De Evolutietheorie (2)

De Evolutietheorie deel 2
Goeiedag, het is vandaag zondag 18 oktober 2009, ik ben Jozef Van Giel en dit is de 33ste aflevering van deze podcast.
Deze aflevering kwam tot stand mede dankzij Rik Delaet.
In aflevering 25 heb ik uitgelegd hoe de evolutietheorie in werkt. Er waren toen nog zoveel dingen te vertellen dat ik beloofd had om daar nog een aflevering aan te weiden. Vandaag lossen we die belofte in, maar er is zoveel over dit boeiende onderwerp te vertellen dat ik niet kan beloven dat deze aflevering de laatste wordt.

1. Evolutietheorie
Het is eigenlijk indrukwekkend hoe weinig mensen er eigenlijk het originele boek van Darwin gelezen hebben, want nu nog altijd zijn mensen zich niet bewust van het enorme aantal bewijzen die Darwin zelf al voor zijn theorie heeft aangebracht. Hij heeft er dan ook meer dan 20 jaar over gedaan vooraleer het boek “Over de Oorsprong der Soorten” uit te geven.
Maar zoals het met alle grote wetenschappelijke doorbraken gaat, is het aantal bewijzen voor de theorie na Darwins dood alleen nog maar exponentieel gestegen.
Vandaag zal ik enkele interessante elementen die Darwin zelf aanhaalde bespreken en ook nog aanvullen met latere onderzoeken die deze bevindingen bevestigen.

1.1. Kunstmatige selectie
“Over de Oorsprong der Soorten” begint eigenlijk met kunstmatige selectie. In het eerste hoofdstuk gaat Darwin uitgebreid in op de manier waarop de mensen al duizenden jaren de mechanismen van evolutie kunstmatig hebben gebruikt. Hij beschrijft niet alleen hoe de mens via domesticatie en kunstmatige selectie erin geslaagd is om soorten te kweken die totaal verschillend zijn van hun oorspronkelijke voorouders. Maar hij beschrijft ook hoe hij zelf met duiven geëxperimenteerd heeft. Het boek staat vol met beschrijvingen van experimenten die Darwin zelf uitvoerde om zijn theorie te testen, wat aantoont dat hij een grote wetenschapper was.
Darwin legt mooi uit hoe een paardenfokker lang voor hij met zijn theorie kwam, wist dat je moet verder fokken met je beste paarden.
Een slakweker weet dat hij geen zaad moet kweken uit de kroppen die beginnen te schieten. Alhoewel dat het gemakkelijkste is, weet hij dat het gevolg daarvan is dat hij na enkele generaties geen mooie kroppen meer zal hebben, maar alleen nog schietsla. Integendeel wat een goede kweker zal doen, is een aantal kroppen die goed kroppen laten staan om te schieten en het zaad van de kroppen die het slechtst schieten gebruiken voor het volgende seizoen.
Richard Dawkins vertelt in zijn boek “The Ancestors tales” over zijn vader die in Afrika les over landbouwdkunde gaf. Het moeilijkste onderdeel bestond erin om de deze traditionele jagers uit te leggen dat ze de beste oogst moesten houden als zaaigoed en de rest consumeren en niet omgekeerd.
Maar veel mensen zijn er zich helemaal niet van bewust hoe groot de variatie is die de mens in minder dan 20.000 jaar heeft kunnen creëren bij een enorm aantal dieren en plantensoorten. Ongeveer alles wat we tegenwoordig eten komt niet voor in de natuur, ook wat je bij de bioboer of de natuurwinkel koopt.
Wat voor de meeste mensen het duidelijkste is, is de enorme variaties aan honden die we hebben. Het is belangrijk om te beseffen dat al deze verschillende soorten honden afkomstig zijn van gedomesticeerde wolven. Dat geldt zowel voor de chihuahua als voor de Deense dog. Eigenlijk kan je bijna stellen dat beide honden verschillende soorten geworden zijn. Ze kunnen in principe onmogelijk met elkaar paren. Dat verschil is ontstaan in een periode van minder dan 10.000 jaar aangezien de mens daarvoor geen dieren domesticeerde. 10.000 jaar is, zoals ik tijdens de eerste aflevering over de evolutietheorie uitlegde, nog minder dan het vijlsel van je nagels als je de volledige tijd waarin natuurlijke selectie kan werken voorstelt door de lengte van je arm.
Maïs is een gewas dat door de Amerikaanse indianen gekweekt is vertrekkende van teosinte. Dit gewas is zo verschillend van maïs dat je je zelfs niet kan voorstellen dat mensen het als voedsel konden aanzien.
Er is nog een ander zeer interessant feit te vertellen over maïs. De productiviteit van maïs is in de loop van de 20ste eeuw heel sterk gestegen dankzij geavanceerde veredelingstechnieken hoeveel? Opzoeken. In Amerika steeg de opbrengst van Maïs tussen 1907 en 2005 van 1706 kg/ha tot 9300 kg/ha in 2005. Of een vervijfvoudiging.
Om de kunstmatige evolutie van het maïsgewas de versnellen, werden, vooral in het begin van de 20ste eeuw de gewassen in labo’s radioactief bestraald ten einde het aantal random mutaties te verhogen. Hierdoor kon de productiviteit en de kweek van verbeterde soorten nog sneller doorgaan. Dit lijkt me toch wel een heel sterk bewijs dat toevallige mutaties in combinatie met een sterk selectieproces wel degelijk tot een positieve evolutie leiden. Het zou natuurlijk altijd kunnen dat God deze radioactieve bestraling actief beïnvloedde.
Op de notiebladzijde van deze aflevering kan je een link naar een afbeelding vinden waar je een teosinte plant en een maïs plant kan zien.

