Met grote verslagenheid geven wij u kennis van het plotselinge overlijden van professor dr. Bruinsma in de nacht van Oud en Nieuw. Vele jaren heeft hij met zijn grote kennis van de Bijbel en de natuur ons van adviezen voorzien.

Johan Bruinsma (1927-2017) studeerde van 1945-’52 biologie aan de universiteit van Amsterdam en promoveerde daar in 1958 op de stofwisseling van vetplanten. In 1958 kwam hij bij het Centrum voor Plantenfysiologisch Onderzoek in Wageningen, waarna hij van 1968-’89 hoogleraar plantenfysiologie was aan de universiteit aldaar. Sinds zijn wedergeboorte in de jaren ‘80 van de vorige eeuw was hij lid van de Vrije Evangelische Gemeente te Bennekom. Johan Bruinsma was getrouwd, had drie getrouwde kinderen en 21 (achter)kleinkinderen.

Ter herinnering aan hem zullen we de komende dagen een reeks artikelen van zijn hand plaatsen.

Schepping En Evolutie In De Levende Natuur

Hoe ben je ontstaan en waarom leef je? Is het bij toeval, dus zinloos, dat je uniek DNA hebt dat je onderscheidt van al je medemensen? Of heeft jouw eigen uniekheid een bedoeling, zodat je leven een specifiek doel en dus zin heeft? Dat is jouw persoonlijke belang bij de algemene vraag, of de wereld en het leven zijn ontstaan en zich afspelen door een evolutie, die louter het gevolg is van toeval en de bestaande natuurwetten, of door de wil van een Intelligentie, die de door hem ontworpen natuurwetten gebruikt om zijn doel met de wereld en het leven – ook met jouw leven – te verwerkelijken. Deze beschouwing heeft ook een doel: je keuze uit deze beide mogelijkheden op grond van vooral natuurwetenschappelijke argumenten te helpen bepalen. Durf je de uitdaging aan die argumenten eerlijk af te wegen?

Voor alle duidelijkheid vooraf: het al dan niet bestaan van God is niet wetenschappelijk te bewijzen, dat is meer een kwestie van het hart dan van het hoofd. Maar de moderne natuurwetenschappen geven wel veel aanwijzingen, waarmee het hoofd de overwegingen van het hart kan versterken en bemoedigen.

Wat in elk geval niet toevallig is, is dat de natuurwetenschappen zich juist in de Europese cultuur hebben ontwikkeld. Elders geloofde men meestal in een veelheid van goden, die elk hun eigen gang gaan, dikwijls met veel onderlinge strijd, wanorde en willekeur, zoals in de mensenwereld. Maar de ene God van joden en christenen stelt orde en geeft regels, zodat ook de door Hem geschapen natuur niet wanordelijk kan zijn, maar moet gehoorzamen aan wetmatigheden, die door onderzoek naar oorzaak en gevolg kunnen worden opgespoord. Vanuit deze overtuiging van de causaliteit in de natuur hebben de natuurwetenschappen zich kunnen ontwikkelen, ook als grondslag voor technische toepassingen, veelal tot heil van de mensheid. Sinds de Verlichting, de filosofische stroming in de 18e eeuw die aan de menselijke rede een overheersende plaats gaf, heeft de wetenschap zich geleidelijk losgemaakt van de religieuze overtuigingen die haar ontwikkeling mogelijk maakten. Toch is er op zich geen conflict tussen wetenschap en geloof, beide spelen zich af op verschillende gebieden waartussen raakvlakken zijn. De werkelijkheid is nu eenmaal niet louter stoffelijk van aard, maar heeft ook geestelijke aspecten. Hoewel je zaken als liefde, schoonheid en geluk niet met wetenschappelijke apparatuur kunt meten, kun je ze wel degelijk als werkelijkheden ervaren. Als je dat buitensluit en je beperkt tot wat je natuurwetenschappelijk meten kunt, loop je het gevaar te vervallen in verabsolutering van het materiële en daarmee in een atheïstisch geloof.

