Categorie: Onderwijsmateriaal

Vooral in de negentiende eeuw hebben diverse historici het conflictmodel gehanteerd. De ontwikkeling van de natuurwetenschap is dan een voortdurende strijd van de vrije rede tegen religieuze vooroordelen, waarbij de religie na elke veldslag een stukje terrein moet prijsgeven. Beruchte voorbeelden van een dergelijke geschiedbeschouwing zijn de History of the Conflict between Religion and Science (1875, reprint 1970; Nederlandse bewerking: Geschiedenis van de worsteling tussen godsdienst en wetenschap, 1877, 2e druk 1887) van de chemicus en fysioloog J.W. Draper (1811-1882) en A History of the Warfare of Science with Theology in Christendom (2 dln., 1896, reprint 1960) van de historicus A.D. White (1832-1918).

Een van de vele thema’s die Draper en White aansnijden is de kwestie van de vorm van de aarde vóór het tijdvak van Columbus. Hun voorstelling van zaken is ongeveer deze: de oude Grieken wisten al dat de aarde bolvormig was, maar omdat de Bijbel een platte aarde leert, hebben vrijwel alle theologen van meet af aan deze gedachte verworpen, totdat ze sinds Columbus voor de feiten moesten buigen. Weliswaar erkent White dat de bolvorm in de Middeleeuwen geleidelijk steeds meer geaccepteerd werd, maar tegelijkertijd beweert hij dat de oude voorstelling van de hemel als bovenverdieping, de aarde als benedenverdieping en de hel als kelder in de tijd van Columbus nog steeds een serieuze belemmering vormde voor geografisch onderzoek:

“Menig stoutmoedig zeeman die voor piraten en stormen niet terugdeinsde, beefde bij de gedachte om met zijn schip in een van de openingen in de hel te tuimelen, die een algemeen geloof ergens in de Atlantische Oceaan lokaliseerde, op onbekende afstand van Europa. Deze angst onder zeelui was een van de voornaamste obstakels voor de grote reis van Columbus” (I,97).

Welnu, dit verhaal van White is een mythe. Geen ontwikkelde Europeaan geloofde anno 1492 in een platte aarde, al dan niet met gaten. Het doet hier niets ter zake dat de meeste eenvoudige mensen er mogelijk wèl in geloofden, zelfs nog lang nà 1492. Waar het hier om gaat is: wie beoordeelden het plan van Columbus om via het westen naar Oost-Azië (Indië) te varen? Dat waren uiteraard lieden die kennis van zaken hadden of anderszins tot de intellectuele elite behoorden. Als Columbus nog in 1490 nul op request krijgt van een door het Spaanse hof benoemde commissie die zijn plannen moest beoordelen, dan heeft dat niets te maken met een platte aarde, maar des te meer met de hoge eisen die Columbus stelde. Een belangrijk argument was bovendien dat een te lange afstand moest worden overbrugd. Wie bedenkt dat scheepvaart vanwege de vele risico’s in die tijd nog weinig meer was dan kustvaart, zal begrijpen dat de commissie een lange reis over volle zee veel te riskant vond om er geld in te steken.

Wie ook maar iets weet van de grote invloed van het Griekse gedachtengoed op de westerse cultuur, verbaast er zich geen moment over dat de bolvorm van de aarde voor de gemiddelde ontwikkelde Middeleeuwer de normaalste zaak van de wereld was. Reeds Pythagoras nam in de zesde eeuw voor Christus op wiskundig-metafysische gronden de bolvorm van de aarde aan. Hetzelfde geldt voor Plato (327-347/348 v.Chr.). De eerste die behalve metafysisch-kosmologische argumenten ook bewijsgronden aanvoerde die aan de waarneming ontleend zijn, was Aristoteles (384-322 v.Chr.). Sindsdien wordt de idee van de bolvorm van de aarde gemeengoed onder de Griekse denkers.

Aristoteles gaf ook als eerste een -te hoge- waarde voor de omtrek van de aarde, zonder overigens de herkomst ervan mee te delen. Bekend is de meting van de geograaf Eratosthenes (3e eeuw v.Chr.), die de omtrek van de aarde bepaalde op 252.000 stadiën, een waarde die vrij goed overeenkomt met de werkelijke waarde (ongeveer 40.000 km), aangenomen dat zijn stadie gelijk is aan 157,5 cm. In de eerste eeuw voor Christus stelde Posidonius de omtrek van de aarde op 180.000 stadiën, een kwart te klein dus, al is het niet onmogelijk dat de door Posidonius gebruikte stadie groter is dan die van Eratosthenes. De bekende astronoom en geograaf Claudius Ptolemeüs (2e eeuw na Chr.) nam de waarde van Posidonius over in zijn Geopgraphia.

De meeste kerkvaders accepteerden de bolvorm van de aarde, grootgebracht als ze waren met de Griekse denkwereld, al vonden verschillende van hen de kwestie van de vorm van de aarde volmaakt onbelangrijk. De twee voornaamste aanhangers van een platte aarde waren de kerkvader Lactantius (240-320) en de kosmograaf Cosmas Indicopleustes, die in de zesde eeuw leefde, toen veel van de klassieke erfenis terra incognita geworden was ten gevolge van de val van het westromeinse rijk in de eeuw daarvoor. Voor de bekende filosoof Beda Venerabilis (672/3-735) was de bolvorm geen enkel probleem.

