Helix

Ik kan me weinig onderwerpen voor de geest halen waar vormonderzoek zoveel impact had dan bij het onderzoek naar de structuur van het DNA. De ontdekking van James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins en Rosalind Franklin in 1953, vormde een belangrijke schakel in de bewijsketen van de evolutietheorie, is de eerste grote mijlpaal in het vakgebied van de microbiologie en veranderde het onderzoek van de erfelijkheidsleer definitief.

Dat is allemaal mooi, maar het allermooiste aan deze ontdekking is misschien dat er een heel smakelijk boekje over geschreven is door één van de onderzoekers. James Watson gaf in ‘The Double Helix’ een kijkje achter de schermen en liet zien hoe de ontdekking in zijn werk ging. Althans zijn versie ervan, want de bijdrage van de andere onderzoekers – en met name die van Rosalind Franklin – worden als bijzaak weggezet. Nog mooier dan het boekje zelf is dan is misschien de controverse die er over ‘The Double Helix’ ontstond.

De ontdekking zelf hing ook van toeval en intriges aan elkaar. Dat begint al met het onderwerp. Het lag op dat moment helemaal niet voor de hand om de structuur van DNA te gaan onderzoeken. Begin jaren 50 was het nog onzeker of DNA wel een rol speelde in erfelijkheid. Onderzoekers namen aan dat erfelijke informatie in de cel moest worden vastgelegd en ook wel dat elke cel deze informatie moest bevatten. Maar er zijn allerlei eiwitten in de cel en de informatie zou best eens verdeeld kunnen zijn over verschillende eiwitten. Dit was eigenlijk ook de heersende visie.

Dat de vier onderzoekers zich op DNA gingen toeleggen had te maken met experimenten aan bacteriën in de jaren 40 die suggereerden dat DNA wel eens een grote rol zou kunnen spelen bij de erfelijkheid. Maar het was zeker niet zo dat men al dacht dat DNA de enige drager van erfelijk materiaal zou zijn en het was ook niet duidelijk dat het blootleggen van de structuur van het molecuul zou kunnen helpen dit te aannemelijk te maken.

Daarnaast was het iets dat moeilijk te achterhalen was. De techniek om de structuur van moleculen bloot te legggen stond nog in de kinderschoenen. Men gebruikte daar Röntgenstraling voor, maar dit soort straling kon niet door lenzen worden afgebogen, waardoor er niet zoiets bestond als een röntgenmicroscoop. Wat wel kon was iets met Röntgenstraling bestralen en dan kijken hoe de straling afboog. Afhankelijk van de buigingspatronen kon je de aspecten van de moleculaire structuur ‘ herleiden. Het was een zeer pittige experimentele techniek omdat het materiaal wat bestraald werd heel goed geprepareerd moest zijn en omdat bij te complexe materialen er niets meer te herleiden viel omdat de buigingspatronen te ingewikkeld waren. De bijdrage van Rosalind Franklin in het onderzoek is geweest om deze techniek te perfectioneren en toe te passen op zoiets complex als het DNA.

Maar in ‘The Double Helix’ gaat James Watson eigenlijk niet in op dit experimentele werk. Het boekje leest eerder als een schelmenroman. Hoofdpersoon James Watson is een 24 jarige onderzoeker, vrij lui, arrogant en egocentrisch, maar wel hongerig om een grote ontdekking te doen. Hij is niet het soort onderzoeker dat zich bezighoudt met details en stukje bij beetje een techniek ontwikkelt om precieze metingen te doen, maar meer iemand die ideeën sprokkelt en dan op basis van gissingen en intuïties probeert tot dingen te komen die natuurlijk, wel een beetje belangrijk en baanbrekend moeten zijn want anders telt het niet. Francis Crick is hierin zijn partner in crime, maar ook wel zijn geweten – iemand met meer senioriteit, die de kritische vragen stelt.

Het balletje gaat rollen als Watson een presentatie ziet van Linus Pauling van een onderzoek naar een ander biologisch molecuul. Het heeft toevallig ook de vorm van een helix, maar dat is niet wat het meeste indruk maakt. De onderzoeker is achter de structuur gekomen door op basis van de Röntgenbeelden een model te maken van het molecuul. Ongeveer zoals je dat vroeger bij scheikunde gedaan zal hebben door bolletjes die atomen moesten voorstellen met stokjes te verbinden. Dat spreekt Watson aan: het moet voor hem op basis van wat er van DNA bekend is toch ook mogelijk zijn een model van DNA te maken en misschien levert dat dan wel iets interessants op!

