Jos de Mul. Denis Nobles 'kruistocht' tegen het neodarwinisme. In: Denis Noble, De muziek van het leven. Biologie voorbij de genen. Amsterdam: Amterdam University Press, 2016, 11-30. [zie ook het Nawoord: 'Survival of the fittest metaphor']
Denis Nobles The Music of Life. Biology beyond Genes (hierna: De muziek van het leven) wachtte, toen het in 2006 door Oxford University Press werd gepubliceerd, een op zijn zachtst gezegd gemengde ontvangst.1 Hoewel de recensies in vaktijdschriften en de publieksmedia over het algemeen positief waren, verschenen er - met name op het internet - ook veel bijzonder kritische, soms zelfs ronduit beledigende reacties van neodarwinisten. Die reacties zijn deels te verklaren uit het feit dat dit boek over genetica en evolutietheorie was geschreven door een fysioloog. Weliswaar had de in 1936 geboren Noble - ten tij de van de publicatie van De muziek van het leven al enkele jaren emeritus hoogleraar aan de universiteit van Oxford - een internationale reputatie opgebouwd met computermodellen van organen en stond hj tevens aan de wieg van het eerste virtuele hart, op het gebied van de genetica en evolutietheorie gold hj als een relatieve buitenstaander.2
De felheid van de kritiek had echter vooral te maken met het feit dat Noble in zijn boek zijn pijlen richt op de ‘moderne synthese’, de neodarwinistische fusie van Charles Darwins evolutietheorie en Georg Mendels genetica, die in de loop van de twintigste eeuw was uitgegroeid tot het overheersende paradigma in de levenswetenschappen.3 Het doelwit van Nobles aanval is de idee dat eigenschappen van organismen uitsluitend via de genen kunnen worden overgeërfd en dat het organisme noch de omgeving veranderingen kunnen aanbrengen in het genoom. Dat de neodarwinisten nogal gebeten reageerden op De muziek van het leven is te begrijpen wanneer we bedenken dat Noble met deze kritiek de bijl zette in het ‘centrale dogma’ van het neodarwinisme. De in 1956 door de neodarwinist (en medeontdekker van het dna) Francis Crick geïntroduceerde term ‘centraal dogma’ suggereert dat het hierbij eerder gaat om een geloofsartikel dan om een wetenschappelijke hypothese.
De verbetenheid waarmee het centrale dogma is verdedigd is zowel opmerkelijk als begrijpelijk wanneer we die plaatsen in de context van de vaak heftige discussies die neodarwinisten de afgelopen decennia hebben gevoerd met christenfundamentalis-tische creationisten over de vraag of de evolutie van het leven op aarde geheel uit natuurlijke oorzaken kan worden verklaard of dat er moet worden voorondersteld dat er op enigerlei moment een goddelijke ingreep (in de vorm van een schepping of ontwerp) heeft plaatsgevonden. Die strijd verleidde veel neodarwinisten tot een radicaal-atheïstische stellingname4 en maakte hen bovendien allergisch voor kritische geluiden van andere biologen, niet alleen omdat die kritiek al snel werd gepercipieerd als een aanval in de rug, maar ook omdat dergelijke kritiek door creationisten dankbaar werd aangegrepen als bevestiging van hun eigen gelijk. Dat maakte dat ook kritische biologen terughoudend werden in hun kritiek op het neodarwinisme om misbruik van hun argumenten door creationisten te voorkomen; wat op zijn beurt de neodarwinisten weer sterkte in hun gelijk.5
Het was evenwel vooral het feit dat Noble in De muziek van het leven zijn aanval pontificaal richt op het boek The Selfish Gene (hierna: Onze zelfzuchtige genen) van zijn oud-student6 Richard Dawkins (Dawkins, 1976),7 dat maakte dat hij de neodarwinisten tegen zich in het harnas joeg. Dit boek, waarvan er sinds de publicatie in 1976 volgens de uitgever meer dan een miljoen exemplaren in niet minder dan 25 talen zijn verkocht, geldt namelijk als de Bijbel van het - door Dawkins zelf trots in de jubileumeditie uit 2006 als zodanig aangeduide - ‘orthodoxe neodarwinisme’ (Dawkins, 2006b, xv). Mede dankzij de aansprekende metafoor en de briljante schrijfstijl heeft Onze zelfzuchtige genen als geen andere neodarwinistische publicatie bijgedragen aan het reductionistische, mechanistische en deterministische beeld van (de evolutie van) het leven dat de afgelopen decennia is ontstaan, niet alleen onder het lekenpubliek, maar ook in de levenswetenschappen en talloze disciplines in de sociale wetenschappen en de geesteswetenschappen. De genoemde drie kenmerken hangen nauw samen met de gencentrische visie die Dawkins in zijn boek verdedigt. Volgens die visie zijn wij en alle andere levende wezens niets meer dan ‘overlevingsapparaten’ (survival machines) van genen die ons manipuleren.
Ook Denis Noble zelf was overigens bij aanvang van zijn carrière een overtuigd reductionist, en het heeft hem - naar eigen zeggen - meerdere decennia gekost voordat hij zich daaraan heeft weten te ontworstelen.8 Daarbij heeft hij zich ontpopt tot een van de belangrijkste pioniers van de systeembiologie die tegenover de gencentrische benadering van de moderne synthese een integratieve benadering van het leven plaatsen. Die benadering beperkt zich niet tot de vraag hoe de moleculaire processen in de cel het leven van organismen van ‘onderaf’ bepalen, maar onderzoekt tevens hoe de hogere, emergente niveaus - weefsels, organen, het organisme als geheel - door middel van ‘neerwaartse oorzakelijkheid’ (downward causation) de processen op moleculair niveau aansturen.
Hoe gevoelig dit vloeken in de orthodox-neodarwinistische ‘kerk’ in 2006 nog lag, laat zich aflezen aan het feit dat Nobelprijswinnaar Sydney Brenner - een van de grondleggers van de moleculaire biologie in de jaren zestig en de ‘vader’ van de systeembiologie - uit angst daarmee zijn reputatie in de waagschaal te stellen, bij nader inzien afzag van zijn belofte om het voorwoord voor De muziek van het leven te schrijven.9
Tien jaar na de publicatie van De muziek van het leven lijkt het tij echter gekeerd en zijn Nobles ideeën langzamerhand gemeengoed geworden onder levenswetenschappers. Zelfs veel neodarwinisten erkennen inmiddels de onhoudbaarheid van het centrale dogma en de noodzaak van een meer integratieve benadering. Die omslag is niet in de laatste plaats te danken aan de krachtige empirische bevestiging die Nobles denkbeelden in de jaren na 2006 hebben gekregen. Waar Noble zijn ideeën in zijn boek nog slechts op bescheiden schaal kon onderbouwen met verwijzingen naar empirisch onderzoek, zijn er inmiddels vele honderden wetenschappelij ke artikelen in gezaghebbende tijdschriften verschenen die de integratieve benadering ondersteunen.