In de twaalfde eeuw werden, naast vele andere werken uit de Oudheid, ook Aristoteles’ Physica en De Caelo (Over de hemel) bekend. Hierin beschrijft de Griekse filosoof zijn wereldbeeld, waarin een bolvormige aarde zich in het centrum van de eveneens bolvormige kosmos bevindt. Vooral dank zij de inspanningen van Thomas van Aquino (1225-1274) werd een gekerstende versie van de aristotelische (natuur)filosofie in 1323 door de kerk gesanctioneerd. In alle latere Middeleeuwse astronomiehandboeken komen we dan ook de aristotelische kosmologie tegen, inclusief de bolvorm van de aarde.

In 1406 kwam er een Latijnse vertaling van Ptolemeüs’ Geographia gereed en in 1477 verscheen hiervan een uitgave, waarin de tekst werd toegelicht met kaarten van alle bewoonde gebieden, die volgens de voorschriften van de auteur van de aardbol op een plat vlak waren geprojecteerd. Anders dan bij de middeleeuwse geografen lag Afrika op de wereldkaart van Ptolemeüs ten dele ook onder de evenaar, terwijl dit werelddeel bovendien via onbekend land ten zuiden van de Indische Oceaan met Oost-Azië (Indië) verbonden was. Volgens de algemene opinie in Oudheid en Middeleeuwen bevond de bewoonde wereld zich op het noordelijk halfrond en besloeg zij een kwartmoot van de aardbol. Dank zij de ontdekkingen van Portugese zeevaarders, werd de vorm van Afrika geleidelijk beter bekend en bleek tevens dat er van een verbinding met Oost-Azië geen sprake was. In 1492, het jaar dat Columbus zijn eerste reis maakte, vervaardigde Martin Behaim (1459-1507) op basis van de te kleine omtrek van Ptolemeüs (30.000 km) een globe, waarop alle toen bekende gegevens verwerkt waren.

Voordat Columbus zijn tocht naar het westen ondernam, bestudeerde hij talloze boeken uit Oudheid en Middeleeuwen, zowel werken op het gebied van astronomie en geografie als natuur- en reisbeschrijvingen, terwijl hem uiteraard ook de tekst in 4 Ezra 6:42 bekend was. Daarnaast was hij volledig op de hoogte met de ontdekkingen van zijn tijd. Op basis van de wirwar van hem ter beschikking staande gegevens, bepaalde hij de vaarroute van de Canarische eilanden tot aan Cipango (Japan) uiteindelijk op 2400 zeemijlen, terwijl de werkelijke afstand 10.000 mijl bedroeg. Met andere woorden, hij situeerde Japan ongeveer op de plaats waar in werkelijkheid de westindische eilanden liggen. Geen wonder dat de westelijke route naar Indië volgens hem de voorkeur verdiende boven de vaarweg om Afrika heen naar het oosten. Mede dank zij deze berekening wist Columbus de autoriteiten tenslotte zo ver te krijgen dat zij een expeditie uitrustten om via het westen naar Indië te varen.

Zoals ik al gezegd heb, stond de bolvorm van de aarde op geen enkele wijze ter discussie. Maar dan rijst natuurlijk de vraag: hoe is de wijdverbreide gedachte dat de middeleeuwers en ook de tijdgenoten van Columbus in een platte aarde geloofden dan eigenlijk ontstaan? Het betreft hier een bepaald facet van een algemene, anti-middeleeuwse houding, die al in de Renaissance ontstaan is, met als gevolg dat ‘middeleeuws’ nog altijd een gewild synoniem is voor ‘achterlijk, ouderwets en bekrompen’. Met name het anticlericale klimaat in Frankrijk na de Revolutie heeft ons beeld van de Middeleeuwen in hoge mate bepaald. Negentiende-eeuwse auteurs, zoals W. Irving die een weinig betrouwbare, romantische History of the Life and Voyages of Christopher Columbus (1828) schreef, A.J. Letronne die in 1834 een tendentieus artikel schreef over de kosmologische opvattingen van de kerkvaders en C.R. Beazly die Letronne op dit punt kritiekloos volgde, hebben de basis gelegd voor allerlei onjuiste ideeën over de opvattingen van kerkvaders en middeleeuwers, die door anderen kritiekloos werden overgenomen, inclusief de platte aarde.

Met name in de strijd rond Darwin verschafte dit aan de voorstanders van de evolutieleer een arsenaal van wapens om de tegenstanders belachelijk te maken. Daartoe hoefde men slechts het anti-evolutionisme en bijv. de platte aarde op één hoop te gooien onder het hoofd ‘religie contra wetenschap’. Dit is precies de methode die Draper en White in hun eerder genoemde werken toepasten. En met succes, want hun boeken zijn lange tijd de belangrijkste bronnen geweest (en voor sommigen zijn ze dat nog) voor de geschiedenis van de relatie tussen religie en wetenschap.