Dus gaan Watson en Crick aan de slag met hun moleculaire Lego, maar ze hebben er weinig succes mee.
Er is simpelweg te weinig van DNA bekend om zo’n structuur meteen te kunnen bouwen en met behulp van de Röntgentechnieken van Wilkins en Franklin kunnen ze wel iets meer te weten te komen, maar de relaties zijn niet bepaald warm. Daarbij hebben ze andere wetenschapsopvattingen: Wilkins en Franklin willen eerst de data laten spreken en Watson en Crick en speculeren er op los. Wat ook niet helpt is dat Watson en Crick geen steun krijgen voor hun werk in hun eigen lab: men ziet weinig in het onderwerp en ze boeken te weinig progressie.

Toch sprokkelt Watson stukje bij beetje de elementen bij elkaar die hij nodig heeft. Welke moleculen aan de binnenkant zitten en welke aan de buitenkant; het gegeven dat de aminozuren waarmee de dwarsverbindingen in DNA gemaakt worden in gelijke hoeveelheden voorkomen; het feit dat ook DNA een helixstructuur heeft en welke afstand er tussen de verschillende ringen moet zitten. Het meeste hiervan haalt hij uit foto’s die Franklin genomen heeft, maar die hij door de grote antipathie tussen de twee alleen indirect weet te verkrijgen. Het bouwwerk dat ze uiteindelijk maken is nog altijd een gok, maar het is een erg mooie oplossing, hetgeen voor Watson en Crick reden is aan te nemen dat het wel waar moet zijn.

Waarom is die structuur zo van belang? Het is zeker een mooie structuur die mooi dat die nu als symbool voor erfelijkheid dient, maar die culturele betekenis zal de natuur natuurlijk weer worst wezen. Dus wat wel?

Watson en Crick drukken het in hun artikel als volgt uit.

“It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.”

De ‘ontdekking’ die in de structuur omsloten is, is dat het laat zien hoe je een precieze kopie kan maken van een gen. De dwarsverbanden in de dubbele helix kunnen uit verschillende aminozuren bestaan, maar er zijn wel vaste paren van aminozuren. Bij celdeling kan het molecuul dus doormidden gesneden worden waarna de 2 helften aangevuld kunnen worden met nieuw materiaal. Door de vaste paring kan dat maar op één manier, waardoor de kopie precies hetzelfde moet zij als het origineel.

Het was destijds een kernprobleem hoe genetisch materiaal zo goed intact kon blijven als het bij elke celdeling opnieuw gekopieerd moet worden. De structuur van Watson en Crick loste dat op. De consequentie van dat inzicht is dat de genetische informatie omsloten zit in de aminozuren die de bruggen vormen. Elke brug vormt dan een letter die exact overgeschreven wordt bij deling. Dit geeft op haar beurt weer een verklaring voor de diversiteit van levensvormen die allemaal DNA als erfelijk materiaal hebben. Er kan immers op deze manier heel verschillende informatie opgeslagen worden in DNA (bijvoorbeeld voor verschillende dieren), die toch exact behouden blijft bij elk kopie. Samen leiden deze aspecten van de structuur tot de conclusie dat DNA de drager van het genetische materiaal van levensvormen kan zijn.

‘The Double Helix’ laat zien hoeveel gokwerk er nodig was om tot deze structuur te komen, en hoe dun het bewijs voor deze structuur bij publicatie was. Laat staan voor de verdergaande conclusies die we er nu makkelijk aan kunnen verbinden. Het boekje verkondigd ook Watsons visie dat wetenschap in de eerste plaats om ideeën gaat en pas in de tweede plaats om experimenteel werk. En voor de oplettende lezer laat het zien hoe veel dat wringt. De waardeloze samenwerking tussen Watson en Franklin wordt door Watson bijvoorbeeld breed uitgemeten, maar de schuld wordt natuurlijk bij het karakter van Franklin gelegd en het feit dat ze een vrouw is. We vinden geen wroeging over dat Watson en Crick haar metingen ‘leenden’ zonder daar credits voor de ontdekking tegenover te stellen, terwijl het evident is dat ze zonder haar metingen nergens kwamen.