De bijdrage van Nobles boek aan deze paradigmatische omslag dient evenwel niet te worden onderschat. Net zoals Dawkins dat deed met zijn krachtige metafoor van de ‘zelfzuchtige genen’ biedt ook Nobles metafoor van de ‘muziek van het leven’ een andere kijk op het leven, die niet alleen een nieuw domein voor toetsbaar empirisch biologisch onderzoek en theorievorming ontsluit, maar deze andere kijk tevens inzichtelijk maakt voor een breed publiek. Hoewel Nobles boek qua verkoopcijfers (nog) niet kan wedijveren met Dawkins’ klassieker, heeft het, mede dankzij succesvolle edities in wereldtalen als Spaans en Chinees, inmiddels ruime weerklank gevonden.10 Qua retorische kracht kan het zich meten met de klassieker van Dawkins. Dat heeft het mede te danken aan Nobles persoonlijke en soms bijna lyrische stijl en zijn verhelderende uitstapjes naar onder meer sciencefiction en de Chinese taal. Het boek heeft bovendien een duidelijk filosofische inslag, mede gevormd door de vele discussies die Noble gedurende zijn gehele carrière met zijn filosofische collega’s en bezoekers in Oxford heeft gevoerd. Waar de metafysische vooronderstellingen in Onze zelfzuchtige genen veelal onuitgesproken blijven of door de auteur zelfs expliciet worden ontkend, reflecteert Noble expliciet op de onvermijdelijke vooronderstellingen die ieder levenswetenschappelijk onderzoek dragen, en die nauw zijn verstrengeld met de metaforen waarvan wetenschappers zich onvermijdelijk bedienen.
Hoewel De muziek van het leven door zijn wijde blik en filosofische inslag ook vakgenoten nog menig interessant inzicht kan bieden, is het boek primair geschreven voor een breed publiek en vereist het om die reden geen specialistische voorkennis van de lezer. Voor een goed begrip van Nobles betoog is het evenwel nuttig enige achtergrondkennis te bezitten van de belangrij kste ontwikkelingen die zich de afgelopen twee eeuwen in de evolutiebiologie en genetica hebben voorgedaan. Voor de lezer die deze kennis ontbeert of wil opfrissen, biedt het vervolg van deze inleiding een beknopte schets van de achtergronden.
Na de integrale vertaling van De muziek van het leven volgt een nawoord, waarin zal worden ingegaan op de ‘postgenomische’ ontwikkelingen in de levenswetenschappen sinds de publicatie van Nobles boek in 2006. Daarbij zal ik niet alleen kort stilstaan bj de genoemde empirische ondersteuning van de door Noble bepleitte integratieve benadering, maar ook ingaan op de verdere theoretische uitwerking ervan in zijn geschriften na 2006. Ook zal ik in die context nog wat dieper ingaan op de rol die metaforen spelen in de (biologische) wetenschap, alsook op Nobles veranderende visie op die rol. Het nawoord zal worden besloten met een korte reflectie op de betekenis die de ‘integra-tieve wending’ heeft voor ons alledaagse zelfbegrip.
Achtergronden van de hedendaagse evolutieleer en genetica11
De biologie kent een lange geschiedenis, die in de westerse traditie teruggaat op Aristoteles, die meerdere boeken aan de levende natuur wijdde. Hoewel een aantal van diens inzichten nog steeds relevant zijn (Noble knoopt in zijn integratieve benadering onder meer aan bij een bepaalde opvatting van teleologie die teruggaat op Aristoteles), liggen de belangrijkste wortels van de huidige levenswetenschappen vooral in de negentiende eeuw, in het bijzonder in de denkbeelden van Lamarck, Darwin, Weismann en Mendel.
Vanaf midden achttiende eeuw groeide, mede onder invloed van de Verlichting, het inzicht dat de aarde niet slechts enkele duizenden jaren geleden door God is geschapen, maar dat zowel de natuur als de cultuur een veel langere ontwikkelingsgeschiedenis kennen. De ontdekking van de ‘diepe tijd’ in de geologie ondergroef het statische mens- en wereldbeeld en droeg bij aan de fundamentele historisering van het wereldbeeld die in de negentiende eeuw zijn beslag kreeg. Dat raakte ook het denken over de levende natuur. Tot de negentiende eeuw bestond er een overwegend statische opvatting hierover. Dat gold nog voor Linnaeus (1707-1778), die de biologische soorten in zijn Systema naturae (1735) op vier niveaus (klassen, orden, genera en species) systematiseerde (Von Linné, 1963). Evenwel bereidde hij met dit conceptuele raamwerk en zijn schoorvoetende erkenning van verschijnselen als hybridisatie van soorten de wetenschappelijke studie van de evolutie van het leven voor.
Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829), die in het begin van de negentiende eeuw het woord ‘biologie’ introduceerde, komt tevens de verdienste toe doordat hij in zijn Philosophie Zoologique (1809) als eerste een consistente evolutietheorie ontwikkelde. Volgens deze theorie ontwikkelen biologische soorten zich uit voorafgaande (Lamarck, 1968). In zijn boek onderscheidt Lamarck twee krachten. De eerste, de levenskracht (le pouvoir de la vie), is een creatief vermogen dat organismen ertoe aanzet zichzelf te ontwikkelen van een eenvoudige naar steeds complexere organisatie. Daarmee loopt Lamarck vooruit op begrippen die we ook aantreffen bij Noble en andere critici van de moderne synthese, zoals zelforganisatie en emergentie. Daarnaast speelt volgens Lamarck aanpassing van organismen aan de steeds wisselende omstandigheden (l’influence des circonstances) een cruciale rol in de evolutie. In dat verband formuleerde Lamarck twee wetten. De eerste luidt dat organen die intensief worden gebruikt gaandeweg meer prominent naar voren treden, terwijl minder of niet gebruikte organen in de loop van de tijd afsterven. De tweede wet stelt dat in de aanpassing aan de omgeving verworven eigenschappen worden overgedragen op het nageslacht. Een vaak aangehaald voorbeeld van deze beide wetten is Lamarcks evolutionaire verklaring van de lange nek van de giraffe, die volgens hem zo lang is omdat de opeenvolgende generaties giraffen hun nek steeds een beetje verder hebben uitgerekt om bij de sappigste acaciablaadjes te kunnen, en deze verworven eigenschap hebben overgedragen op hun nageslacht. De lamarckiaanse evolutie verloopt snel en effectief, aangezien iedere nieuwe generatie de vruchten plukt van de voorafgaande.
De door Lamarck geformuleerde wetten verkregen in de loop van de negentiende eeuw een zekere populariteit. Ook Charles Darwin (1809-1882) verwijst in The Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life (1859) herhaaldelijk instemmend naar de twee genoemde wetten van Lamarck, en noemt onder andere ook de nek van de giraffe als voorbeeld (Darwin, 2009, xiv, 177-178). Hij ontwikkelt in The Origin of Species echter ook een eigen, complementaire theorie voor de evolutie van het leven, die van de natuurlijke selectie. Het is met name deze theorie - door de filosoof Daniel Dennett in Darwin’s Dangerous Idea ‘het beste idee dat iemand ooit heeft gehad’ genoemd (Dennett, 1995, 21) - die zich heeft ontpopt tot de grondslag van de moderne evolutietheorie.
De theorie van de natuurlijke selectie is, zoals veel fundamentele ideeën, in wezen heel simpel. In de natuur is het aantal nakomelingen van organismen altijd groter dan het aantal dat zich tot volwassenheid ontwikkelt en zich reproduceert, zo merkte Darwin op bij zijn vele veldstudies. Bij de reproductie doen zich bovendien altijd kleine verschillen voor tussen de nakomelingen. Sommige van die verschillen vergroten de kans op succesvolle reproductie en worden als gevolg daarvan overgedragen op de volgende generaties. Volgens Darwin overleven door deze natuurlijke selectie de individuen die het beste zijn aangepast aan de steeds veranderende omstandigheden (survival of the fittest). Het evolutionaire algoritme van variatie, selectie en reproductie fungeert als het ware als een zeef die gunstige variaties vasthoudt en nadelige variaties verwerpt. Wat Darwins theorie deelt met die van Lamarck is dat aanpassing aan de wisselende omstandigheden cruciaal is om te overleven. Anders dan bij Lamarck is die aanpassing in het geval van de natuurlijke selectie niet het gevolg van een leerproces, maar van kleine, toevallige veranderingen. De darwiniaanse evolutie verloopt niet schoksgewijs, maar is een langzaam verlopend, gradueel proces dat zich over honderdduizenden generaties uitstrekt.