Ook al hebben serieuze historici zich inmiddels van de Draper-White-benadering gedistancieerd, toch lijkt het geloof in de platte aarde uit de tijd vóór Columbus nog lang niet uitgestorven. Je komt het telkens nog tegen. Het gebeurt regelmatig dat studenten verbaasd reageren, als ik de platte aarde van de middeleeuwers naar het rijk der fabelen verwijs. Maar daarmee zult u na het lezen van dit artikel geen moeite meer hebben…

(eerder verschenen in de Amsterdamse Boekengids). Naar aanleiding van:

Het maatschappelijk aanzien van wetenschapsbeoefenaren is de laatste decennia flink gedaald. Wetenschap, en dan vooral de natuurwetenschap, heeft een imago dat niet past bij de lifestyle waar de meeste jongeren naar streven. Je moet te hard werken voor te weinig geld en je carrièremogelijkheden zijn beperkt en onzeker.

De teruglopende belangstelling voor een loopbaan in de wetenschap leidt bij overheid en universiteiten tot een begrijpelijke reflex: meer doen aan voorlichting, of ‘wetenschaps- en techniekcommunicatie’ zoals professionals dat noemen. Want dat imagoprobleem moet het gevolg zijn van de oude stelregel dat onbekend onbemind maakt, dus als je beter ‘communiceert’ neemt de belangstelling wel weer toe. De ervaringen uit het verleden ondersteunen die redenering echter niet. Jarenlange investeringen in voorlichtingscampagnes ter bestrijding van ‘scientific illiteracy’ in de Anglo-Amerikaanse landen hebben een bedroevend resultaat opgeleverd; de wetenschappelijke geletterdheid is er niet door toegenomen. Bij ons is de Kies-Exactcampagne, die iets moest doen aan de gênante ondervertegenwoordiging van vrouwen in de wetenschap, op een mislukking uitgelopen. Zou voorlichting over de natuurwetenschappen dan wél werken en jongeren weer naar de onderzoeksinstituten lokken? In de Ster-reclame loopt momenteel een campagne om leraren voor het middelbaar onderwijs te werven, maar iedereen begrijpt dat die niets zal uithalen als er niet ook forse verbeteringen in de arbeidsvoorwaarden komen. Voor de universiteiten geldt hetzelfde: propaganda voor de wetenschap is niet genoeg zolang jongeren een bestaan als wetenschapper niet aantrekkelijk vinden. Om daar iets aan te veranderen zijn ook heel andere maatregelen nodig. De stelregel ‘onbekend maakt onbemind’ blijkt in dit geval trouwens niet eens op te gaan. Recente enquêtes laten zien dat een groot deel van de Nederlanders wel degelijk belangstelling heeft voor wetenschap, maar dit gegeven gaat kennelijk moeiteloos samen met een grote mate van wetenschappelijke ongeletterdheid en met een geringe belangstelling voor een wetenschappelijke loopbaan.

Het gaat hier kortom niet om een eenvoudig probleem met een eenvoudige oplossing. Dat er iets moet gebeuren is evident. We hebben goede onderzoekers nodig, en aangezien wetenschappelijke ontwikkelingen steeds dieper ingrijpen in het maatschappelijk bestel wordt participatie van de burger in besluitvormingsprocessen steeds belangrijker – want expertocratie en democratie verdragen elkaar niet. In Engeland heeft de laatste jaren een omslag in het denken over wetenschaps- en techniekcommunicatie plaatsgevonden. De nieuwe visie behelst dat er veel meer aandacht moet komen voor wetenschap als mensenwerk. Wetenschapsvoorlichting concentreerde zich vanouds op de resultaten van de wetenschap: de spectaculaire ontdekking of de ingenieuze uitvinding. Maar wat leert het publiek hierdoor over wetenschap als maatschappelijk fenomeen? De klassieke heldenverhalen over geniale geleerden boden meeslepende lectuur, maar wie heeft gestudeerd weet dat de werkelijkheid er heel anders uitziet. En dit laatste, wat er werkelijk omgaat in het wetenschapsbedrijf, moet centraal staan in wetenschapscommunicatie die de burger in de gelegenheid wil stellen zich een oordeel te vormen over wetenschappelijke ontwikkelingen. Kort gezegd: er moet niet alleen ‘kant-en-klare’ wetenschap worden gepresenteerd, maar vooral ook ‘wetenschap in de maak’. Het proces van wetenschappelijke kennisverwerving zélf, zoals dat door mensen van vlees en bloed met vallen en opstaan wordt voortgestuwd, moet in de schijnwerpers worden gezet. Alleen dan wordt duidelijk dat wetenschapsbeoefening een door en door sociale activiteit is waarbinnen de maatschappelijke invloeden en krachten werken die op álle menselijke bezigheden van invloed zijn. De burger krijgt dan ook een realistischer beeld van wat wetenschap wel en niet kan, en is beter in staat zijn standpunt over ontwikkelingen die hem raken te bepalen. Last but not least biedt deze benadering ook volop mogelijkheden te laten zien hoe fascinerend onderzoek doen kan zijn.