Dit is ook het mooie van het boekje. Het gebruikt een van de belangrijkste ontdekkingen uit de geschiedenis om de slechte kanten van de wetenschap te belichten. Het gaat niet bepaald over alle waarborgen van zorgvuldigheid die je aan het wetenschappelijk bedrijf mag vragen. Het gaat om het spel en het sociale proces met al haar intriges, die ook een rol spelen binnen dat systeem.

Dat brengt Watson veel bravoure, waar je kritisch op kan zijn. Hij heeft immers een voorbeeldfunctie. Maar ik zie het meer als een karakterrrek van Watson. De onderzoeker die met Lego de structuur van DNA hielp ontdekken is dezelfde als de onderzoeker die schaamteloos schreef over de rafelrandjes van die ontdekking. Watson was steeds iemand die zich weinig aantrok van hoe dingen horen. Ik vind het moeilijk dat niet charmant te vinden.

Wel heb je je als lezer de plicht om je ook te verdiepen in de perspectieven van de andere spelers. Bijvoorbeeld door ‘Rosalind Franklin and DNA’ van Anne Sayre te lezen. Dit boekje belicht de ontdekking vanuit het perspectief van een persoon die een voorbeeldiger wetenschapper was – en als je het mij vraagt degene die, meer nog dan Watson, aanspraak kan maken op de titel ontdekker van de structuur van het DNA.

Meer lezen?

Ik schreef eerder over evolutietheorie in evolutiesnelheid en over gedachtenexperimenten als een manier om de wetenschap verder te brengen. Ik schreef over wetenschapssociologie in Lableven en De zwarte dozen van Latour.

Voor dit blogje maakte ik gebruik van The Double Helixs van James Watson en Rosalind Franklin and DNA van Anne Sayre. De quote komt direct uit het oorspronkelijke artikel van Watson en Crick.

Op zoek naar het brein

Hoe zijn we er achter gekomen dat onze zielenroerselen: ons denken over hele spectrum van de meest alledaagse gedachten tot speculatie over de diepste vragen over onszelf en het bestaan, allemaal voortgebracht worden door een paar kilo weefsel ergens in ons hoofd?

Tot de negentiende eeuw was de vraag waar het denken plaatsvind al even urgent als de vraag hoe het denken werkt. Omdat we nog weinig wisten van de natuurkunde en de biologie, en omdat we geen apparatuur hadden om eens goed te kijken wat er nou gebeurde, laat de breinwetenschap zich tot de negentiende eeuw nog kenmerken door veel gis- en conceptueel denkwerk. Iets waar we in de huidige tijd van (ver) doorgevoerd empirisme misschien juist wat meer behoefte aan hebben.

In ‘The Idea of the Brain’ laat Matthew Cobb zien dat het denken over het brein, altijd sterk is beïnvloed door heersende theorieën buiten de breinwetenschap. Dat dat ideeën heeft opgeleverd waar we nog steeds op bouwen, mag haast niet verbazen.

Hart (tot 17e eeuw)
De eerste vraag die beantwoord moet worden is natuurlijk waar het brein zich bevind, of preciezer: waar komen gedachten en gevoelens eigenlijk vandaan. Lang was het meest gegeven antwoord daarop het hart. Dat is ook niet zo vreemd als je je bedenkt dat je hartslag veranderd als je emotioneel wordt en omdat het een actief orgaan is, net zoals de gedachten actief zijn. Zonder de biologielessen op de lagere school had je er waarschijnlijk net zo over gedacht.

Het is dan ook niet verrassend dat dit idee van het hart als drager van het denken lang dominant is geweest in de wetenschapsgeschiedenis. Overigens niet in de laatste plaats om dat Aristoteles deze visie onderschreef. Zijn gedachtegoed bleef tot in de middeleeuwen dominant in Europa.

Het idee dat het centrum van het denken in ons hoofd zit en ideeën over de functie van de zenuwen ontstonden door experimenten op mensen en dieren. Leerlingen van Aristoteles viel het bijvoorbeeld al op dat mensenhersenen een complexere vorm hadden dan hersenen van dieren, terwijl mensen ook intelligenter leken dan die dieren.

Na de Romeinse tijd lag het centrum van de wetenschap in de Arabische wereld, waar ideeën over het hart en het brein als oorsprong van ons mentale leven gebroederlijk naast elkaar bestonden. Het brein bestond misschien uit kamers met verschillende functies zoals waarnemen en inbeelden, redeneren en onthouden? Al die functies konden een eigen plek hebben in het brein. Misschien werden ze bewoond door geesten, die weer hun oorsprong in het hart hadden. Nog in de Romeinse tijd werd deze kamerhypothese weerlegd door anatomisch onderzoek. Er was in de anatomie van het brein niets te zien wat die functies kon verklaren.

