George Church & Ed Regis
Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves
Basic Books , NYC, NY, 2012
We zijn in de 21ste eeuw geworden wie we zijn en gekomen waar we zijn door miljoenen jaren van evolutie. Dat we enorme hersenen hebben, die de bewoonde wereld hebben vormgegeven en dat we zo gezond zijn als we zijn, is allemaal te danken aan het feit dat de biologie, de leer van levende wezens, levensvormen en levenstekenen, wordt geregeerd door de wetten van de evolutie. De belangrijkste boodschap van het boek van George Chuch en Ed Regis, is dat dat langzaam is gegaan en dat de kennis van de mens nu door een barriere is gebroken waardoor we misschien die evolutie kunnen versnellen. De schrijvers laten er geen misverstand over bestaan dat de ideeen vooral van Frank Church afkomstig zijn en de makkelijk leesbare tekst van Ed Regis; ik zeg dit omdat de grootste ,meest ver-reikende concepten opgenoteerd zijn in de ik-vorm. Dat begint al bij de inleiding op pagina 12, waar staat geschreven: ‘….. Ik stel hierbij een biogenetische wet van mezelf voor: ” Technische constructie geeft evolutie opnieuw vorm”. ‘Ik ‘ lijkt duidelijk voor Church te staan in het boek en ‘wij ‘ voor wij allemaal.
De thesis van het boek vatten de schrijvers in hun inleiding aldus samen:
” Door menselijk vernuft en door gebruik te maken van de kennis van de natuurkunde en de scheikunde die is vergaard gedurende zes industriele revoluties, hebben we het vermogen gekregen om materie te manipuleren en te maken en door dat te doen hebben we de resultaten herontdekt en weten te bevatten van zes vergelijkbare revoluties, die gedurende miljarden jaren van biologische evolutie hebben plaatsgehad.”
Dat is op zijn minst een boute stelling. Kunnen we inderdaad de natuur en de toekomst van de mens naar onze hand zetten of is het allemaal hubris? En weten we inderdaad genoeg om ongestraft de biologie van zijn natuur en natuurlijkheid te ontdoen?
Het boek begint er mee om ‘leven ‘ te beschrijven en te definieren, en vervolgens de omstandigheden op aarde, die het makkelijker of moeilijker maken om te ‘leven” op aarde. Daarmee plaatst dit boek zich in een lange reeks boeken, die dit vraagstuk proberen op te lossen. De zoektocht naar wat leven precies is, begon in 1943 met de Trinity College, Dublin colleges van de natuurkundige Erwin Schrodinger, opgetekend in het invloedrijke boek: “Wat is leven? ” uitgegeven door Cambridge University Press in 1944. “Regenesis” als weergave van de ideeen van Church is een waardige opvolger van het boek van Schrodinger, dat biologie definitief een plaats verschafte op het terrein der natuurwetenschappen, dat tot dan toe werd beheersd door natuurkunde en scheikunde. Biologie werd door het boek van Schrodinger opnieuw uitgevonden als de leer van alles wat leeft. De jaren daarna werd biologie door het werk van wetenschappers als Richard Dawkins, Ernst Mayr, Alfred Romer, Edward O. Wilson, Richard Lewontin en Stephen Jay Gould en niet te vergeten het werk van James Watson en Francis Crick, de leer van het leven, dat geregeerd en vormgegeven wordt door DNA, genetica en de evolutieleer van Darwin. Het boek van Chuch en Regis voegt daar een belangrijke dimensie aan toe: de mogelijkheid om al die processen fundamenteel en blijvend te beinvloeden.