In het onderwijs is deze nieuwe visie uitstekend toepasbaar, en daar kan men ook het best beginnen. Er is nog wel veel werk aan de winkel, want bijvoorbeeld het nieuwe vak ANW, dat zich expliciet ten doel stelt de leerlingen te laten zien hoe wetenschap werkt, schiet in dit opzicht vooralsnog tekort. Toegegeven, bruikbare en goed toegankelijke literatuur – ook voor de leraren, want ook zij moeten in feite nog worden opgeleid – is maar mondjesmaat voorhanden. Een paar mooie en bruikbare case-studies zijn wel bijeengebracht in de Golem-boeken die de wetenschapsonderzoekers Collins en Pinch voor een breed publiek hebben geschreven.

Twee nieuwe Nederlandse publieksboeken over wetenschap en techniek begeven zich niet of nauwelijks op dit nieuwe terrein maar volgen de eerbiedwaardige, al in de achttiende eeuw opgekomen traditie van de wetenschapspopularisering. Het ene boek, geschreven naar aanleiding van het tweehonderdjarig bestaan van het Groningse Natuurkundig Gezelschap, volgt de traditie zelfs met zoveel woorden: men wil een vervolg geven aan het ‘verhalen vertellen’ over wetenschap waarmee de oprichters van het Groningse genootschap zijn begonnen. Die verhalen betreffen in dit geval de ontwikkeling van de levens- en natuurwetenschappen in de afgelopen twee eeuwen. Het tweede boek, een uitgave van KNAW en KNCV naar aanleiding van het eeuwfeest van de toekenning van de Nobelprijs aan Van ’t Hoff, is een moderne variant op het ‘helden der wetenschap’ genre. Het concentreert zich op ‘ontdekkingen en uitvindingen’ van Nederlandse chemici in de twintigste eeuw, compleet met tributen aan grote leermeesters, vermelding van patenten, (ten onrechte gemiste) Nobelprijzen etc.

Een aantal auteurs van het Groningse werk heeft zijn sporen in het historisch onderzoek verdiend, en dat is te merken. De verhalen die zij vertellen getuigen van oog voor de bredere historische context. Het chemieboek is presentistischer en wil, al worden mislukkingen niet verzwegen, vooral de successen van de chemie laten zien. Dat wetenschap ook maatschappelijke problemen kan opleveren komt in beide boeken aan de orde, maar de chemici presenteren dan toch snel een ‘technological fix’: als de scheikunde een probleem heeft veroorzaakt kan méér scheikunde dat oplossen. Dat in de wetenschap vaak een lange weg ligt tussen idee en succesvolle toepassing, wordt ook in beide boeken onder ogen gezien, maar alleen in het Groningse boek zijn hier en daar moderne inzichten verwerkt over hoe dat proces dan wel verloopt.

Het proces van wetenschappelijke kennisverwerving zelf is in geen van beide boeken centraal gesteld. Dat is jammer, maar natuurlijk geen reden voor een negatieve waardering. Kosten noch moeite zijn gespaard de boeken aantrekkelijk te maken. Over het geheel genomen is de leesbaarheid uitstekend en het publiek dat dit soort boeken koopt wordt naar mijn idee op het juiste niveau toegesproken. Je moet wel aardig wat van scheikunde weten om de chemici te kunnen volgen, maar dat is niet zo’n probleem omdat het boek toch vooral geïnteresseerden in de scheikunde zal aanspreken.

Met dit laatste zijn we terug bij het probleem van het genre. De vraag is of je met dit soort boeken wel een echt ‘breed’ publiek kunt bereiken, zoals het Groningse genootschap wil, en of je jonge mensen ermee voor het vak kunt winnen, zoals de chemici hopen. De ervaring leert dat je de wetenschappelijke geletterdheid er niet mee vergroot en dat het toch vooral preken voor eigen parochie blijft; ook de jongeren die je bereikt zijn meestal al in wetenschap geïnteresseerd. Het imagoprobleem van de wetenschap onder de grote meerderheid van de jongeren los je op deze manier niet op.

De boeken kunnen ongetwijfeld in het onderwijs een rol spelen. Ze lijken me uitstekend geschikt als bronnenmateriaal voor bijvoorbeeld ANW-projecten. Maar wat dat onderwijs eigenlijk moet nastreven, namelijk de leerlingen een idee geven hoe wetenschap werkt, daarvoor is toch een andere opzet nodig dan in deze boeken is gevolgd. Het zou mooi zijn als de ruime middelen die Nederlandse chemiegiganten in Chemie achter de dijken hebben gestoken ook beschikbaar kwamen voor een boek waarin ‘wetenschap-in-de-maak’ centraal staat. Wie weet zou zo’n boek zelfs een beetje kunnen bijdragen aan de verbetering van het weinig opwindende en wereldvreemde imago van de wetenschapsbeoefenaar, want alleen bij zo’n aanpak valt het volle licht op wetenschapsbeoefening als mensenwerk, als onlosmakelijk onderdeel van onze cultuur.