Krachten (17e tot 18e eeuw)
In de wetenschappelijke revolutie mechaniseerde ons wereldbeeld. Wetenschap en techniek gingen hand in hand om oplossingen te vinden waarmee arbeid geautomatiseerd kon worden. Deze mechanische techniek werd vervolgens gebruikt als metafoor om mensen en dieren weer te begrijpen. Beroemd zijn plaatjes uit die tijd waar dieren voor het eerst als robots worden afgebeeld.

Zo verging het ook het brein. René Descartes dacht dat de geest iets fundamenteel anders was dan het lichaam en dat de eerste de laatste wist te besturen via de pijnappelklier. Het kernprobleem was hoe het brein er in kon slagen om invloed uit te oefenen op het lichaam. Dat de zenuwen hier een rol in speelden werd algemeen aangenomen, maar hoe de zenuwen hier een rol in speelde bleef een groot raadsel. Oudere ideeën suggereerden dat die invloed het gevolg was van een bepaalde zenuwlucht (pneuma) of dat het hydraulisch zou moeten gaan, via een vloeistof.

Gelukkig was de microscoop net uitgevonden. Die wees uit dat de zenuwen geen plaats hadden voor vloeistoffen of gassen. De filosoof John Locke stelde daarom voor dat het brein moest bestaan uit ‘denkende materie’. Dit werd als godlasterend gezien omdat het uitsloot dat de ziel onsterfelijk was en omdat het de mogelijkheid inhield dat dieren, maar ook niet levende objecten zouden kunnen denken – een absurde consequentie.

Elektriciteit (18e en 19e eeuw)
De opvolger van het krachtenidee was het idee van elektriciteit dat in de 18e eeuw populair werd. Hoewel dat nu een ‘correct’ idee lijkt, laat de geschiedenis vooral zien hoe weinig vooruitgang ermee geboekt werd.

Dat komt niet in de laatste plaats omdat elektriciteit zelf nog nauwelijks begrepen werd. Eerst was het nog vooral iets van circussen waar elektriciteit als rariteit getoond werd. Later kreeg men iets meer controle met de uitvinding van de condensator er later de batterij. Hoewel er bewijs was dat elektriciteit beweging kon stimuleren: in kikkerbenen en in andere dieren – en dat bepaalde sensaties elektrisch konden worden opgewekt, was geenszins duidelijk hoe dit precies samenhing met de werking van de hersenen of het brein.

Één probleem was dat zenuwsignalen veel langzamer waren dan elektriciteit in geleidende draden. Hermann von Helmholtz toonde aan dat zenuwsignalen ongeveer 30m per seconde gaan. Dat is vrij weinig, en dat roept daarom vragen op over de perceptie (die zou dus altijd achterlopen), maar ook over elektriciteit als oorzaak van het denken (daarvoor lijkt snelheid essentieel). Een ander probleem dat het niet logisch leek verschillende sensaties zoals zicht en gehoor dezelfde oorzaak zouden hebben. Ondanks dit gebrek aan bewijs was het idee van het elektrische brein populair, misschien nog het duidelijkst weergegeven in Mary Shelly’s roman Frankenstein.

Functie (19e eeuw)
In de achttiende en negentiende eeuw komt ook het idee van functie, en functielokalisatie op. Dit past in het idee van het brein als een machine.

Het idee is dat bepaalde delen van het brein verantwoordelijk zijn voor bepaalde functies. De schedelmetrie was op dit idee gebaseerd. Aan de hand van bulten in de schedel zou je iets kunnen vaststellen over iemand karakter. Schedelmetrie was altijd al controversieel en raakte uit de mode door gebrek aan bewijs.

Toch is lokalisatie geen vreemd idee. Er was bewijs doordat mensen met gedeeltelijk hersenletsel ook delen van hun vermogens kwijtraakten. En het kon experimenteel aangetoond worden dat dieren bepaalde dingen niet konden als specifiek letsel werd aangebracht. Of dat het toekennen van elektrische stoom in bepaalde delen van het brein dit effect hadden.