Hoewel Darwin met zijn theorie van de natuurlijke selectie een belangrijke biologische wet op het spoor was gekomen, was hj niet in staat te verklaren hoe die eigenschappen worden overgeërfd en hoe daarbij de door hem opgemerkte verschillen tussen individuen ontstaan. In de laatste tien jaar van zijn leven ontwikkelde hij, uitgaande van Lamarcks twee wetten, een theorie die de overerfbaarheid van verworven eigenschappen verklaarde door aan te nemen dat de geslachtscellen via de bloedbaan in de vorm van kleine deeltjes (gemmulen) voortdurend informatie ontvangen over wat er in het lichaam gebeurt. Organen die intensief gebruikt worden, zouden veel informatie naar de geslachtscellen sturen, waardoor deze dan die organen versterkt aan het nageslacht zouden doorgeven. Met die theorie droeg Darwin bj aan de opbloei van het lamarckisme aan het eind van de negentiende eeuw.
Aan de populariteit van Lamarck kwam echter abrupt een einde door toedoen van de Duitse bioloog August Weismann (1834-1914), die met een nogal cru experiment het ongelijk van de erfelijkheidstheorie van Lamarck (en van Darwins poging die te onderbouwen) trachtte aan te tonen. Hj hakte de staarten van vijf generaties muizen af om te toetsen of iedere volgende generatie geboren zou worden met een kortere staart. Volgens Weissman bewees het uitblij ven daarvan dat veranderingen in de lichaamscellen geen enkele invloed uitoefenen op de geslachtscellen, en dat alleen de laatstgenoemde de erfelijke eigenschappen overdragen (Weismann, 1892). De causale pijlen gaan alleen van de geslachtscellen naar de lichaamscellen en nooit de andere richting uit. Deze zogeheten Weismannbarrière en de daarmee verbonden afwijzing van het (ook in Darwins werk nog aanwezige) ‘lamarckisme’ markeerde de geboorte van het neodarwinisme en vormde in het bijzonder een belangrijke inspiratiebron voor het centrale dogma van de moderne synthese.
Cruciaal voor de ontwikkeling van de moderne synthese was de incorporatie van de moderne genetica (erfelijkheidsleer) in het neodarwinisme. Een belangrijke aanzet daartoe was reeds door Darwins Oostenrijkse tijdgenoot Gregor Mendel (1822-1884) gedaan, wiens publicaties Darwin echter niet kende. Hoewel het al eeuwen bekend was dat bij dieren en planten door methodische kruising specifieke eigenschappen - bijvoorbeeld de melkproductie van de koe - kunnen worden versterkt (ook Darwin gaat daar uitvoerig op in in The Origin of Species), was Mendel de eerste die door systematische experimenten met de kruising van erwten een theorie ontwikkelde over hoe eigenschappen zich bij overerving en kruising gedragen. Mendel focuste in zijn experimenten op eigenschappen die telkens in twee varianten (tegenwoordig aangeduid als allelen) voorkwamen, zoals de peul-vorm en de peulkleur. Wanneer hj planten met verschillende varianten van een specifieke eigenschap kruiste, viel op dat in de eerste generatie alle nakomelingen de eigenschappen van één van de ouders bezaten (door Mendel de dominante variant genoemd), terwijl bij de volgende generatie 75% daarvan deze eigenschap bezat en 25% de recessieve variant. Wanneer de planten met de recessieve eigenschappen werden doorgekweekt, vertoonden alle volgende generaties uitsluitend de recessieve eigenschap, terwijl bij kruising van de planten met de dominante variant de verhouding tussen dominante en recessieve eigenschappen weer 3:1 was. Wat de experimenten ook duidelijk maakten is dat de uiterlijke verschijningsvorm van een organisme (het fenotype) dus lang niet alles zegt over de onderliggende genetische eigenschappen (het genotype).
Mendel ontdekte met andere woorden dat het erfelijk materiaal uit discrete eenheden bestaat (in 1909 door de Deense botanicus Wilhelm Johannsen tot genen bestempeld), en dat de overerving van eigenschappen aan bepaalde wiskundige wetten gehoorzaamt. Op basis van deze inzichten ontwikkelde zich in de loop van de twintigste eeuw de moderne genetica. Vooral de in de jaren twintig van de vorige eeuw ontstane populatiege-netica speelde daarin een belangrijke rol door het darwinisme een wiskundige onderbouwing te verschaffen. Zo berekende de Britse Ronald Fisher (een belangrijke inspiratiebron voor Dawkins’ theorie van de zelfzuchtige genen) dat een gen dat slechts een klein voordeel met zich meebrengt, zich door natuurlijke selectie heel snel in een populatie kan verspreiden. De Amerikaanse bioloog Sewall Wright ontdekte dat bij kleine populaties de genetische opmaak door toevalsschommelingen heel snel kan veranderen. Die zogenaamde genetische drift speelt een belangrijke rol bij het ontstaan van nieuwe soorten. Een andere belangrijke stap op weg naar de moderne synthese werd gezet door de Russisch-Amerikaanse geneticus Theodosius Dobzhansy, die in Genetics and the Origin of Species aantoonde dat elke populatie wordt gekenmerkt door een enorme variatie aan genetische kenmerken, en dat natuurlijke selectie daarin voortdurend werkzaam is (Dobzhansky, 1937). Julian Huxleys in 1942 gepubliceerde Evolution, the Modern Synthesis vormde de definitieve bekroning van de theoretische versmelting van de neodarwinistische evolutietheorie en de moderne genetica en verschafte haar tevens haar naam (Huxley, 1942).
De empirische onderbouwing van de moderne synthese kreeg een cruciale impuls door de ontdekking van de dubbele helix-structuur van het DNA in 1953 door Francis Crick en James Watson (waarvoor hen in 1962 de Nobelprijs werd toegekend). Daarmee kreeg het gen, dat bij Mendel, Johannsen en de populatiegenetici een hypothetische eenheid van genetische informatie was - door Johannsen geduid als een onbepaald Etwas - nu een materiële verankering. De indrukwekkende moleculaire structuur van het DNA, die in iedere celkern aanwezig is en bij de mens uit niet minder dan drie miljard nucleotidenparen bestaat, werd daarbij geïdentificeerd als de drager van de genen. Nucleotiden zijn moleculen die bestaan uit een fosforgroep, een suiker en één van vier mogelijke basen (adenine, thymine, guanine en cytosine), die met hun beginletters meestal worden aangeduid als A, T, G en c. Deze vier verschillende nucleotiden vormen als het ware de ‘letters’ waarin de ‘genetische code’ staat beschreven.12 Genen bestaan uit lange reeksen (sequenties) van gemiddeld circa 27.000, maar soms meer dan twee miljoen nucleotiden, die bij de mens verdeeld zijn over 46 pakketjes, de chromosomen, die samen het menselijk genoom vormen.
Bij geslachtelijke voortplanting leveren de beide ouders ieder 23 van hun 46 chromosomen, met als gevolg dat de nakomeling van iedere ouder 23 chromosomen erft en derhalve een mix laat zien van de genetische eigenschappen van beide ouders. Door de toevallige recombinatie van het erfelijk materiaal van beide ouders ontstaat grote variëteit in het nageslacht. De giraffe kan hier nogmaals als voorbeeld dienen. De verschillen in de lengtes van de nek van giraffen zijn - anders dan Lamarck dacht, en onder diens invloed ook Darwin - niet het resultaat van oefening, maar een gevolg van de aan de geslachtelijke voortplanting inherente variabiliteit. Waarna onder invloed van de natuurlijke selectie de varianten die het beste aangepast zijn aan hun omgeving - in dit geval de giraffen met de langere nekken die daardoor meer voedsel kunnen vergaren - erin slagen langer te leven en daardoor meer nageslacht te produceren.