(eerder verschenen in de Amsterdamse Boekengids)

Binnenkort zal het mogelijk zijn ‘to pull a CD out of one’s pocket and say, “Here is a human being; it’s me!”’ Aldus moleculair bioloog en Nobelprijswinnaar Walter Gilbert in 1990. Tien jaar later is de DNA-cd van een klein groepje mensen bijna klaar, maar het idee dat hun gedigitaliseerde genoom je vertelt wie die mensen ‘zijn’ is daarmee geen werkelijkheid geworden. Je zou dan immers minimaal ook moeten weten wat hun DNA dóet. En vergeleken met het onderzoek dat daar nog voor nodig is, was het werk aan het Human Genome Project een peulenschil. Het recente nieuws dat wij veel minder genen hebben dan altijd gedacht onderstreept alleen maar dat de chromosomen geen kant en klare blauwdruk van een individu bevatten. Het DNA levert een basispakket van gereedschap en bouwmateriaal. Hoe je daarmee een organisme bouwt, dat staat niet op de DNA-cd.

In 1900 werden de erfelijkheidswetten van Mendel herontdekt. Na een eeuw genetisch onderzoek breekt nu een nieuwe fase aan. De chemische samenstelling van het menselijk DNA is bijna ontrafeld. De vraag wordt nu hoe dat DNA bijdraagt aan de embryologische ontwikkeling en aan de regulatie van levensprocessen, bij gezondheid en ziekte. Een moment om terug te kijken, vinden wetenschapshistorici. Het wordt een spannende eeuw, niet alleen voor de levenswetenschappen, maar ook voor de samenleving die met de resultaten wordt geconfronteerd. Bezinning op de huidige stand van zaken is zeker geen overbodige luxe.

Dat er alleen al wetenschappelijk gesproken veel stof tot nadenken is, laten de recente boeken van twee vooraanstaande biologiehistorici zien. Ze verschillen totaal van opzet en inhoud, wat ze moeilijk vergelijkbaar maakt, maar onbedoeld zijn ze wel verrassend complementair. Who wrote the book of life? van de vorig jaar overleden Lily Kay concentreert zich op de geschiedenis van de afgelopen vijftig jaar. The century of the gene van Evelyn Fox Keller maakt de balans op van een eeuw genetica en doet een oproep tot koerswijziging. Kellers beknopte betoog richt zich op een breder publiek dan Kay’s specialistische monografie. Maar Keller heeft ook specialisten iets te bieden en Kay’s jargon hoeft de geïnteresseerde leek niet af te schrikken.

Waar het Lily Kay in haar boek om gaat is de vraag waar de metafoor van het DNA als een geheimschrift of een taal vandaan komt – wij hebben het immers over ‘de genetische code’ en over het genoom als het ‘boek van het leven’. Het gaat hier niet enkel om metaforen voor populair gebruik, stelt Kay. Verwijzingen naar taal, naar cryptografie en naar begrippen uit de informatietheorie en de cybernetica zijn ook voor genetici onlosmakelijk verbonden met het beeld dat zij zich van het DNA hebben gevormd. De geneticus ziet het DNA als een ‘programma’ met ‘instructies’ voor de ontwikkeling van het organisme. De instructies worden na ‘transcriptie’ via ‘messenger-RNA’ van de celkern naar het celplasma ‘gezonden’. Daar worden ze ‘gelezen’ en ‘vertaald’ in een keten van aminozuren. Het DNA zelf is een ‘alfabet’ met vier ‘letters’ (de nucleotidenbasen, kort weergegeven als A, T, C en G). Die letters ‘coderen’ voor de ‘woorden’ (aminozuren) waaruit de eiwit-‘tekst’ is opgebouwd. Enzovoort.

Er zijn theoretici geweest die de taal- en informatie-analogie zo letterlijk namen dat ze naar ontologische overeenkomsten gingen zoeken tussen het DNA als ‘taal van het leven’ en de menselijke taal. Zo bijvoorbeeld de vermaarde linguïst Roman Jakobson. Hij was ervan overtuigd dat genetici en linguïsten in essentie hetzelfde fenomeen bestudeerden. In de ‘oertaal’ van het DNA zag Jakobson de oorzakelijke basis voor het communicatievermogen dat ons menselijk maakt. De ongerijmdheid van een prediscursieve taal, een taal zonder schrijvers en sprekers, deerde hem kennelijk niet.

Jakobson was een buitenstaander in de genetica, en het waren in eerste instantie ook buitenstaanders die taal- en informatiemetaforen voor erfelijkheidsprocessen gingen gebruiken.Tot in de jaren dertig van de vorige eeuw tref je dergelijke analogieën in de biologische literatuur niet aan. Toen spraken genetici nog over de chromosomen als de zetel van de ‘specifieke organisatie’ die elke levensvorm kenmerkte. De vervanging van het organisatieconcept door (in gecodeerde taal vervatte) ‘informatie’ vond plaats tijdens de koude oorlog, tegen de achtergrond van Vannevar Bush’ technocratische wereldvisie die de welvaart en veiligheid van de Verenigde Staten koppelde aan vooruitgang in de wetenschap. Grote delen van het Amerikaanse wetenschappelijk onderzoek stonden in dienst of onder toezicht van het defensieapparaat. De steun voor biologisch en medisch onderzoek, eerder vooral het terrein van de Rockefeller Foundation, kwam in de jaren vijftig voor een substantieel deel van de Atomic Energy Commission en het departement van defensie. Binnen deze in elkaar overlopende militaire en wetenschappelijke sferen kwam het idee op van een informatietheoretische benadering van de genetica. Van belang in dit verband was vooral het werk van de wiskundigen Norbert Wiener, Claude Shannon en John von Neumann. Met steun van defensie deden zij onderzoek waarin vragen rond controle, informatie en communicatie centraal stonden. In concreto valt hierbij te denken aan bijvoorbeeld crypto-analyse van geheimschrift en het ontwerpen van geleide wapensystemen. Wieners werk resulteerde in 1948 in zijn cybernetica, Shannon ontwierp in dezelfde tijd zijn mathematische communicatietheorie, en Von Neumanns werk was cruciaal voor de ontwikkeling van de computer.