De visie van Church bestrijdt eerst de stelling dat de wereld op aarde bestaat uit een tweedeling tussen al wat leeft, van een bacterie tot een mens, en al wat niet leeft. In de ogen van Church is leven een glijdende schaal die loopt van geen leven, via bijna levend, net niet levend, net levend, een beetje levend en echt levend, kortom een eigenschap, die zich op een continue schaal laat afmeten en van het ene uiterste naar het andere loopt. Church ziet als veel recente denkers over dit onderwerp, leven als het ingewikkelste wat er op aarde te vinden is, maar meer dan dat: het is alles wat ingewikkeld is en alle tekenen vertoont zich te hebben vermenigvuldigd. Church noemt dit : ” replexity ” ( replicated complexity). Daarmee verdedigt Church de stelling dat het belangrijkste kenmerk van leven is dat het zich kan vermenigvuldigen en dat ook met regelmaat doet. Maar ook maakt hij duidelijk ,dat iets simpels dat zich kan vermeerderen, geen leven hoeft te zijn; immers het product van de vermenigvuldiging moet iets zo ingewikkelds zijn, dat een ieder van ons direct denkt: “dat kan geen mens maken of gemaakt hebben” . En daar zit dan meteen de paradox van het boek. Dat is exact het punt dat Church wil maken: we kunnen eindelijk leven maken of na-maken. En dat is echt nog steeds niet gelukt.
Er zijn vele wetenschappelijke en filosofische bezwaren gemaakt tegen ongeveer elke poging om leven te definieren. Church denkt die allemaal te kunnen omzeilen met de omschrijving van leven als, dat wat replexiteit ( vermenigvuldige ingewikkeldheid) als eigenschap heeft. Vuur kan zich verspreiden, maar is niet ingewikkeld als verschijningsvorm. Dit vraagt om een beschrijving van het begrip “ingewikkeld”. De kleinste vorm van leven, een cel, is net ingewikkeld genoeg om leven te worden genoemd, volgens Church en hij wijdt dan ook meer dan een hoofdstuk aan de cel. Je hebt twee soorten cellen, beide levend. De cel als alleenstaande eenheid van leven, zoals een bacterie en de cel als onderdeel van een nog complexer geheel zoals een orgaan in een lichaam. Hier zit opnieuw in de theorie van Chuch een tegenspraak, immers enerzijds ziet hij leven als een continuum, maar anderzijds wil hij wel de ondergrens helder markeren, zonder uit te leggen waarom een cel de kleinste vorm van leven is.
Darwin zelf tekende al een boom met takken en twijgjes als weerspiegeling of weergave van al wat leeft en door evolutie is ontstaan , of het nu is blijven bestaan of is afgestorven. Haeckel heeft de boom als weergave van hoe alle levensvormen samenhangen en onderdeel zijn van een enkele evolutionaire beweging, zijn definitieve plaats binnen de biologie gegeven.
De dit jaar gestorven Carl Woese was de eerste, die het oude concept van het bestaan van slechts twee levensvormen, de bacterieen en de eukaryoten aanvulde met een derde levensvorm : de oerbacterieen of archaea. Dit beeld van al wat leeft, is algemeen in de wetenschappelijke gemeenschap aanvaard.
Maar als Church met zijn theorie het juiste eind heeft, moeten er tussen vormen zijn: wezens die nog net niet leven of waarvan je kan of mag aannemen dat ze leven, maar waarvan dat moeilijk aan te tonen is.
Het lijkt erop dat recente ontdekkingen in de virologie, aanleiding geven om te denken dat Church het wel eens bij het rechte eind zou kunnen hebben. De meeste wetenschappers nemen aan dat virussen niet leven omdat ze een levende cel nodig hebben om zich te vermeerderen, hoe complex ze ook zijn. Ze hebben daarmee dan ook geen replexiteit. De ontdekking van megavirussen , die zo groot zijn als de kleinste bacterieen en soms nog groter, verandert het beeld van het echt “dood ” zijn van virussen ( met de aantekening dat de dood misschien alleen kan intreden als een wezen geleefd heeft). Vroeger werden virussen gedefinieerd als te klein om onder een gewone microscoop te kunnen zien en zo klein dat ze door een filter glipten , die bacterieen tegenhoudt. De reuze virussen soms meer DNA bacterieen, zijn zichtbaar onder een microscoop en worden door een bacteriefilter tegen gehouden. Ook zijn reuze virussen zelf geinfecteerd met virussen, die zich op hun beurt vermeerderen door van de genen van het reuze virus gebruik te maken. En die reuze virussen hebben allerlei genen, die we ook bij andere levensvormen vinden en die nooit zijn gevonden bij kleine virussen. De Franse onderzoeker Didier Raoult, de ontdekker van de eerste reuze virussen, heeft aanwijzingen gevonden dat de reuzevirussen evolutionair dichter bij onze cellen staan dan bij bacterieen en dat de reuze virussen genen hebben die even oud zijn als die bij hogere levensvormen. Raoult stelt voor deze megavirussen als vierde levensvorm te zien, een stelling die verre van algemeen aanvaard is, maar goed in het beeld van Church zou passen.