De cel die bj de versmelting van de spermacel en de eicel ontstaat, wordt totipotent genoemd, omdat deze kan uitgroeien tot een compleet individu. Deze totipotente cel ontwikkelt zich in miljarden achtereenvolgende reproducties via pluripotente cellen en stamcellen tot steeds verder gespecialiseerdere lichaamscellen, die enkel zichzelf kunnen reproduceren. Een volwassen mensenlijf kent ongeveer tweehonderd verschillende lichaamscellen, bj elkaar genomen ongeveer 37 biljoen stuks (Bianconi et al., 2013). Uitgezonderd de geslachtscellen, die zoals opgemerkt uit 23 chromosomen bestaan en dus slechts ongeveer de helft van het DNA van het individu bevatten, bevatten al deze cellen in principe exact hetzelfde DNA in de kern.
Er staat in principe, omdat er - bijvoorbeeld onder invloed van straling of chemische stoffen die de kern binnendringen - kopieerfoutjes kunnen optreden tijdens de reproductie van de cel. Dergelijke mutaties in het genotype kunnen leiden tot veranderingen in het fenotype. Die kunnen schadelijk zijn voor het organisme (bijvoorbeeld als door de mutatie een cruciale levensfunctie wordt verstoord), maar het ook tot voordeel strekken. Zo wordt het feit dat bj de mens het aantal verbindingen tussen de neuronen in de neocortex zo veel groter is dan bj de overige primaten in verband gebracht met het feit dat als gevolg van een kopieerfoutje in het geslacht Homo zich tot tweemaal toe een duplicatie heeft voorgedaan van het bj alle zoogdieren voorkomende SRGAP2-gen (Dennis et al., 2012; Reardon, 2012). Dit gen speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling van het brein. Het aantal mutaties verschilt per soort en per deel van het genoom en kan variëren van éénmaal per miljard reproducties (bij bacteriën) tot éénmaal per honderd reproducties in specifieke regio’s van het menselijk genoom (Johnson et al., 2000). Maar zelfs wanneer mutaties zeer zeldzaam zijn, kunnen ze zich zeer snel verspreiden in een populatie, zo leert de populatiegenetica. Dit is vooral het geval bj zich snel reproducerende organismen als bacteriën. Ziekteverwekkende bacteriën kunnen zich, bijvoorbeeld, dankzij mutaties bijzonder snel aanpassen onder de selectiedruk van antibacteriële geneesmiddelen (Smolinski et al., 2003).
Genen spelen niet alleen een cruciale rol bij de reproductie van cellen en individuen (hun ‘verticale’ functie: de overerving van het genotype), maar ook bij productie van de meer dan honderdduizend verschillende soorten eiwitten, die onontbeerlijk zijn voor de opbouw en het functioneren van het lichaam (hun ‘horizontale’ functie: het maken van het fenotype). Niet alleen bestaan de lichaamsweefsels voor het grootste deel uit eiwitten, maar ze spelen ook een belangrijke rol als brandstof, bij de afbraak van voedsel en beschadigde weefsels (als enzym), het transport van stoffen door het lichaam (zo is het transporteiwit hemoglobine verantwoordelijk voor het zuurstoftransport in het bloed), het reguleren van allerlei lichaamsfuncties (als hormoon ofwel signaalstof), het afweren van bacteriën en virussen (als antilichaam), etc.
Het tot expressie komen van de genetische informatie in de genen naar eiwitten gebeurt in twee stappen. Eerst wordt binnen de kern, in een proces dat transcriptie wordt genoemd, het DNA vertaald in messenger-RNA, dat vervolgens de celkern verlaat. Omdat het DNA daarbij als mal (template) fungeert, vertoont die stof dezelfde sequentie; het enige verschil is dat de base thymine (t) daarbij wordt vervangen door de base uracil (u). In de celruimte buiten de kern (het cytoplasma) wordt dit RNA vervolgens op basis van de specifieke sequentie omgezet in een van de honderdduizend eiwitten. Dit proces wordt translatie genoemd. Iedere reeks van drie nucleotiden (triplets of codons genaamd) in het messenger-RNA komt overeen met één van twintig mogelijke aminozuren waaruit alle eiwitten zijn opgebouwd. Omdat er 64 codons bestaan en slechts twintig aminozuren, kunnen verschillende codons vertaald worden in hetzelfde aminozuur.
Het voordeel van de dubbele ‘vertaalslag’ is dat de hoeveelheid eiwitten die wordt geproduceerd flexibel is: het dna kan afhankelijk van de behoefte meer of minder rna aanmaken, waardoor de eiwitten niet één voor één maar parallel kunnen worden geproduceerd. Een ander belangrij k voordeel is dat door deze dubbele vertaalslag het dna slechts in geringe mate wordt blootgesteld aan allerlei stoffen buiten de celkern die het kunnen beschadigen. Daardoor blijft het aantal mutaties naar verhouding beperkt en vormt het dna zo’n betrouwbare drager van de erfelijke eigenschappen.
De oorspronkelijke formulering van het centrale dogma, die in 1956 werd opgesteld door Francis Crick, luidt dat genetische informatie uitsluitend kan worden overgedragen van dna op rna en de eiwitten, maar nooit andersom (Crick, 1956, 1958, 1970). In deze vorm is de stelling algemeen aanvaard door genetici. Neodarwinisten hebben het dogma echter vaak ruimer uitgelegd, als zou het betekenen dat informatie vanuit het organisme en de omgeving op geen enkele manier veranderingen in het genoom kunnen aanbrengen (Noble, 2008, 2012a). Volgens die interpretatie kunnen nieuwe erfelijke eigenschappen in de evolutie slechts ontstaan door toevallige mutaties, die vervolgens door de zeef van de natuurlijke selectie gaan (volgens de formule ‘het toeval stelt voor, de natuurlijke selectie beslist’). Veranderingen die elders in het lichaam ontstaan - bijvoorbeeld in het cytoplasma of in de moedermelk - kunnen de individuele ontwikkeling van het individu beïnvloeden, maar geen enkele invloed uitoefenen op de evolutie (Maynard Smith, 1998, 10).
Het is niet moeilijk in te zien dat deze interpretatie van het centrale dogma de weg vrij maakte voor een gencentrische benadering van de evolutie, zoals die onder andere werd ontwikkeld door George Williams in Adaptation and Natural Selection (Williams, 1966), een andere belangrijke inspiratiebron voor Dawkins’ Onze zelfzuchtige genen. Ook droeg het aldus opgevatte centrale dogma bj aan de grote nadruk die binnen de moleculaire biologie werd gelegd op het in kaart brengen van het menselijk genoom, zoals dat in het Human Genome Project (1990-2003) werd uitgevoerd. De verwachtingen waren bijzonder hooggespannen. In de niet van ironie gespeende formulering van Sarah Richardson en Hallam Stevens:
De ontdekking van de dubbelehelixstructuur in 1953 ontstak de vlam. De adembenemende snelheid waarmee deze ontdekking leidde tot de omarming van het centrale dogma (DNA → RNA → eiwit), het kraken van de genetische code, de ontwikkeling van genetic engineering, en het snel ontstane begrip van mendeliaanse ziekten creëerde de verwachting van een exponentiële toename van het vermogen om dna-informatie te meten en te interpreteren. dna bevredigt de dwangimpuls van menig wetenschapper: het is meetbaar, discreet, moleculair (en toch integratief), deterministisch, en ontwikkelbaar. Als een beetje dna goed is, dan zou een heleboel dna - het genoom - geweldig zijn. Met dat vooruitzicht staan zelfs redelijke mensen open voor overdrijving: geld uitsparen, ziekten voorspellen en genezen, kennis van onze voorouders, en rechtvaardigheid voor allen. Ach, het valt zwaar om hard te oordelen over iemand die verliefd is (Richardson & Stevens, 2015).