Het was de fysicus en handelsreiziger in wetenschappelijke ideeën George Gamow die de nieuwe informatietheoretische inzichten de biologie binnenbracht. Als adviseur van de grote Amerikaanse defensielaboratoria en als goede vriend van Max Delbrück (de pionier van de bacteriofaag-genetica) was Gamow met beide terreinen vertrouwd. Hij formuleerde als eerste het probleem van de ‘genetische code’. Het grote onopgeloste raadsel van de biologie in de jaren 1950 was het werkingsmechanisme van DNA, dus hoe de genen ervoor zorgen dat het organisme de eiwitten aanmaakt die nodig zijn voor groei en levensverrichtingen. Volgens Gamow was dit een informatietheoretisch vraagstuk. Het DNA was een code die met crypto-analytische methoden te kraken viel. De structuur van het DNA was in 1953 door Watson en Crick opgehelderd, en ook waren de twintig verschillende aminozuren bekend van de eiwitten waarvoor het DNA codeerde. De opdracht was dus te achterhalen hoe de instructies tot het maken van eiwitten in het DNA versleuteld waren. Gamow zette zich aan dit decodeerwerk met een informele groep van twintig wiskundigen en natuurwetenschappers. Ze noemden zich de RNA Tie Club: elk lid had een das en dasspeld met de aanduiding van een aminozuur erop.

De eerste klap van de denktank was meteen raak. Men bedacht dat de vier verschillende nucleotiden van het DNA in drietallen gegroepeerd moesten zijn om een unieke instructie voor elk van de twintig aminozuren mogelijk te maken (tweetallen gaven maar 16 mogelijkheden; tripletten gaven er 64, dus meer dan genoeg). Maar deze eerste goede stap was eigenlijk meteen ook de laatste. De club slaagde er niet in de code te kraken, dat wil zeggen voor elk van de aminozuren een nucleotidentriplet te bedenken op zo’n manier dat de DNA-code spoorde met wat er over de aminozuursamenstelling van eiwitten bekend was. Waarom niet? Hier komen we bij de crux van Kay’s geschiedenis: DNA is geen taal, geen geheimschrift, zelfs geen code in strikt cryptografische zin, en het laat zich dan ook niet crypto-analytisch decoderen. De onderzoekers werden door hun eigen metaforen om de tuin geleid.

Crypto-analyse is gebaseerd op het gegeven dat de letters van een taal niet random over de woorden verdeeld zijn. Er zijn restricties wat betreft de ‘buren’ van elke letter – de opeenvolging qu komt bijvoorbeeld veel voor, ql niet. Gamow en de zijnen dachten dat voor het DNA, opgevat als taal, ook zoiets gold. Komma’s of punten leken te ontbreken in de nucleotidensequentie, dus namen ze aan dat de veronderstelde tripletten op de een of andere manier overlapten. In het simpelste geval: in een DNA-nucleotidensequentie als ATCGTG is ATC het eerste triplet, TCG het tweede, CGT het derde enzovoort. De tripletten voor opeenvolgende aminozuren in een eiwit overlappen dus op twee plaatsen en dit betekent dat er beperkingen zijn ten aanzien van de buren die elk aminozuur in een eiwit kan hebben: zo zijn er in het gegeven voorbeeld voor elk volgend aminozuur slechts vier mogelijkheden. Crypto-analyse kan zulke restricties opsporen. Op basis van dit principe en met hulp van de MANIAC computer in Los Alamos probeerden de leden van de RNA Tie Club allerlei ingenieuze modellen van overlappende codes uit, maar de empirische gegevens lieten hen in de steek. De indertijd langzaam ter beschikking komende gegevens over de werkelijke aminozuurvolgorde van eiwitten lieten steevast alleen random volgordes van de aminozuren zien. Dus moest men het idee van restricties en daarmee van overlappende codes laten varen – en dus ook de hoop dat crypto-analyse de code zou kunnen breken.

Maar metaforen zijn sterker dan empirische gegevens. Ondanks het falen van de crypto-analyse beklijfde de metafoor van het DNA als een geheimtaal die gedecodeerd moest worden. Hoewel het begrip ‘informatie’ in de informatietheorie niets met semantiek, met betekenis te maken heeft, sprak al gauw iedereen van het DNA als drager van betekenisvolle informatie. Wat meer is: de import van informatietheoretisch en cybernetisch jargon bleek uiteindelijk toch cruciaal voor het ophelderen van de relaties tussen DNA en eiwit, zo betoogt Kay. Ze laat dat onder meer zien aan de hand van het onderzoek naar de enzymatische ‘regulatie’ van de eiwitsynthese door Jacob en Monod in het Parijse Pasteurinstituut. Geïnspireerd door cybernetische controle- en communicatiemetaforen gingen zij op zoek naar de mechanismen die, ondanks het ogenschijnlijk ontbreken van punten en komma’s in de nucleotidencode, een ‘geprogrammeerde’ aanmaak van eiwitten waarborgden. Ze spraken zelf van een Cybernétique Enzymatique.