Aardbeien verschillen ondertussen al zo veel van hun voorvaderlijke wilde plant dat ze zelfs een verschillend aantal chromosomen hebben gekregen.

1.2. Het oog
Creationisten citeren graag Darwin over het oog. Op bladzijde 186 van “Over De Oorsprong Der Soorten” staat het volgende: “Ik beken volmondig dat het in de hoogst mogelijke mate absurd lijkt om te veronderstellen dat het oog, met zijn weergaloze inrichtingen om scherp te stellen op verschillende afstanden, om verschillende hoeveelheden licht toe te laten, en om sferische en chromatische aberratie te corrigeren, zou zijn gevormd door natuurlijke selectie”.
En op die plaats stoppen de creationisten met te citeren en geven de indruk aan de lezer dat Darwin geen weg wist met het oog. Op veel creationistische websites, zoals onder andere “all about science” die, in tegenstelling tot wat de titel en de homepage laat vermoeden, helemaal niet over wetenschap gaat.

Maar dan moet je verder lezen. De volgende zinnen gaan als volgt: “Toch zegt het verstand me dat als aangetoond kan worden dat er talrijke gradaties bestaan tussen een perfect en complex, en een zeer onvolmaakt en eenvoudig oog, waarbij iedere gradatie nuttig is voor de bezitter, als verder het oog ook maar enigermate varieert, en de variaties erfelijk zijn; hetgeen zeker het geval is; en als een bepaalde variatie of modificatie van het orgaan ooit nuttig is voor het dier, onder veranderende levensomstandigheden – dat dan de moeilijkheid om te geloven dat een perfect en complex oog door natuurlijke selectie gevormd zou kunnen worden, ondanks dat ze onoverkomelijk lijkt voor ons voorstellingsvermogen, nauwelijks meer als reëel kan worden beschouwd.”
Verder argumenteert Darwin nog 2 bladzijden over mogelijke evolutiepaden voor het oog.
Maar daarmee is ons verhaal van het oog niet afgelopen. Want, wat de creationisten ook beweren, het oog is ondertussen één van de iconen van de evolutie geworden. En in tegenstelling tot wat Darwin wist, weten we nu dat het oog helemaal niet ideaal gebouwd is zoals een goddelijk creator dat zou doen, maar in tegendeel vol met fouten zit waaruit je zou moeten besluiten dat die creator wel een enorme knoeier moet geweest zijn. Ik zal ze hier niet allemaal bespreken. Maar om te beginnen kunnen mensen maar 3 kleuren zien terwijl reptielen en vogels ook nog ultraviolet kunnen zien. Sommige slangen zien zelfs infrarood. En dat terwijl sommige mensen blind zijn voor groen. De reden daarvoor kan door de evolutie verklaard worden. De oerzoogdieren waren nachtdieren en hadden dus geen kleurzicht nodig. Vandaar dat zelfs de meeste zoogdieren kleurenblind zijn of tenminste blind voor groen. Het is pas met de eerste primaten dat kleurenzicht gedeeltelijk is hersteld. Het bleek een voordeel te zijn om tussen de bladeren het rijpe fruit te vinden in de bomen.