Het in kaart brengen van het menselij k genoom verliep bijzonder voorspoedig. Dat was niet alleen te danken aan de gemeenschappelij ke inspanning van vele honderden onderzoekers, maar ook aan de introductie van nieuwe, snellere technieken, zoals de door Craig Venter ontwikkelde shotgun sequencing (waarbij het DNA aan stukken wordt ‘geschoten’ alvorens de volgorde van de nucleotiden te bepalen, om vervolgens met behulp van slimme software de DNA-stukjes als een legpuzzel weer aan elkaar te leggen). In het licht van de hooggespannen verwachtingen was het resultaat toch in een aantal opzichten teleurstellend. De voltooiing van het Human Genome Project bleek niet zozeer het verwachte eindpunt van het neodarwinistische programma, maar veeleer het beginpunt van een hele reeks problemen.
Om te beginnen bleek het idee dat ieder gen verantwoordelijk is voor één specifiek eiwit en daarmee voor één specifieke functie niet te kloppen. Op basis van het feit dat er circa honderdduizend eiwitten in het menselijk lichaam actief zijn, had men verwacht dat er circa honderdduizend genen ontdekt zouden worden. Bij de voltooiing van het Human Genome Project in 2004 bleek het aantal eerder rond de 24.500 te liggen (en in 2007 werd het zelfs verder omlaag bijgesteld tot circa 20.500). Het bleek dat er in veel gevallen meerdere genen zijn betrokken bij de productie van een eiwit, en dat afhankelijk van het netwerk waarin ze actief zijn, de genen daarbij heel verschillende functies kunnen uitoefenen. Daarbij kwam nog dat ontdekt werd dat ongeveer de helft van de 98,5% van het DNA dat niet tot de genen behoort (en dat aanvankelij k enigszins denigrerend junk-DNA werd genoemd omdat het werd beschouwd als evolutionair ‘afval’) een belangrijke functie bij de transcriptie en translatie heeft. Deze helft van het DNA dat niet tot de genen behoort reguleert namelijk waar en wanneer bepaalde genen tot expressie komen. DNA bleek dus vele malen complexer dan gehoopt.
Zelfs in het geval dat er slechts twee genen bj een functie betrokken zouden zijn, zou het aantal mogelijke combinaties al gigantisch groot zijn. In werkelijkheid zijn er (zoals Noble in het tweede hoofdstuk van De muziek van het leven aan de hand van de simulatie van het hartritme uitlegt) soms wel honderd verschillende genen en eiwitten bj betrokken. Een aantal dat bij complexe organen als de hersenen waarschijnlijk zelfs in de duizenden loopt. Dat maakt ook dat op enkele uitzonderingen na (bijvoorbeeld bij bepaalde ziekten die het gevolg zijn van het ontbreken van een specifiek gen), er geen sprake is van een directe relatie tussen genen en lichaamsfuncties.
Ten slotte deed ook de stormachtige ontwikkeling van de epigenetica inzien dat de zaken veel gecompliceerder lagen dan de ruime interpretatie van het centrale dogma veronderstelde. De epigenetica is een deeldiscipline binnen de genetica die bestudeert welke processen buiten de celkern - afkomstig uit het organisme of de omgeving - van invloed zijn op het tot expressie komen van de genen of op de wijze waarop de cellen met de genen interacteren. De term werd in 1942 geïntroduceerd door de embryoloog en filosoof Conrad Hal Waddington als benaming van zijn onderzoek naar de invloed van de omgeving op de ontwikkeling van het fenotype, meer bepaald op de differentiatie van de aanvankelijk totopotente cel tot steeds gespecialiseerder cellen. In het in 1956 gepubliceerde artikel ‘Genetic assimilation of the bithorax phenotype’ toonde hij aan dat de ontwikkeling van het borststuk en de vleugels van fruit-vliegjes kon worden gestuurd door de omgevingstemperatuur te variëren of bepaalde chemische veranderingen in de omgeving aan te brengen. Toen hij vervolgens verder ging met kweken met de aldus veranderde fruitvliegjes bleek dat ze onder dezelfde gemanipuleerde omstandigheden de nieuwe eigenschappen in een nog veel hogere frequentie vertoonden, en na een aantal generaties deden deze nieuwe eigenschappen zich zelfs voor zonder de manipulatie van de omgeving (Waddington, 1956). Wat Waddington met zijn experimenten aantoonde was niet alleen - in het geval van de eerste generaties fruitvliegjes met een verhoogde expressie van de verworven nieuwe kenmerken - dat specifieke expressiepatronen kunnen worden overgeërfd zonder dat veranderingen in het genoom optreden (deze ‘zachte overerving’ wordt tegenwoordig ‘epigenetische overerving’ genoemd), maar ook dat deze ‘zachte overerving’ op termijn ‘geassimileerd’ kan worden door het genoom (en dus zelfs tot ‘harde overerving’ leidt). Waddingtons experiment toonde met andere woorden aan dat de Weismannbarrière minder ondoordringbaar is dan de neodarwinisten denken en dat lamarckiaanse ‘overerving van verworven eigenschappen’ dus wel degelijk mogelijk is. In zijn boek The Strategy of the Genes betoogde hij dat het ‘epigenetische landschap’ niet alleen de ontwikkeling van individuele organismen stuurt, maar door het proces van genetische assimilatie ook de ontwikkeling van de evolutie als geheel (Waddington, 1957).
Waddington deed zijn experimenten in de prille begindagen van de moleculaire biologie en hij kon daarom nog niet verklaren hoe de door hem waargenomen epigenetische overerving precies werkte. Bovendien werden zijn onderzoeksresultaten door de neodarwinisten onder invloed van het centrale dogma ‘wegverklaard’ door te veronderstellen dat de beschreven effecten toe te schrijven zijn aan (binnen het neodarwinistische paradigma passende) oorzaken zoals ‘fenotypische plasticiteit’ of ‘mutaties’ (Noble, 2015). Het belang van Waddingtons werk bleef daardoor tijdens de hoogtijdagen van het centrale dogma grotendeels veronachtzaamd.
De afgelopen decennia heeft zich echter een grote opbloei van de epigenetica voorgedaan. Vooral sinds het verschij nen van De muziek van het leven in 2006 zijn er vele honderden studies verschenen waarin niet alleen talloze voorbeelden van epigenetische werking aan het licht zijn gekomen (in het nawoord zullen enkele spectaculaire voorbeelden worden toegelicht), maar ook is het dankzij een enorme toename van kennis op het terrein van de genetica inmiddels mogelijk geworden moleculaire verklaringen te geven van de waargenomen epigenetische effecten. Een van de ontdekte factoren is bijvoorbeeld methylering, waarbij een methylgroep aan het DNA wordt gehecht, die een belangrijke rol speelt bj de regulering van de genexpressie en de eiwitfunctie. Dit epigenetische effect blijkt overerfbaar zonder dat daarbij de volgorde van de DNA-sequentie zelf wordt gewijzigd. En ook de door Waddington aangetoonde ‘harde overerving’, waarbij zich blijvende veranderingen van de DNA-sequentie voordoen, kan inmiddels op moleculair niveau worden verklaard. Onder invloed van omgevingsfactoren kunnen er, zonder dat daar mutaties aan te pas komen, nieuwe combinaties van de in de genenpool aanwezige allelen (genetische varianten) ontstaan, die vervolgens aan de volgende generaties worden doorgegeven.