Het begrip “replexiteit” als definierend element van leven, spreekt in ieder geval mij erg aan. Het omzeilt waarom een muildier onomstotelijk leeft en een overleden of niet bewegend dier of mens zonder twijfel door een weldenkend mens als ‘ooit geleefd hebbend’ zal worden gekenschetst. Een kruising van een paard en een ezel, kan dan weliswaar zich niet voortplanten,- een onderdeel van veel definities van leven-, maar leeft ontegenzeggelijk. En beweging of bewegelijkheid als teken van leven, vraagt het begrip ‘replexiteit’ ook niet.
Het tweede deel van het boek wijden Church en Regis aan de rationaal om nieuw leven te willen maken en opvallend genoeg worstelen beide auteurs hier nog het meest mee. Ze voeren vele argumenten aan waarom je dat eigenlijk niet zou moeten willen en pogen die argumenten uit de weg te ruimen. Opvallend is, dat hun dat maar zeer beperkt lukt. En welke levensvormen we dan het eerst moeten maken en hoe we dat dan moeten aanpakken, blijft helemaal in het duister.
Church begint zijn verdediging van het plan om nieuw leven te scheppen, met de uitspraak dat eugenetica, de leer die tot sterilisaties in de Verenigde Staten leidde en in Nazi Duitland tot afgrijzelijke experimenten met en op mensen, van een onzinnige premise uitgaat. Hoe meer supermannen en vrouwen, hoe meer kans op uitsterving ervan, is de stelling van Church. Immers het verbeteren van een soort, als dat al mogelijk is, maakt die groep zo homogeen, dat ze daarmee extreem kwetsbaar wordt als individu en als groep voor allerlei gevaren van buitenaf. Church wil zo veel mogelijk diversiteit in levensvormen maken. Meer dan de natuur nu doet en vooral sneller en denkt daarmee het uitsterven van die levensvormen te verminderen. Dit is wel een heel hoog gegrepen doel, op een moment dat het maken van een levensvorm uit het niets nog in het geheel niet mogelijk is. Church wil de levende natuur zo divers mogelijk maken door ingreep van de mens. Maar zo vraag ik me af, waar moet je beginnen? Meer nieuwe bacterieen, algen, kwallen, die allerlei nuttige dingen doen? Nuttig voor de eigen groep of voor ons, mensen? En wie zegt, dat dat niet tot gevolg heeft, dat zeer goed aan de natuur aangepaste soorten dan uitsterven door verdringing door de nieuwe levensvormen? Het lijkt mij een onbegonnen en vrij nutteloze strijd. Er is tenslotte diversiteit genoeg, vanuit de abstracte visie, dat selectie van de fitsten uit een enorme poel van allerlei levende wezens het meest doeltreffend is. En dan nog duurt het honderden tot duizenden jaren.
Maar Church neemt de stelling in dat de evolutie van de mens versneld moet worden om te overleven en dat komt toch weer erg dicht bij eugenetica. Letterlijk zegt hij:
” Mijn buikgevoel (geenszins een bewijs) zegt me, dat, ondanks beperkingen van ruimte en tijd, wij mensen plotseling duizenden keren sneller zouden kunnen evalueren dan tijdens het indrukwekkende Cambrische Tijdperk en dat we deze verscheidenheid, die er zal ontstaan, kunnen gebruiken om onze materiele nood te lenigen in plaats van alles aan het toeval over te laten.”