Het oog van een zoogdier heeft zijn zenuwen aan de verkeerde kant zitten. Die liggen voor de lichtgevoelige cellen en blokkeren daardoor een stuk van het binnenkomende licht. Bovendien moeten daardoor al die zenuwen door een gemeenschappelijk gat in het netvlies naar buiten om naar de hersenen te kunnen gaan. Het gevolg daarvan is dat we met een blinde vlek in elk oog zitten opgescheept.
Zo’n blinde vlek zou een miskleun zijn voor een schepper. Zeker voor een almachtige schepper. Maar binnen de evolutietheorie is een dergelijk fenomeen perfect te verklaren. De cellen die tot het oog geëvolueerd zijn hadden oorspronkelijk een ander functie. Wanneer het oog éénmaal verder evolueerde tot de huidige functie, was die basisarchitectuur niet meer veranderbaar.
Maar ondertussen zijn in de dierenwereld alle verschillende tussenstappen te vinden om tot een oog te komen. Er zijn primitieve wormen die niet meer hebben dan enkele lichtgevoelige huidcellen. Er zijn kwallen die ook nog een soort holte hebben waardoor het licht meer gefocusseerd wordt naar die lichtcellen. Het oog van een inktvis bestaat uit een meer complexe holte en een soort lens waardoor deze een veel beter zicht heeft, enzovoort.
Het is belangrijk om in te zien dat al deze tussenstappen wel degelijk nuttig zijn voor het individu en een stukje beter zijn dan de vorige tussenstap. Er bestaan geen nutteloze tussenstappen.
Het is in ieder geval zo dat de evolutie het zicht meerdere keren heeft uitgevonden. Insectenogen zijn totaal verschillend geconstrueerd. Maar daarvan kennen we ook redelijk goed de verschillende evolutiestappen.

1.3. Gesimuleerde evolutie
De moderne computerwetenschappen hebben ons ook veel geholpen in het begrijpen van de evolutie. Door middel van simulatieprogramma’s is het mogelijk om natuurlijke fenomenen te onderzoeken door de regels in een computeralgoritme te bouwen en dan het programma in een lus altijd maar die algoritmes te laten uitvoeren en zo te zien wat er gebeurt.
Het oog is ook heel mooi op die manier onderzocht. Ik heb ooit een simulatieprogramma gezien waarbij men vertrok van een model bestaande uit een laagje doorzichtig weefsel, een laagje vocht en een laagje gevoelige cellen. Een routine liet dit model zich vermenigvuldigen. Hierbij werd ook variatie bij die volgende generatie ingevoerd. Die variatie kon bestaan uit het iets dikker worden van bepaalde delen van één van de lagen, of het buigen van die delen. Een tweede routine zorgde voor de selectie. Die onderzocht welke van de kinderen een verbeterd zicht kregen, door te berekenen hoe het licht in het model viel en welke daaruit de beste informatie kunnen halen. Een effen zintuig kan licht en donker onderscheiden zodat het dier daardoor kan weten dat er gevaar is. Een gebogen stuk lichtgevoelige cellen heeft daarbij ook nog een zekere notie van de richting waaruit het gevaar komt. Op mijn website vind je een link naar een youtube filmpje dat dit illustreert.