Met name de recente ontwikkelingen in de epigenetica hebben het klassieke neodarwinistische paradigma aan het wankelen gebracht en nopen tot een andere kijk op evolutie en genetica. De muziek van het leven is in dit verband een belangrijk geschrift omdat Noble het neodarwinisme niet alleen op detailpunten bekritiseert - dat hebben anderen voor hem reeds gedaan, en de belangrijkste critici komen in zijn boek ook aan het woord -maar vooral omdat hij er een omvattend alternatief integratief paradigma tegenover stelt, dat van de systeembiologie. Dat hij bij de uiteenzetting van zijn metafoor van de ‘muziek van het leven’ op retorisch vaardige wijze de degens kruist met de metafoor van de ‘zelfzuchtige genen’, maakt de genoemde paradigma-omslag niet alleen op kristalheldere wijze zichtbaar voor zowel de le-venswetenschapper als de geïnteresseerde leek, maar maakt De muziek van het leven bovendien tot een opwindend leesavontuur.
Bibliografie Voorwoord en nawoord
Alford, C.F. (1992). Responsibility without freedom. Must antihumanism be inhumane? Some implications of Greek tragedy for the post-modern subject. Theory and Society, 21, 157-181.
Arai, J., Li, S., Hartley, D.M. & Feig, L. A. (2009). Transgenerational Rescue of a Genetic Defect in Long-Term Potentiation and Memory Formation byJuvenile Enrichment. The Journal of Neuroscience, 29, 1496-1502.
Badyaev, A.V. & Uller, T. (2009). Parental effects in ecology and evolution: mechanisms, processes and implications. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 364, 1169-1177.
Barbieri, M. (2009). A Short History of Biosemiotics. Biosemiotics, 2, 221-245.
Bergstrom, C. & Rosvall, M. (2009). The transmission sense of information. Biology and Philosophy, 26, 159-176.
Beurton, P.J., Falk, R. & Rheinberger, H.-J. (2008). The Concept of the Gene in Development and Evolution. Historical and Epistemological Perspectives. Cambridge, Cambridge University Press.
Bianconi, E., Piovesan, A., Facchin, F., Beraudi, A., Casadei, R., Frabetti, F., Vitale, L. et al. (2013). An Estimation of the Number of Cells in the Human Body. Annals of Human Biology, 40, 6, 463-671.
Bitbol, M. (2012). Downward causation without foundations. Synthese, 185, 233-255.
Borgstein, J. (1998). The poetry of Genetics: or reading a genetic sequence - a literary model for cellular mechanisms. The Lancet, 351, 1353-1354.
Burke, K. (1969). A grammar of motives. Berkeley, University of California Press.
Buskes, C.J.J. (2006). Evolutionair denken: de invloed van Darwin op ons wereldbeeld. Amsterdam, Nieuwezijds.
Clayton, P. & Davies, P.C.W. (2006). The Re-Emergence of Emergence. The Emergentist Hypothesis from Science to Religion. Oxford/New York, Oxford University Press.
Copland, P. (2005). The book of life. Journal of Medical Ethics, 31, 278-279.
Crick, F.H.C. (1956). Ideas on protein synthesis. In Wellcome Library for theHistory and Understanding of Medicine. Francis Harry Compton Crick Papers. http:// profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/ResourceMetadata/SCBBFT.
Crick, F.H.C. (1958). On protein synthesis. Symposia of the Society for Experimental Biology, 12, 138-163.
Crick, F.H.C. (1970). The central dogma of molecular biology. Nature, 227, 561-563.
Darwin, C. (2009a). The Origin of Species By Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. Cambridge/New York, Cambridge University Press.
Darwin, C. (2009b). The Descent of Man and Selection in Relation to Sex. Cambridge, Cambridge University Press.
Dawkins, R. (1976). The Selfish Gene. Oxford, Oxford University Press.
Dawkins, R. (1995). Onze zelfzuchtige genen. Amsterdam, Pandora Pockets.
Dawkins, R. (2006a). The God Delusion. Boston, Houghton Mifflin Co.
Dawkins, R. (2006b). The Selfish Gene. Oxford/New York, Oxford University Press.
Dawkins, R. (2009). God als misvatting. Amsterdam, Nieuw Amsterdam.
Dennett, D. C. (1995). Darwin’s Dangerous Idea: Evolution and the Meanings of Life. Londen, Allen Lane The Penguin Press.
Dennis, M.Y., Nuttle, X., Sudmant, P.H., Antonacci, F., Graves, T.A., Nefedov, M. et al. (2012). Evolution of Human-Specific Neural SRGAP2 Genes by Incomplete Segmental Duplication. Cell, 149, 912-922.
Descartes. (1999). De uitgelezen Descartes. Ingeleid en toegelicht door Han van Ruler. Tielt/Amsterdam, Lannoo ; Boom.
Dilthey, W. (1914-2005). Gesammelte Schriften. Stuttgart/Göttingen, B.G.Teubner, Vandenhoeck & Ruprecht.
Dobzhansky, T. (1937). Genetics and the Origin of Species. New York, Columbia University Press.
Ellis, G.F.R. (2009). Top-Down Causation and the Human Brain. In Downward Causation and the Neurobiology of Free Will (ed. N.C. Murphy, G.F.R. Ellis & T. O’Connor), pp. 63-81. Berlin/Heidelberg, Springer-Verlag.
Ellis, G.F.R., Noble, D. & O’Connor, T. (2012). Top-down causation: an integrating theme within and across the sciences? Interface Focus, 2, 1-3.
van Fraassen, B.C. (1980). The Scientific Image. Oxford/New York, Clarendon Press & Oxford University Press.
Grice, H.P. (1957). Meaning. Philosophical Review, 66, 377-388.
Griffiths, P. & Stotz, K. (2013). Genetics and Philosophy: an Introduction. Cambridge/ New York, Cambridge University Press.
Grosveld, F. & de Mul, J. (2010). Opvoeding en omgeving kunnen net als eigenschappen erfelijk zijn. In de Volkskrant, 3 april 2010, 10.
el-Hani, C.N. & Pereira, A.M. (2000). Higher-level descriptions: why should we preserve them? In Downward Causation: Minds, Bodies and Matter (ed. P. B. Andersen, C. Emmeche, N.O. Finnemann & P.V. Christiansen), pp. 118-142. Aarhus, Aarhus University Press.
Hesse, M.B. (1966). Models and Analogies in Science. Notre Dame, IN, University of Notre Dame Press.
Huxley, J. (1942). Evolution, the Modern Synthesis. Londen, G. Allen & Unwin ltd.
Jacob, F. (1982). The Possible and the Actual. Seattle, University ofWashington Press.
Johannsen, W. (1909). Elemente der Exakten Erblichkeitslehre. Jena, Gustav Fischer.
Johnson, R.E., Washington M.T., Prakash, S. & Prakash, L. (2000). Fidelity of human DNA polymerase. Journal of Biological Chemistry, 275, 7447-7450.
Journet, D. (2010). The recources of Ambiguity. Context, Narrative, and Metaphor in Richard Dawkins’s The Selfish Gene. Journal of Business and Technical Com-munication, 24, 29-59.