Hiier wordt op zijn minst gesuggereerd dat van alle levensvormen, het het belangrijkste is de verscheidenheid in de menselijke bevolking te doen toenemen. Dat betekent tevens dat Church blijkbaar denkt, dat leven op aarde niet kan voortbestaan zonder mensen en dat hij denkt dat de huidige verscheidenheid in de menselijke bevolking niet opgewassen is tegen de uitdagingen van de omgeving. De vraag is of er reden is dit aan te nemen. Het lijkt erop dat natuurlijke evolutie van de mens wel degelijk versneld parallel met de enorme vooruitgang van de techniek en communicatie, zoals het internet en smartphones. Een aanwijzing daarvoor is het “Flynn Effect”.
James R. Flynn van de Universiteit van Otago in New Zealand heeft ontdekt dat vanaf 1930 tot nu wereldwijd het IQ stijgt met 0.3 punten per jaar, dat wil zeggen dat kinderen van nu gemiddeld een IQ hebben dat 10 punten hoger ligt dan dat van hun ouders en tegen het einde van deze eeuw zullen onze afstammelingen maar liefst een dertig punten hoger IQ hebben dan wij. Het Flynn effect is het meest zichtbaar in de “Similarity Score” binnen de Wechsler Intelligence Scale for Children, hetgeen suggereert dat we steeds beter met abstracties kunnen omgaan en ons probleem-oplossend vermogen gestaag toeneemt en tot nu toe blijft toenemen. Het Flynn Effect is in wetenschappelijke kringen algemeen aanvaard, maar waardoor het komt blijft tot nu toe een raadsel. Meerdere oorzaken worden genoemd, zoals verbeterde voeding, verbeterd onderwijs op brede schaal, kleinere families, meer hoger-opgeleide moeders, en het algemeen verspreid raken van computers, tablets en smartfones en de kundes die daarmee gepaard gaan. Het Flynn Effect, dat al in 1982 door Richard Lynn van de New University van Ulster werd gesuggereerd in een Nature artikel, lijkt een van de aanwijzingen dat de mensheid in de toekomst, zonder enige synthetisch biologische ingreep, wel eens oplossingen zou kunnen vinden voor problemen als het opwarmen van de aarde, of het voeden van miljarden meer mensen, dan we nu denken.
Church denkt dat een van de grootste problemen, die de mens in de toekomst, belaagd is het ouder worden van de bevolking als geheel, ondanks dat de bevolkingsexplosie best eens mee zou kunnen vallen. We leven steeds langer, een baby die geboren werd in 1800 leefde gemiddeld niet langer dan 50 jaar, een baby geboren in 1925 werd zo’n 65 jaar, en kind uit 1975 al 78 jaar en in 2005 was de levensverwachting al gestegen to 85 jaar. Houdt het ooit op zal een ieder zich afvragen? De stijging werd in eerste instantie veroorzaakt door vermindering van de kindersterfte, vaccinatie, verbeterde hygiene en riolering; vervolgens speelde de vermindering van sterfte onder volwassenen een rol en vanaf het einde van de 20ste eeuw kwam de verbetering in de levensverwachting vooral van betere gezondheid van 65-plussers. Willen we ouder worden dan 90, dan zullen ouderdomsziekten als hartfalen, herseninfacten, kankers en de ziekte van Alzheimer effectief moeten worden bestreden. En dat op zijn beurt zal alleen effect hebben als diabetes en vetzucht samen met roken en drinken effectief in de hand kan worden gehouden. Geen geringe opdracht. Alles overziend, moeten we een epidemie van oudere zieken tegemoet zien; de leeftijdsopbouw van de bevolking in de wereld is veranderd van een pyramide in 1950 tot een rechthoek in de 21ste eeuw. Church heeft gelijk: dit vraagt om drastisch ingrijpen.