Op die manier kunnen dan de beste modellen uitgeselecteerd worden om de daarop volgende generatie te maken. De andere modellen worden verwijderd.
Dus, de winnaar van het selectiealgoritme wordt opnieuw door de vermenigvuldigingsroutine gejaagd en die kinderen kan je op hun beurt weer door het selectiealgoritme jagen.
Op die manier kan je de evolutie van het orgaan generatie per generatie opbouwen.
Een dergelijk algoritme schrijven is niet zo moeilijk. Elke wat geoefende ontwikkelaar kan zoiets maken en beseft ook dat zo’n simulatie programma niet hetzelfde is als het programmeren van een digitale tekenfilm. Bij een tekenfilm ga je gewoon alle beeldjes zelf creëren. In dit geval programmeer je alleen de regels. Het resultaat is een iteratie van die regels.
Een andere mooie, maar veel eenvoudiger te programmeren simulatie is die van de beweging van een school vissen. Ik wijd hier even over uit omdat het gemakkelijker te begrijpen is voor mensen die minder vertrouwd zijn met computersimulaties. Een school haringen maakt prachtige patronen waarbij het lijkt alsof ze bewust samen een choreografie uitvoeren om een grote vis na te doen en zo hun vijanden te verjagen. Een vlucht spreeuwen maakt gelijkaardige figuren.
Als je begrijpt welke mechanismen hier spelen, dan kan je deze in een computerprogramma invoeren en als je dat dan in een oneindige lus laat lopen dan kan je die bewegingen simuleren. Bij vissen zijn de regels eenvoudig: Vissen proberen altijd op een bepaalde afstand van hun buren te blijven. Als ze te ver van hun buren zijn zwemmen ze ernaar toe, als ze te dicht komen nemen ze wat afstand. Daarbij moet je nog rekening houden met het feit dat vissen wat tijd nodig hebben om te versnellen en te vertragen.
Nu schrijf je een routine die deze elementen in rekening neemt en daaruit besluit in welke richting de vis moet zwemmen. Nu laat je die routine één keer lopen voor elke vis dat in de school zit en houdt van elke vis zijn positie en snelheid bij. Op basis van die gegevens kan je een nieuwe positie en snelheid van elke vis berekenen.
Dan maak je alles een beetje visueel door de posities van de vissen op een beeldscherm te tekenen en je krijgt precies dezelfde patronen als wat je ziet bij een school haringen.

1.4. Artificiële evolutie
Binnen de computerwetenschappen bestaat er een techniek die geleidelijk aan maturiteit begint te verwerven waarbij men betere toepassingen probeert te ontwikkelen door programma’s te schrijven die evolueren. Ongeveer zoals biologisch leven dat doet met behulp van selectie.
Een ontwikkelaar begint met een aantal algoritmen te schrijven die een bepaald probleem oplossen. Maar meestal niet heel goed. Deze algoritmen draaien in een beheersysteem waarbinnen het programma zich kan voortplanten. Dat wil zeggen dat de programma’s vele malen gekopieerd worden. Daarbij worden zowel variaties van het programma gegenereerd als wordt de code van de verschillende programma’s gemixt.
Deze kinderen worden dan weer losgelaten op het op te lossen probleem. Het spreekt voor zich dat daar veel programma’s tussen zitten die veel slechter presteren of zelfs helemaal niet meer werken, maar hier of daar is er één die het wel beter doet. Het beheersysteem selecteert dan de best presterende programma’s en verwijdert de andere. Met behulp van deze nieuwe generatie kan dan opnieuw de volgende generatie programma’s gegenereerd worden.
De resultaten van deze werkwijze zijn soms indrukwekkend. Ze leveren voor bepaalde toepassingen na enige generaties veel betere algoritmes dan wat een menselijke programmeur door logisch denken kan produceren.