Meer nog blijkt het belang van de metaforen uit het biochemische werk van Nirenberg en Matthaei in de VS, dat de beslissende doorbraak in het decoderingsvraagstuk betekende. Het waren biochemici, volgens Kay, die in tegenstelling tot theoretici als Gamow de technieken in handen hadden om de code te kraken. Zij hielden zich aanvankelijk meer met chemische dan met genetische vragen rond de eiwitsynthese bezig. Totdat Nirenberg en Matthaei zich als eersten openstelden voor metaforen als informatie-overdracht, boodschappers (messenger-RNA) en eiwitcodering. Hun werk was technisch een hoogstandje, maar het basisidee was simpel voor wie in termen van informatie-overdracht denkt: breng ketens van heel eenvoudige, bekende nucleotidensequenties (zoals AAA of GGG) experimenteel samen met de twintig aminozuren en kijk welk eiwit zich vormt.

Het succes van de moleculaire biologie heeft de taal- en informatiemetaforen alleen maar populairder gemaakt. In de propaganda voor het Human Genome Project zijn het slogans geworden: het project zou het geheimschrift van het leven ontraadselen, de essentie van een individu op schijf weten vast te leggen. Op dit punt begint het boek van Evelyn Fox Keller. Het keert zich tegen de volgens haar eenzijdige, DNA-gedomineerde visie op de ontwikkeling en de specificiteit van levende wezens. Ook Keller wijst op de wankele status van metaforen als ‘het genetisch programma’ waarmee die visie wordt onderbouwd. Waar Kay hun kracht in de praktijk van het experimentele onderzoek laat zien, benadrukt Keller de vertekening waartoe ze hebben geleid. Het is tijd voor een nieuwe kijk op het organisme, vindt zij, en het is juist het moleculair-biologische onderzoek van de laatste jaren dat daar aanleiding toe geeft. De uiterste consequentie van die nieuwe kijk zou zijn dat we een alternatieve onderzoeksaanpak en terminologie moeten ontwikkelen.

Kip of Ei

De noodzaak tot koerswijziging leidt Fox Keller af uit een lange reeks van recente bevindingen. Ik noem er enkele. Het DNA bevat de erfelijke instructies voor de vorming van het organisme en wordt daarom algemeen als primair gezien: autonoom replicatievermogen staat aan het begin van het leven. Hier staat tegenover dat het DNA enzymen nodig heeft voor zijn eigen replicatie en dat er in de cel een ingewikkeld reparatie- en correctieapparaat werkzaam is dat ervoor zorgt dat het aantal replicatiefouten beperkt blijft. Verder wordt bij het ‘aflezen’ van een nucleotidensequentie stukken materiaal meegenomen die niet tot de code voor het bedoelde eiwit behoren, de zogenoemde intronen. Pas na de transcriptie zorgt de cel ervoor dat deze intronen door middel van enzymen worden ‘weggeredigeerd’. Dit redigeren kan op verschillende manieren gebeuren, zodat er afhankelijk van de behoefte van de cel verschillende transcripten ontstaan die voor verschillende eiwitten coderen. Een eiwit kan ook uit transcripten van sequenties uit verschillende locaties worden samengesteld. Het redactieproces kan zelfs zo ver gaan dat er een eiwit wordt aangemaakt dat niet meer met enige oorspronkelijke nucleotidensequentie overeenkomt. Een eerste conclusie die dit oplevert is dat het genbegrip zoals dat in de klassieke genetica werd gehanteerd veel te simplistisch was. De oude regel ‘één gen – één eiwit’ is onhoudbaar (al gaat het af en toe wel op). Een wél sluitende definitie blijkt steeds moeilijker te geven. Het genbegrip heeft zijn bruikbaarheid strikt genomen overleefd.

Er is meer. DNA is de bron van variatie, die volgens het klassieke beeld alleen door puur toeval (mutatie) ontstaat. Maar de cel blijkt een zogenoemd SOS-mechanisme te bezitten dat mutaties genereert. Onder extreme omstandigheden schakelt dit mechanisme de reparatie van fouten uit en laat het alleen de replicatie doorgaan om zo het overleven van de cel veilig te stellen. Deze en vergelijkbare gegevens suggereren volgens sommige onderzoekers dat de cel niet alleen zijn stabiliteit maar ook zijn mutabiliteit kan reguleren. In elk geval is duidelijk, ook uit de eerdergenoemde voorbeelden, dat het DNA geen passieve instructiehandleiding is maar met de rest van de cel een dynamisch interacterend geheel vormt. (Het Keller nog onbekende nieuws dat de mens veel minder genen heeft dan verondersteld, is natuurlijk koren op haar molen: hoe minder genen, hoe meer werk voor de cel).