Je diepste overtuiging kan religieus of materialistisch zijn, maar de wetenschap moet haar vraagstelling reduceren tot hapklare brokjes voor haar causale onderzoek. Dat levert feitelijke onderzoeksresultaten op, die uiteindelijk naar de totale werkelijkheid toe geïnterpreteerd moeten worden. En juist bij die interpretatie gaat de onderliggende overtuiging een rol spelen. Van het materialisme uit wordt dan alles aan het toeval toegeschreven, maar van de oudheid af is ook al van een goddelijke hand in de natuur uitgegaan, ‘die de kosmos coördineert en samenhoudt…en toch zelf onzichtbaar is’, zoals Socrates volgens Xenophon gezegd heeft. Dat gaat dus veel dieper en verder dan een ‘god van de gaten’, die zich zou moeten terugtrekken naarmate de wetenschap vordert in het vullen van de gaten in onze kennis. In wezen gaat het om een buitenwetenschappelijke geloofskeuze tussen toeval of schepping, tussen zinloosheid of plan. En juist omdat die keuze zelf geen wetenschappelijke is, is er geen reden voor een overheersing van het materialistisch atheïsme. Ik kom daar nog op terug. Overigens schrijf ik dit als bioloog, voor wie zijn christelijk geloof van steeds groter belang is geworden, zowel in zijn dagelijks leven als in zijn beschouwing van de natuur.

In het onderstaande behandel ik hoe de natuurwetenschap, in het bijzonder de biologie, op grenzen in haar causale verklaringen is gestuit en wat dat kan betekenen voor ons begrijpen van het ontstaan en de ontwikkeling van het leven op aarde.

NATUURWETTEN

Of je nu wel of niet gelooft in een goddelijke Wetgever, er blijken in de natuur wetten te gelden, die algemeen geldig blijken. Van de gevonden natuurwetten zijn die van de thermodynamica de meest fundamentele, want zij beheersen zowel de levende als de levenloze natuur, in de gehele kosmos. Deze wetten gelden materie en energie, beide in hun verschillende vormen: de stof in vaste, vloeibare of gasfase, de energie als warmte, elektriciteit, kracht, enz.

De eerste hoofdwet van de thermodynamica stelt dat van alle energie en materie, die in verschillende vormen en in elkaar kunnen overgaan, de totale hoeveelheid onveranderlijk is. Als het begin van de gehele kosmos dus een oerknal (‘Big Bang’) geweest is, dan zou daarin alle materie en energie van het huidig heelal vervat moeten zijn geweest, iets wat buiten ons voorstellingsvermogen ligt: ‘Eerst was er niets en toen dat ontplofte was alles er’. Zoals wij evenmin kunnen bevatten, dat toen voor ons heelal de tijd begon. Op zich is deze wetenschappelijk ontwikkelde idee overigens wel degelijk in overeenstemming met een goddelijke schepping uit het niets en met een duidelijk begin, zoals in Genesis 1 beschreven. Maar wij stuiten hier al op een wetenschappelijk niet te overschrijden grens: het terrein van het natuurwetenschappelijk onderzoek betreft immers slechts het door tijd en ruimte beperkte gedeelte van de totale werkelijkheid.