Keller, E.F. (2002). Making Sense of Life. Explaining Biological Development with Models, Metaphors, and Machines. Cambridge, Harvard University Press.
Kohl, P., Crampin, E.J. , Quinn, T.A. & Noble, D. (2010). Systems Biology: an approach. Clinical Pharmacology and Therapeutics, 88, 25-33.
Kohl, P. & Noble, D. (2009). Systems biology and the virtual physiological human. Molecular Systems Biology 5, 1-6.
de Koning, A.P., Gu, W., Castoe, T.A., Batzer, M.A. & Pollock, D.D. (2011). Repetitive elements may comprise over two-thirds of the human genome. PLoS Genetics, 7, e1002384.
Laland, K.N., Uller, T., Feldman, M.W., Sterelny, K., Müller, G.B., Moczek, A., et al. (2015). The extended evolutionary synthesis: its structure, assumptions and predictions. Proceedings of the Royal Society of London, Serie B, 282, 1-14.
Lamarck, J.B. de (1968). Philosophie zoologique. Parijs, Union générale d’éditions.
von Linné, C. (1963). Systema naturae. Published for the Ohio Herpetological Society by Cushing-Malloy, Ann Arbor, Michigan.
Mattick, J.S. (2012). Rocking the foundations of molecular genetics. Proceedings of the National Acadamy of Sciences USA, 109, 16400-16401.
Maynard Smith, J. (1998). Evolutionary Genetics. Oxford/New York, Oxford Uni- versity Press.
McClintock, B. (1984). The significance of responses of the genome to challenge. Science, 226, 792-801.
Midgley, M. (1979). Gene-juggling. Philosophy, 54, 439-458.
Midgley, M. (2009). What is selfishness? In The Guardian, 20 april 2009.
de Mul, J. (1999). The Informatization of the worldview. Information, Communication & Society, 2, 604-629.
de Mul, J. (2004). The Tragedy of Finitude. Dilthey’s Hermeneutics of Life. New Haven/ Londen, Yale University Press.
de Mul, J. (2014). De domesticatie van het noodlot. De wedergeboorte van de tragedie uit de geest van de technologie. Rotterdam, Lemniscaat.
Müller, G. & Newman, S.A. (2003). Origination of organismal form: the forgotten cause in evolutionary theory. In Origination of Organismal Form (ed. G. Müller & S. A. Newman), pp. 3-10. Cambridge, MA, MIT Press.
Murphy, N.C., Ellis, G.F.R. & O’Connor, T. (2009). Downward causation and the neurobiology of free will. In Understanding Complex Systems. Berlin/Heidel- berg, Springer-Verlag.
Noble, D. (2006). The Music of Life. Biology Beyond the Genome. Oxford/New York, Oxford University Press.
Noble, D. (2008a). Claude Bernard, the first systems biologist, and the future of physiology. Experimental Physiology, 93,16-26.
Noble, D. (2008b). Genes and causation. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 366, 3001-3015.
Noble, D. (2010). Biophysics and systems biology. Philosophical Transcriptions of the Royal Society A, 368, 1125-1139.
Noble, D. (2011a). The aims of systems biology: between molecules and organisms. Pharmacopsychiatry, 44 9-14.
Noble, D. (2011b). Differential and integral views of genetics in computational systems biology. Journal of the Royal Society Interface Focus, 1, 7-15.
Noble, D. (2011c). Neo-Darwinism, the modern synthesis, and selfish genes: are they of use in physiology? Journal of Physiology, 589, 1007-1015.
Noble, D. (2012a). A Biological theory of relativity: no privileged level of causation. Journal ofthe Royal Society Interface Focus, 2, 55-74.
Noble, D. (2012b). The Selected Papers of Denis Noble. A Journey in Physiology towards Enlightenment. Londen/Singapore/Hackensack, Imperial College Press.
Noble, D. (2013). Physiology is rocking the foundations of evolutionary biology. Experimental Physiology, 98,1235-1243.
Noble, D. (2015a). Conrad Waddington and the origin of epigenetics. The Journal of Experimental Biology, 218, 816-818.
Noble, D. (2015b). Evolution beyond neo-Darwinism a new conceptual framework. The Journal of Experimental Biology, 218, 7-13.
Noble, D. (in druk). Digital and analogue information in organisms. In Information and Causality: From Matter to Life.
Noble, D., Jablonka, E., Joyner, M. J. & Omholt, S. W. (2014a). Evolution evolves: physiology returns to centre stage. Journal of Physiology, 592, 2237-2244.
Noble, D., Noble, R. & Schwaber, J. (2014b). What is it to be Conscious? In The Claustrum. Structural, Functional, and Clinical Neuroscience (ed. J. Smythies, L. Edelstein & V. Ramachandran), pp. 353-363. Amsterdam/New York, Elsevier.
Pembrey, M.E., Bygren, L.O., Kaati, G., Edvinsson, S., Northstone, K., Sjöström, M., et al. (2006). Sex-specific, male-line transgenerational responses in humans. European Journal of Human Genetics, 14, 159-166.
Pigliucci, M. & Müller, G.B. (2010). Elements of an extended evolutionary synthesis. In Evolution: The Extended Synthesis (ed. M. Pigliucci & G.B. Müller), pp. 3-17. Cambridge, MA, MIT Press.
Reardon, S. (2012). The humanity switch. New Scientist (AU/NZ), 10-11.
Rechavi, O., Minevish, G. & Hobert, O. (2011). Transgenerational inheritance of an acquired small RNA-based antiviral response in C. elegans. Cell, 147, 1248-1256.
Richardson, S.S. & Stevens, H. (2015). Postgenomics. Perspectives on Biology after the Genome. Londen, Duke University Press, Durham.
Schrum, J.P., Zhu, T.F. & Szostak, J.W. (2010). The origins of cellular life. Cold spring harbor perspectives in Biology, 2, 1-15.
Shapiro, J.A. (2011). Evolution. A View from the 21st Century. Upper Saddle River, NJ, FT Press.
Smolinski, M.S., Hamburg, M.A. & Lederberg, J. (2003). Microbial Threats to Health. Emergence, Detection, and Response. Washington D.C., National Academies Press.
Sun, Y.-H., Chen, S.-P., Wang, Y.-P., Wei Hu & Zhu, Z.-Y. (2005). Cytoplasmic impact on cross-genus cloned fish derived from transgenic common carp (Cyprinus carpio) Nuclei and goldfish (Carassius auratus) enucleated eggs. Biology of Reproduction, 72, 510-515.
Van Gulick, R.N. (1995). Who’s in charge here? And who’s doing all the work? In Mentalcausation (ed. J. Heil & A. Mele), pp. 233-256. Oxford, Clarendon Press.
Waddington, C. H. (1956). Genetic assimilation of the bithorax phenotype. Evolution. International Journal of Organic Evolution, 10, 1-13.
Waddington, C.H. (1957). The Strategy of the genes. A Discussion of some Aspects of Theoretical Biology. Londen, Allen & Unwin.
Weaver, I.C.G. (2009). Life at the Interface Between a Dynamic Environment and a Fixed Genome: Epigenetic Programming of Stress Responses by Maternal Behavior. In Mammalian Brain Development. (ed. D. Janigro), pp. 17-39. New York, Springer.
Weismann, A. (1892). Aufsatze über Vererbung und verwandte biologische Fragen. Jena, Gustav Fischer.
Williams, G.C . (1966). Adaptation and Natural Selection. Princeton, Princeton University Press.
Witzany, G. (2014). Pragmatic turn in biology: From biological molecules to genetic content operators. World Journal of Biological Chemistry, 5, 279-285.