1.5. De geografische spreiding van soorten
In de hoofdstukken 11 en 12 van “Over de Oorsprong der Soorten” gaat Darwin uitgebreid in op de geografische spreiding van soorten. Een heel interessant feit in dit verhaal is dat soorten altijd verwant zijn met andere soorten die in de buurt leven en niet noodzakelijk met soorten die in soortgelijke omstandigheden leven. Zo zijn diersoorten die leven in grotten altijd verwant met dieren die buiten de grotten in diezelfde omgeving wonen. Ze hebben alleen enkele aanpassingen aan de leefomstandigheden. Zo zullen ze meestal blind zijn, en hun schutkleur verloren hebben.
Er is geen enkele reden waarom een schepper op die manier zou te werk gaan. Als hij, zoals de bijbel beschrijft, elk dier zou geschapen hebben om optimaal te functioneren in zijn leefomgeving, is er geen enkele reden waarom grotbewoners in Australië geen soortgenoten zouden zijn van grotbewoners in, pakweg, Chili.
Het gaat natuurlijk nog veel verder dan dat. Zo zijn er nooit amfibieën te vinden op vulkanische eilanden om de eenvoudige reden dat deze dieren onmogelijk over de zee naar die eilanden kunnen zwemmen.
Amfibieën verdragen namelijk geen zout water omdat hun huid halfdoorlatend is en daardoor zouden ze uitdrogen en sterven.
Dieren op eilanden die van het vasteland geïsoleerd raakten zijn altijd verwant aan dieren in het nabije vasteland.

Onze tijd zit er deze keer weer op, maar ik ben nog altijd niet uitverteld over deze fantastische theorie. Er komen nog afleveringen waar ik dan zal vertellen over:

• Evolutie terwijl we erop staan te kijken
• DNA onderzoek
• De (ir)relevantie van de classificatie van soorten
• Het fossiele archief en de zogenaamde “missing” links.
• Platentektoniek
• Komt de mens uit het water?
• De belangrijkste argumenten waarom Evolutie een feit is
• De invloed van de evolutietheorie op de neurologie, psychologie, soortendeterminatie, epidemiologie, economie
Ik vrees dat ik zelfs met één extra aflevering niet genoeg zal hebben.

2. Het citaat
Het citaat van vandaag komt van Charles Darwin zelf.
90% van de argumenten die door creationisten worden aangehaald gaan over het ontbreken van schakels in het fossiel archief en uit het aanhalen van voorbeelden van irreduceerbare complexiteit. Het eerste hebben we al aangehaald en wordt dikwijls het argument van de “God of the gaps” genoemd. Overal waar een gat in de sequentie zit, moet God zijn tussengekomen. Op het moment dat de wetenschap dat gat opvult, wordt God een stukje teruggedrongen. Het tweede argument is eigenlijk een ad ignorantum. Het luidt: “omdat we niet weten hoe het geleidelijk aan kan evolueren, kan het niet geleidelijk geëvolueerd zijn”. Hoe meer de wetenschap evolueert, hoe verder gezocht deze argumenten zijn. Dat is op zich een argument van de schuivende doelstelling. De laatste versies houden zich bezig met het flagel van bacteriën die dienen om te zwemmen. Dat geval is ondertussen ook al verklaard door evolutiebiologen. Een belangrijk element in dergelijke evoluties is dat sommige organen eerst dienen voor iets totaal anders dan waarvoor ze uiteindelijk evolueren. Dat is ook hoe het bacterieel flagel evolueerde. Zoals je ziet gaat de wetenschap vooruit maar blijven de creationisten blijkbaar ter plaatse trappelen, want Darwin had dit punt al geanticipeerd.
Op bladzijde 190 schrijft Darwin:

“We moeten bijzonder voorzichtig zijn met te concluderen dat een orgaan niet kan zijn gevormd via bepaalde overgangsgradaties. Er zouden talrijke gevallen bij de lagere dieren kunnen worden aangevoerd van hetzelfde orgaan dat tegelijkertijd volstrekt verschillende functies verricht”.

Tot de volgende keer.