De tweede hoofdwet van de thermodynamica leert dat in die totale hoeveelheid energie en materie in de loop der tijd de entropie, dat is de wanorde, onverbiddelijk toeneemt. Populair uitgedrukt: alles valt uit elkaar in simpeler en energie-armere eenheden. Als je niet door te eten materie en energie aan je lichaam toevoegt, ga je dood en vervolgens tot ontbinding over. De organische, levende natuur is rijk aan energie, vandaar dat wij onze energie voor een groot deel ontlenen aan de resten van vroeger leven, de fossiele brandstoffen. De evolutietheorie onderstelt dat in een oorspronkelijk anorganische ‘oersoep’, van minerale zuren, basen en zouten, vanzelf zulke energierijke organische moleculen zouden zijn ontstaan. Die hebben zich geleidelijk met elkaar verbonden, tot er iets ontstond dat zich door deling kon vermeerderen en leidde tot een primitief leven. Op de lange duur heeft dit oerleven zich ontwikkeld tot een stamboom van steeds hoger ontwikkelde organismen, uiteindelijk tot wat wij kennen als de gehele levende natuur van bacteriën, planten, dieren en de mens. Deze theorie van toenemende ordening, eerst door de chemische evolutie in de oersoep en daarna bij de biologische evolutie in de levende natuur, is strijdig met de tweede hoofdwet van de thermodynamica, tenzij er een gerichte invloed van buiten af bij betrokken is geweest.

Die buitenaardse invloed zou goddelijke scheppingskracht kunnen zijn, wat het enige alternatief lijkt voor een toevallige evolutie. Dat onttrekt zich uiteraard volstrekt aan natuurwetenschappelijke toetsing, dat is een kwestie van geloof. Is echter ook de aanname van toevallige evolutie niet een geloofszaak? We zullen zien.

HET ONTSTAAN VAN HET LEVEN

Het ontstaan van levensvormen uit levenloze materie is een oud probleem, dat al eeuwen lang is onderzocht en uiteindelijk door de Franse scheikundige en bacterioloog Louis Pasteur (1822-1895) op grond van uitvoerig onderzoek is verworpen. Pasteurisatie voorkomt dat melk bederft door het verhinderen van microbiële ontwikkeling, en in vuil wasgoed ontstaan niet vanzelf muizen. Maar ook theoretisch is, naar wat wij vandaag de dag weten van de moleculaire bouw van de levende materie, een zogenaamde ‘spontane generatie’ van leven door een chemische evolutie onwaarschijnlijk tot in de hoogste graad.

In de 19e eeuw was leven verbonden met ‘eiwit’, dat thans meer blijkt te zijn dan alleen maar een klompje wit slijm van een kippenei. Elke levende cel bevat duizenden verschillende eiwitten, die als enzymen de zeer vele chemische levensreacties uitvoeren of dienen als bouwmateriaal, voor transport of voor afweer. Alle eiwitten zijn opgebouwd uit verschillende combinaties van slechts twintig verschillende aminozuren, die alle linksdraaiend zijn; één rechtsdraaiend aminozuur zou de enzymactiviteit vernietigen. Bij de vorming van aminozuren in het laboratorium ontstaan altijd gelijke hoeveelheden links(L)- en rechtsdraaiende(D)-aminozuren, de zgn. ‘racemische mengsels’, zoals er in de wereld ook altijd evenveel linker- als rechterhanden zijn. De levende cel bevat evenwel speciale minifabriekjes die uitsluitend L-aminozuren produceren; buiten deze celorganellen, bijv. in een ‘oersoep’, kunnen niet uitsluitend linksdraaiende moleculen gevormd en opgehoopt worden.

De L-aminozuren worden onder wateronttrekking aan elkaar gekoppeld tot eiwitten in de volgorden, die de specifieke vorm en functie van elk eiwit bepalen. Die volgorden volgen uit de volgorden van de eenheden, waaruit bepaalde nucleïnezuren zijn opgebouwd. Alle nucleïnezuren bestaan uit ketens van ribose en wel van uitsluitend de rechtsdraaiende isomeer, L-ribose zou de functie verstoren. Ribonucleïnezuur (RNA) wordt gevormd door eiwitten in celorganellen, waarbij de volgorden van de RNA-eenheden, de nucleotiden, worden bepaald door de nucleotidevolgorden in het desoxyribonucleïnezuur (DNA). Dit DNA zelf wordt eveneens door eiwitactiviteit vermeerderd, er zijn tientallen enzymen betrokken bij het dupliceren van de ketens waaruit het DNA is opgebouwd. Die ketens bevatten slechts vier verschillende D-nucleotiden en de volgorde van telkens drie van deze eenheden vormt de codering van de gehele genetische informatie van het betreffende organisme, dat uit al die nucleïnezuur- en eiwitactiviteiten resulteert. In boekvorm uitgeschreven zou die informatie een enorme bibliotheek beslaan, maar elk van de miljoenen cellen in je lichaam bevat die volledige informatie, voornamelijk in de celkern.