Dergelijke experimenten konden natuurlijk niet bij mensen gedaan worden, hoewel sommige artsen hun kans grepen als ze konden. Berucht is het experiment op Mary Rafferty, door Roberts Bartholow. Mary’s brein lag bloot vanwege een scheur in haar schedel. Bartholow zette deze, naar eigen zeggen met goedkeuring van de patiënt, op verschillende plekken onder stroom hetgeen tot verschillende onwillekeurig reacties van de patiënt leidde.

Het experiment werd met interesse én afschuw bekeken. Het gaf steun aan het idee dat het brein gespecialiseerde gebieden kent, maar het werd ook als hoogst onethisch gezien. Naast ethische vragen was er iets anders waardoor het spoor doodliep. De middelen om experimenten te doen met zwakstroom of om beschadiging toedienen op bepaalde plekken in het brein waren zó grofmazig dat er te weinig echt nieuwe ontdekkingen mee gedaan konden worden.

Evolutie (19e eeuw)
De evolutietheorie wierp een nieuw licht op alle biologie, en dus ook op het brein. Op dit moment is het lastig een theorie te bedenken over het lichaam als het niet te verklaren is hoe een en ander geëvolueerd is, maar in de tijd van Charles Darwin moest de evolutietheorie bewijzen dat het oplossingen bood voor problemen van andere theorieën.

Om eerlijk te zijn lukte dat voor het brein aanvankelijk maar matig. Darwin was heel terughoudend met zijn ideeën over de evolutie van het brein en kwam pas geruime tijd na de ‘Origin of Species’ met het boek ‘The Decent of Man’ waarin hij zijn theorie over de evolutie van intelligentie ontvouwde.

Hierin vinden we een focus op gedrag, hoe insecten sociale vermogens hebben en er gelijkenissen zijn tussen het gedrag van mensen en andere dieren en hoe huisdieren en primaten emoties lijken te hebben. Het past mooi in het gradualistische karakter van Darwins denken: mensen hebben een combinatie van eigenschappen die we overal in de natuur terugvinden en die ontstaan zijn in een lange evolutionaire geschiedenis – bepaalde aspecten van de menselijke intelligentie zijn misschien verder ontwikkelt dan bij andere dieren, maar ze zijn niet essentieel verschillend.

Het was, en het is eerlijk gezegd nog steeds, zó moeilijk voor mensen om hun uitzonderingspositie in de natuur op te geven dat Darwins ideeën tot op de millimeter bevochten werden. Nog altijd heeft een wetenschapper als Frans de Waal moeite om de wetenschappelijke gemeenschap te overtuigen dat dieren empathie kunnen hebben. En het idee dat andere dieren dan mensen bewustzijn kunnen hebben wordt nog altijd bevochten.

Een belangrijk conceptueel probleem voor de evolutietheorie is dat het geen licht werpt op de relatie tussen het brein en ons bewustzijn. Hoe produceert het brein gedachten? De evolutietheorie heeft geen antwoorden. Snel na Darwins dood werd het idee van George Romanes populair dat alle materie bewustzijn heeft. Er zou een alles doordringende telepathische substantie bestaan, die los stond van de materie, maar die er wel mee kon interacteren. In de maalstroom van speculaties over het brein verdween het idee van evolutie naar de achtergrond, omdat het nog onvoldoende overtuigingskracht had.

Tot slot
Veel ingrediënten van het moderne denken over het brein hebben wortels in in de vroege wetenschap: elektriciteit, lokalisatie van functie en evolutie. Maar deze jaren laten ook zien hoe een gebrek aan sterke ideeën over natuurkunde en biologie en -zoals we in de volgende blog zullen zien: informatiekunde – de breinwetenschap bemoeilijkten.

Er was te weinig empirisch bewijs om het denken bij te sturen. Daarom zien we in deze periode veel waardevolle speculatie en nog weinig experimenten die het denken dwingen antwoord te geven op specifieke vragen over het brein -en hoe het ons denken stuurt. Het was wachten op de twintigste eeuw waarin in de vorm van nieuwe technologie, nieuwe modellen voor het begrijpen van het brein ontstonden én waar nieuwe manieren om het gedrag van het brein te leren kennen opgang deden.

Meer lezen?
Dit blogje is in zijn geheel gebaseerd op ‘The Idea of the Brain’ van Matthew Cobb. Het maakt het tweede deel uit van een serie die begin met de post ‘brein quintologie’ en verder gaat met ‘informatiewerker’, ‘gedachtenmeting‘ en ‘het onbegrijpelijke brein‘.