Woese, C.R. & Goldenfeld, N. (2009). How the microbial world saved evolution from the Scylla of molecular biology and the Charybdis of the modern synthesis. Microbiology and Molecular Biololgy Review, 73, 14-21.
Eindnoten
1 Ik ben Denis Noble bijzonder erkentelijk voor de twee lange gesprekken die we op 17 en 20 juli 2015 voerden over The Music of Life. Biology beyond Genes (Noble, 2006) ter voorbereiding van het schrijven van het voorwoord en het nawoord bij deze Nederlandse vertaling van zijn boek, alsook voor zijn uitvoerige reacties op mjn vragen en opmerkingen in de daaropvolgende e-mailcorrespondentie. Daarnaast wil ik Inge van der Bijl, Johan Bolhuis, Jan Molenaar, Awee Prins, Maureen Sie, Rolf Viervant, Vivian Visser en Jan-Peter Wissink danken voor hun constructieve commentaar op de conceptversies van het voorwoord en het nawoord. Het initiëren van deze vertaling en het schrijven van de begeleidende teksten vonden plaats in het kader van het project Humanities and the Natural Sciences: Interpretations of the Human Being binnen het NWO horizon onderzoeksprogramma What Can the Humanities Contribute to Our Practical Self-Understanding? (dossier nr. 317-20-010).
2 Zie de beknopte biografie op pagina 223.
3 Hoewel de termen ‘moderne synthese’ en ‘neodarwinisme’ vaak - ook door Noble - als synoniemen worden gebruikt, zullen we in de hiernavolgende schets van de geschiedenis van evolutiebiologie en genetica zien dat ze elkaar niet volledig overlappen.
4 Een goed voorbeeld daarvan vormt het boek The God Delusion van Richard Dawkins, dat in hetzelfde jaar werd gepubliceerd als Nobles The Music of Life (Dawkins, 2006a; Nederlandse vertaling Dawkins, 2009).
5 Met dank aan Rolf Viervant, die me op het belang van deze culturele context van het debat wees.
6 Dawkins, die als professor for Public Understanding of Science (1995-2008) aan het New College net als Noble werkzaam was aan de Universiteit van Oxford, genoot zijn biologie-opleiding aan het Balliol College, waar de vijfjaar oudere Noble in 1963 - het jaar van Dawkins’ afstuderen - net tot lecturer was benoemd en in die hoedanigheid deel uitmaakte van Dawkins’ examencommissie. Nobles aanval op Dawkins heeft dus eerder het karakter van een zoonmoord dan van een in de wetenschap meer gebruikelijke vadermoord. Dat het hierbij om een ideeënstrijd en niet om een persoonlijke afrekening gaat, laat zich aflezen aan het feit dat Noble in De muziek van het leven en op veel andere plaatsen vriendelijke woorden wijdt aan de persoon van Dawkins en diens stilistische gaven en benadrukt dat Dawkins als wetenschapper minder deterministisch is dan de ‘populaire misvattingen’ (zie pagina 35 hieronder) van zijn boek doen vermoeden. In het nawoord zal ik overigens betogen dat Dawkins’ betoog, in weerwil van de expliciete ontkenning van de auteur, wel degelijk een sterk deterministisch karakter heeft.
7 In het Nederlands vertaald onder de titel Onze zelfzuchtige genen. Over evolutie, agressie en eigenbelang (Dawkins, 1995).
8 Zie de autobiografische schets ‘Fifty Years On’ in The Selected Papers of Denis Noble (Noble, 2012b, 101-111). Hoe moeilijk het is je aan het reductionisme te ontworstelen laat zich aflezen aan feit dat Noble ook in The Music of Life nog op verschillende plaatsen terugvalt in een gencentrische visie: zie bijv. de passage waarin hij tegen de idee van zelfzuchtige genen inbrengt dat ze ook in staat zijn tot samenwerking (zie hieronder pagina 53).
9 Persoonlijke mededeling van Denis Noble. Brenner staat merkwaardig genoeg anno 2015 nog steeds als auteur van het voorwoord vermeld op de aan The Music of Life gewijde website van Oxford University Press (http://ukcatalogue.oup.com/ product/9780199228362.do).
10 Nobles boek is inmiddels in acht talen verschenen (naast het Engels in het Frans, Spaans, Italiaans, Sloveens, Japans, Koreaans en Chinees en Nederlands) en er zijn op het moment van schrijven vertalingen in het Duits, Turks en Ests in voorbereiding.
11 Bij het schrijven van deze paragraaf heb ik onder meer gebruikgemaakt van Chris Buskes’ handzame overzicht van de ontwikkeling van het darwinisme in zijn boek Evolutionair denken, hoewel ik hem niet volg in zijn sterk door het neodarwinisme gekleurde interpretatie van deze geschiedenis (Buskes, 2006, 9-38)
12 De woorden ‘code’ en ‘letters’ zijn hier tussen aanhalingstekens geplaatst omdat de daarmee verbonden populaire metaforen, waarin het dna als het ‘programma’ of het ‘boek’ van het leven wordt opgevat, in De muziek van het leven juist scherp worden bekritiseerd. In het nawoord zal ik nog uitvoeriger stilstaan bj de cruciale rol die metaforen in de biologie spelen.
Beknopte biografie van Denis Noble
Denis Noble (1936) genoot zijn opleiding aan de Emanuel School en het University College London (UCL). Daar maakte hij in 1960, als 24-jarige PhD-student, naam met twee publicaties in het gezaghebbende tijdschrift Nature, waarin hij een eerste mathematische model van het hartritme presenteerde. Deze publicaties leverden hem na de verdediging van zijn proefschrift in 1961 een baan op als Assistant Lecturer in fysiologie aan het UCL.
In 1963 volgden de prestigieuze benoemingen als fellow, tutor en lecturer aan het Balliol College van Oxford University. Hier zette hij zijn carrière voort als professional fellow en van 1984 tot aan zijn emeritaat in 2004 als Burdon Sanderson Professor of Cardiovascular Physiology en co-Director of Computational Physiology.
Gedurende zijn academische carrière was het onderzoek van Noble vooral gericht op de ontwikkeling van computermodellen van biologische organen en systemen ten behoeve van de analyse en interpretatie van hun functies, van het moleculaire niveau tot aan het gehele organisme. Daarbij ontwikkelde hij zich tot een van de pioniers van de systeembiologie. Met een internationaal team creëerde hij - gebruikmakend van supercomputers - het eerste virtuele orgaan: een virtueel hart.
Ook op bestuurlijk terrein speelde Noble een belangrijke rol. Als secretaris-generaal (1993-2001) en sinds 2009 president van de International Union of Physiological Sciences was hij initiator en organisator van een aantal omvangrijke internationale onderzoeksprojecten, zoals het in 1993 van start gegane Physiome Project. Dit project is gericht op de ontwikkeling van kwantitatieve fysiologische modellen van organen ter interpretatie van het menselijk genoom. Voor zijn werk ontving hij diverse internationale prijzen en eredoctoraten aan vooraanstaande universiteiten.
Ook na zijn emeritaat is Noble is zeer actief gebleven, nu vooral als auteur van boeken en artikelen over de theorie en filosofie van de biologie. In totaal publiceerde hij meer dan vijfhonderd artikelen en elf boeken. Met het elegante, in vele talen vertaalde boek The Music of Life. Biology Beyond Genes (2006), waarin hij het dominante neodarwinistische paradigma in de levenswetenschappen aanvalt en een gloedvol pleidooi houdt voor een meer integratieve benadering van het leven, bereikte hj een groot publiek.
The Music of Life Sourcebook bevat een groot aantal links naar te downloaden artikelen, recensies van zijn werk, videoregistraties van lezingen etc.