Eigenlijk is elke cel in je lichaam een miniatuurstadje met, behalve zo’n bibliotheek en eiwit- en nucleïnezuurfabriekjes, ook energiecentrales, industrieterreinen voor voedselverwerking, productie en opslag van materialen, met transportwegen en met membranen als muren om door specifieke poorten allerlei moleculen door te laten of juist tegen te houden. Zo is bijv. de toegangspoort van het kernmembraan opgebouwd uit ongeveer 450 eiwitten, van 30 verschillende typen, die samen een structuur vormen die aan bepaalde aminozuurvolgorden in de voorbijkomende, elders in de cel gevormde, eiwitten selectief de voor de kern benodigde enzymeiwitten herkent en slechts deze doorlaat. Aldus geven deze poorten in de verschillende organelmembranen ons een indruk van het grote wonder van de complexiteit en de diversiteit in de moleculaire architectuur van de levende cel. Bovendien is elke cel ook nog gespecialiseerd in de vorm en functie van het weefsel of orgaan, waartoe hij behoort, bijv. als huid-, spier-, lever- of zenuwcel, bij planten als bladmoescel, zeefvat of stuifmeelkorrel.

Je weet dit alles wel van school. Maar heb je wel eens een stadje of zelfs maar een fabriekje spontaan zien ontstaan? Hoe groot is de kans dat, als je een hoop schroot met wat rubber, plastic en glas aan weer en wind en bliksems blootstelt, je een vliegtuig ziet ontstaan dat met passagiers en al de lucht in kan? Of is er toch een team knappe ingenieurs nodig voor het ontwerpen van zo’n vliegtuig? Als je onbevangen kijkt naar dit verhaal van genetisch gereguleerde enzymsynthese en celbouw, kun je dan om een uiterst intelligent Ontwerper heen? Daar komen we nog uitvoerig op terug. De kans op het toevallig ontstaan van een klein eiwitje is berekend op 1:10325 , terwijl het gehele universum ‘slechts’ 1080 atomaire deeltjes bevat. Uiteraard wordt de kans op het toevallig ontstaan van een complete levende cel in een ‘oersoep’ nog veel lager ingeschat. De befaamde engelse astronoom en wiskundige Sir Fred Hoyle (1915-2001) berekende in 1981 dat de kans op het door chemische evolutie ontstaan van alleen al de eiwitten van de simpele, eencellige amoebe, afgezien van alle andere organische componenten die nodig zijn voor het leven van die cel, omstreeks 1:1040.000 moet zijn! Sir Fred bestempelde daarom de idee van spontane generatie van leven in een oersoep als ‘evidently nonsense of a high order’.