De afhankelijkheid van het DNA van de cel als geheel creëert volgens Keller zelfs een kip-ei probleem: valt het nog wel vol te houden dat het aardse leven ooit begonnen is met een replicatiemechanisme, zoals veel biologen denken? De vraag wat er eerst was, DNA of cel, kan volgens haar alleen maar beantwoord worden met: beide. Ze schaart zich hiermee achter een hypothese van de fysicus Freeman Dyson, die meent dat het leven is ontstaan door een symbiotische vereniging van twee onafhankelijk geëvolueerde elementen, een replicatiesysteem en een zelfregulerend metabolisch systeem.

Als deze hypothese zou kloppen, dan komt de metafoor van een ‘genetisch programma’ pas goed ter discussie te staan. Want wat is dat eigenlijk en waar bevindt het zich? Zijn de genen de bron van het programma of werkt het programma op de genen? Een aantal kernvragen van het tegenwoordige biomedisch onderzoek ligt op het terrein van de ontwikkelingsbiologie, en het zou volgens Keller onjuist zijn daarbij uitsluitend in termen van een genetisch programma te denken. Als voorbeeld geeft ze het vraagstuk van de opmerkelijke stabiliteit van de embryologische ontwikkeling: ondanks talloze mogelijkheden tot fouten en ondanks grote individuele verschillen in de details van het proces, is er aan het eind toch bijna altijd een functionerend individu. De analogie van een eenvoudige instructiehandleiding lijkt hier alweer tekort te schieten. Keller ziet wat analogieën betreft meer in een recente ontwikkeling in de computerwetenschappen. Daarbij verlangt men van steeds complexere netwerken niet meer dat ze in al hun subsystemen foutloos functioneren, maar wel dat die subsystemen op een wijze opereren die de functionaliteit van het netwerk als geheel nooit blokkeert.

Kellers hypothesen en analogieën prikkelen de verbeeldingskracht. Maar of de visie die ze propageert weerklank zal vinden? Ik moet het nog zien. Ontwikkelingsvraagstukken staan hoog op de agenda, dat is een feit. En niemand zal betwisten dat het recente onderzoek laat zien dat het functioneren van het DNA veel en veel ingewikkelder is dan de pioniers van de moleculaire biologie konden bevroeden. Alleen al de therapeutic gap maakt dat duidelijk: we kennen nu het menselijk genoom, maar we weten daarmee niet automatisch wat het allemaal doet en al helemaal niet hoe we DNA-gerelateerde aandoeningen kunnen genezen. Maar een nieuwe onderzoeksaanpak, zoals Keller voorstelt?

Zoals Lily Kay’s boek laat zien zijn we gekomen waar we zijn dankzij de karakterisering van het DNA als een code, een programma, een informatie- en communicatiesysteem. Dit zijn geen losse metaforen en analogieën, ze zijn de uitdrukking van het type vragen, de onderzoeksstrategieën en de experimentele systemen die ons begrip van het DNA hebben gevormd. Zoiets geldt ook voor het begrip gen: het mag problematisch zijn geworden, maar het is zo verbonden met onze visie op het organisme dat we vooralsnog niet zonder kunnen (wat ook Keller overigens erkent). De metaforen hebben hun nut tot nu toe steeds bewezen. Ontwikkelingsvraagstukken zijn inderdaad buitengewoon ingewikkeld, maar het heeft – in de woorden van John Maynard Smith – weinig zin een complex biologisch systeem dat je niet begrijpt te beschrijven in termen van een complex model dat je niet begrijpt. Eenvoudige metaforen – eenzijdig of niet – die openingen bieden voor een experimentele benadering zijn vruchtbaarder. Al in de eerste helft van de vorige eeuw protesteerden Duitse genetici tegen de exclusieve aandacht voor de chromosomen: om ontwikkelingsprocessen te begrijpen moest je naar de cel als geheel kijken. Maar de Duitse genetica bleef daardoor ver achter bij de Anglo-Amerikaanse. De op de hele cel gerichte benadering bleek moeizaam en nauwelijks productief.

Is de situatie inmiddels veranderd? De bezwaren die Keller tegen de ‘genocentrische’ benadering inbrengt zijn gebaseerd op resultaten van juist die benadering – eigenlijk gaat het dus om zelfcorrectie van het dominante model. Het lijkt er verder nog niet op dat deze invalshoek in de experimentele praktijk zijn mogelijkheden heeft uitgeput, ook niet op het terrein van ontwikkelingsvraagstukken. Denk alleen maar aan de zogenoemde knockout-experimenten, waarbij de genen van een organisme één voor één worden uitgeschakeld om te zien wat ze doen. Een volwaardig alternatief voor de genocentrische laboratoriumpraktijk is niet voorhanden.

Het genocentrisme behoort kortom tot de gangbare experimentele cultuur. Daar komt bij dat het met steeds meer, steeds grotere maatschappelijke belangen verbonden raakt. Er is meer voor nodig dan een alternatieve visie op het organisme om daar iets aan te veranderen. Wie weet hebben Fox Keller en Freeman Dyson wel gelijk, maar met alleen het gelijk aan je zijde kom je in de wetenschap niet zo ver.