebruiken.
Alleen, ik krijg nu al heel vaak het verwijt dat het hier allemaal te veel, te lang, te luid en te moeilijk is. Je neemt me dus wel niet kwalijk als ik liever één enkel woord gebruik voor die hele zinssnede :-)?
Zonder de commentaren gelezen te hebben had ik meteen al bedenkingen tegen het feit dat jij/Gould een bacterie een eenvoudige levensvorm noemt. Dat is het namelijk niet. Met een bacterie (= cel) zit alles eigenlijk al in de steigers voor HSS. Nog wat ciseleren hier en daar, wat specialiseren ginder, et voila.
Voor mijn smaak heb je niet de historie van het ontstaan van het leven weergegeven, maar de jongste geschiedenis van het leven: de flamboyante explosie van de cel naar het ietwat complexere leven.
De essentiële stap is die van de anorganische moleculen naar (1) organische die (2) zich kunnen dupliceren. Er is al in de jaren '60 in vitro aangetoond dat aminozuren 'zomaar' kunnen ontstaan mits de juiste omstandigheden.
Daarmee zijn we er nog niet, want die aminozuren kwamen en gingen, en dat haast 2 miljard jaar. Pas toen enkele aminozuren dermate samenklonterden tot een rudimentair eiwit dat ze zich ook konden dupliceren, pas dan was de quantum leap gemaakt naar 'leven'. De rest is history en dan is het allemaal razendsnel gegaan.
Die qantum leap is zeker niet volgens een evolutie-schema (kleine stapjes) gebeurd want daarvoor was het dan ook een leap. A small step for chemistry but a giant leap for life. Hoe die leap er kwam weten we niet (? ik ben geen bioloog).
Kleefde het aan een komeet, blies God Zijn adem over klei, of kwam het 'zomaar'? En hoe?
VH: Het is zeker zo dat een "leap" niet per kleine stapjes zal gegaan zijn, maar het is niet omdat je iets een leap *noemt* dat het ook een leap *was*.
Nogmaals per analogie met de evolutietheorie denk ik terug aan de debatten rond "punctuated equilibrium". Het leven was helemaal niet in "kleine stapjes" geëvolueerd, zo bleek, want het was geëvolueerd in "sprongen", waarbij "plots" allerlei nieuwe vormen van "complexiteit waren ontstaan.
Waarna de creationisten zich van de woordenkramerij meester maakten, en omdat iemand het "plots" had *genoemd* leidden ze af dat het *werkelijk* "plots" was gebeurd, en de evolutietheorie was weerlegd!
Alleen, als je ging kijken hoe plots "plots" was, toen bleek dat je het gemakkelijk over miljoenen, en tientallen miljoenen jaren had. Een peulschil, in vergelijking tot de miljarden jaren dat het leven bestaat.
Dus momenteel ben ik niet zo overtuigd van de "quantum leap". Natuurlijk, mocht het functioneren als een model waaruit nieuwe vragen voortvloeien, dan *mag* dat van mij.
Los daarvan probeer ik niet echt stroomopwaarts te kijken naar wat er gebeurd is, maar juist omgekeerd. Ik probeer me bij het allereerste leven te plaatsen, en op algemene aanvraag noem ik dat "smurf". Nu grijp ik naar het verhaal met de random walk, *met een grens*. Dus...
Laat een bepaalde waarde - zeg: complexiteit - met een bepaald minimum niveau random variëren in de tijd, en de wiskunde vertelt ons dat de gemiddelde afstand van het beginpunt met de tijd zal toenemen.
Welnu, voor leven *is* er heel veel tijd geweest, en het *heeft* zeer simpele bouwstenen waaronder je niet kan dalen qua complexiteit, en het *is* geëindigd met relatief heel veel complexiteit. Kortom, vooralsnog lijkt me dat zeker als een hypothese te mogen functioneren.
Een reactie posten