Er zijn dan ook talrijke problemen. We zagen al dat de vorming van de organische eenheden, om te beginnen aminozuren en nucleotiden, energie vereist, terwijl zuurstof en ultraviolette straling zeer schadelijk blijken. Toch heeft men door elektrische ontladingen onder sterk reducerende condities uit anorganische stoffen wel enkele (racemische) aminozuren kunnen maken. Alleen de linksdraaiende monomeren moeten dan geïsoleerd en gepolymeriseerd worden tot eiwitketens. Die polymerisatie gebeurt onder uittreding van water, maar in een waterrijke ‘oersoep’ ligt het evenwicht van zulke reacties uiteraard geheel bij de hydrolyse i.p.v. de synthese. Daarom zou die polymerisatie alleen mogelijk zijn bij een zeer sterke locale ophoping van die monomeren, bijv. door binding aan kleideeltjes. Als zulke kleideeltjes zich zouden bevinden bij vulkanische bronnen in de diepzee, de ‘black smokers’, onder hoge temperatuur en druk, maar zonder beschadigende zuurstof en ultraviolet, zou daar wellicht enige polymerisatie kunnen optreden. Echter, onder zulke omstandigheden racemiseren aminozuren spontaan, zodat de specifieke voorwaarde voor de eiwitsynthese bij voorbaat al verdwenen is.

En vervolgens komt het probleem: de verschillende soorten ketens hebben elkaar wederzijds nodig voor hun vorming. De eiwitketens behoeven nucleïnezuurketens voor hun codering, maar die nucleïnezuurketens moeten op hun beurt enzymatisch, dus door eiwitketens, gevormd worden. Het is een kip-en-ei probleem: wat zou er eerst geweest moeten zijn: eiwit, nucleïnezuur of allebei? Alleen sommige RNA-moleculen bevatten zowel codering als enige enzymatische activiteit, zodat wel een ‘RNA-wereld’ is ondersteld, die aan de DNA- en eiwitwereld zou zijn voorafgegaan. Maar de vorming uit anorganische moleculen van de bouwsteen van RNA, ribose, is nooit aangetoond, laat staan de vorming en ophoping van de specifieke D-isomeer, hetzelfde probleem als bij de abiotische vorming van de L-aminozuren. Bovendien bestaat RNA, evenals DNA, uitsluitend uit 3’-naar-5’ verbonden monomeren, zonder enig optreden van 2’-naar-5’ of 5’-naar-5’ bindingen, wat zonder enzymwerking niet te begrijpen is. Dat alles sluit ook een spontaan ontstaan van een ‘RNA-wereld’ uit.

Tenslotte is de verdere structurering van de verschillende polymeren tot functionele eenheden binnen de membranen van een cel, die volledig kan stofwisselen, nog een lang pad vol onoverzienbare voetangels en klemmen. En daarbij gaat het dan nog niet alleen om één enkele ontwikkelde cel, maar die moet zich ook nog door deling kunnen vermenigvuldigen. Zo zijn dan zowel de diepzeehypothese als de RNA-wereld nog irreëel ver verwijderd van ook maar de eenvoudigste bacterie, laat staan van een leeuw of zelfs van een leeuwerikje.

Om toch aan het toevallig voorkomen van leven op aarde te kunnen vasthouden, is als alternatief wel geopperd dat het leven vanuit de ruimte de aarde zou hebben bereikt. De Nobelprijswinnaar S. A. Arrhenius (1859-1927) veronderstelde al in 1884 dat leven overal in het heelal aanwezig zou zijn, de ‘panspermia’-theorie. Ook Hoyle, een eeuw later, dacht, gezien de door hem berekende onwaarschijnlijkheid van spontaan ontstaan leven, aan een mogelijk buitenaardse oorsprong van het leven. Maar zo’n idee is uiteraard niet meer dan slechts een verplaatsing van het onopgelost probleem van het bij toeval ontstaan van het leven.

De conclusie moet zijn, dat toevallige, blinde evolutie ontoereikend is om het ontstaan van het leven te verklaren. Een recent benoemd hoogleraar in de organische scheikunde verklaarde dan ook in de rede waarmee hij zijn ambt aanvaardde, dat ’de wolkenkrabber van de evolutietheorie niet op een degelijk fundament staat, terwijl de begane grond nog onbegaanbaar is: je kunt er momenteel als wetenschapper niet fatsoenlijk binnen komen.’

Zie de huisregels welk commentaar wordt opgenomen!

Mede mogelijk dankzij