Frank Church dat de oplossing zal moeten komen van het herprogrammeren van de mens door het verouderde genoom te vervangen door een jongere versie. In theorie wellicht een juiste conclusie, maar wel een met een heel hoog Jules Verne- gehalte. Maar opnieuw maken Frank Church en Ed Regis wel een rake analyse van de enorme gevolgen die de veroudering van de bevolking met zich mee brengt:
” Het beeld van een vrijwel onsterfelijke bevolking, die het uitzicht op werk voor de jeugd wegneemt, doet sterk denken aan de zorgen van de Ludditen-beweging ( in de 19de eeuw,jg), over machines die de bevolking werkeloos zou maken. Het teruglopen van de bevolking, gepaard met meer en meer oudere, gezonde burgers en meer vrouwen in hooggeplaatste posities, zal enorme gevolgen hebben voor de opvoeding van kinderen, voor de consumenten-beweging, filantropie en diplomatie………
Met kinderen als een almaar zeldzamer bron van talent en werkzaamheid, zal het beroep van onderwijzer van een van de slechtst betaalde banen veranderen in een van de best betaalde. We gaan veel meer variatie bij de mens zien, niet alleen bepaald door afstamming, maar meer een wijd palet van persoonlijkheden, leeftijden en intellectuele mogelijkheden (bijvoorbeeld een vooropgezette toename in goed-functionerende autisten, bipolairen en ADHD-ers). Dit zou wel eens kunnen vragen om zeer gespecialiseerde en goed
ge-oefende opvoedingsmethodieken- veel verder reikend dan de huidige willekeurige toewijzing van een kind aan een ouder.”
Hoe juist deze omschrijvingen ook zijn, het blijft de vraag hoe en wanneer de synthetische biologie deze problemen te lijf gaat of kan gaan. En nu net daarmee laten de schrijvers ons achter. Ze stellen, niet onterecht, dat ” de beste manier om raak te zitten met een voorspelling over een gebeurtenis in de toekomst, is om die gebeurtenis zo veel als mogelijk te beinvloeden. ” Waar, maar opnieuw is de vraag hoe dan? Ik kan wel een soort recept in de tekst van Church en Regis vinden, maar het blijft een rationale en een doel en nauwelijks een concreet voorstel voor het doen van proeven of het uittesten van een procedure. Enerzijds stellen de auteurs aan het einde van het boek dat we minder bang moeten zijn om in te grijpen en onze intelligentie moeten aanwenden om de grootste bedreigingen voor het voortbestaan van de mensheid als geheel en de mens als individu af te wenden en minder aan de zijlijn moeten blijven staan en minder de evolutie zijn of haar gang laten gaan.
Maar anderzijds zijn de schrijvers tegelijk bang voor hun eigen gedachten als ze in de epiloog stellen:
” Het kon echter wel eens blijken, dat we er achter komen dat we de meeste van de doelen die we ons stellen , kunnen bereiken zonder de wetten van de natuurkunde geweld aan te doen en zonder de radicale afwijking ( die Church en Regis zelf voorstellen, JG) van wat doorgaat voor de menselijke natuur, en waarschijnlijk zonder eugenetica ( overheidscontrole van genetische overerving), maar wel zwaar leunend op W ( “double you”, JG)- genetica ( controle over de genetica van je eigen lichaam) en eu-fenetica (het veranderen van eigenschappen door de omgeving te beinvloeden, door geneesmiddelen en door hulpmiddelen).”
” Regenesis” is een ongelofelijk moedig boek, een waardige opvolger van het boek uit de jaren veertig van Erwin Schrodinger, ” Wat is Leven?” , dat feilloos analyseert waar we met al onze kennis van de natuur staan en wat de technische en ethische vraagstukken zijn ,die door die logarithmische kennistoename van de afgelopen decennia, worden opgeroepen. Iedereen, die de biologie wil begrijpen, moet dit boek lezen; ik ben benieuwd of de lezer dezelfde conclusies trekt als Church en Regis, als zij bepleiten niet langer de wetten van de natuur en de biologie te aanvaarden ,maar in beweging te komen en een nieuwe mens te synthetiseren (als dat al kan en weliswaar met in achtneming van veiligheid en met een streven naar optimale diversiteit van levensvormen).