Over de evolutietheorie schreef ik als eens eerder in ‘evolutiesnelheid

Deze blogjes zijn natuurlijk vooral bedoeld om jullie lekker te maken om The Idea of the Brain zelf te lezen.

Cultuurdragers

Wat nou als de gedachten in je hoofd helemaal niet van jezelf zijn, maar dat je ze hooguit te leen hebt van een ander? Ik word zelf nogal kriebelig van dat idee: zeker als ik aan het schrijven ben, maar het is wel in de kern wat mementheoretici over gedachten beweren. Nou, misschien niet over al je gedachten, maar wel over verreweg de meesten.

Mementheorie is een soort culturele evolutietheorie. Daar waar biologische evolutie gestuurd wordt door genen, wordt -zo denken mementheoretici – culturele evolutie gestuurd door memen. Memen vermenigvuldigen zich door van menselijk hoofd tot menselijk hoofd te springen en bepalen zo hoe we denken en doen. Als mementheorie helemaal nieuw voor je is: ik schreef er al eens een uitgebreid blogje over.

Ik heb, dat gaf ik in dat blogje al ruiterlijk toe, gemengde gevoelens bij mementheorie en dat was voor mij reden om me er eens verder in te verdiepen. Zou mementheorie zich na de jaren ’70 ontwikkeld hebben tot een volwaardige wetenschappelijke discipline? Zouden er experimenten uitgevoerd zijn om mementheorie te toetsen? Zouden theoretici er in geslaagd zijn het idee van memen meer handen en voeten te geven? Ik kon mijn geluk dus niet op toen bleek dat er een relatief recent, populair wetenschappelijk boekje over bestaat: Susan Blackmore’s “The Meme Machine”. Tijd voor een bespreking dus.

Imitatie vormt de basis van Blackmore’s behandeling van memen. Volgens Blackmore is imitatie: kunnen leren door iemand iets te zien doen, een eigenschap die min of meer uniek is voor mensen. Door dat mensen kunnen imiteren kunnen ze leren van elkaar en daardoor ontstaat cultuur. De eerste imiterende mensen gingen tools maken, spreken, hun doden begraven, [..], de universele verklaring van de rechten van de mens tekenen, naar de maan reizen, etc.

Nou, ja, misschien loop ik nu wat op de zaken vooruit. Culturele ontwikkeling is dus te begrijpen als een evolutieproces. Mensen die elkaar imiteren geven volgens Blackmore memen door.  Als ik jou zien dansen en ik doe je na, dan springt er een meme over van jouw brein naar mijn brein.

Wat een meme is weet niemand precies. Ik houd het zelf op zoiets als “ideeën”, maar verschillende mementheoretici hanteren verschillende definities en Blackmore houd het dus bij “datgene dat doorgegeven wordt bij imitatie”.  Waar mementheoretici het wel over eens zijn is dit. Sommige van die memen zijn succesvol – in die zin dat ze makkelijk en vaak doorgegeven worden -, anderen zijn minder succesvol en sterven uit. Als iedereen ons dansje na gaat doen is het een succesvolle dansmeme, anders niet.

Al met al vind er dus een kopieer- en selectieproces plaats van memen en zo evolueert de cultuur. De manier waarop we dansen, praten denken en doen veranderd doordat er steeds nieuwe memen succesvol zijn.

Het ontstaan van dit culturele evolutieproces heeft volgens Susan Blackmore verregaande consequenties gehad voor onze biologische en onze technologische evolutie.

Veel mensen denken dat met het ontstaan van cultuur de biologische evolutie van de mens zo’n beetje tot stilstand gekomen is, maar volgens Blackmore heeft de culturele evolutie de biologische evolutie juist aangestuurd. Met memen, het vermogen tot imitatie, kregen mensen namelijk een enorm voordeel ten opzichte van andere dieren die niet op deze manier kunnen leren. Steenbijlen, vuur maken of leefstijlen zoals het jagen in groepen hoefden maar één keer uitgevonden te worden. Anderen konden die praktijken meteen overnemen, zonder dat er generaties overheen gingen om het nieuwe gedrag in de genen te verankeren. Omdat culturele evolutie veel sneller is, had de imiterende mens een enorm aanpassingsvermogen en dus een fors evolutionair voordeel.

Als gevolg daarvan ging de evolutie selecteren op het vermogen tot imitatie. Eerst nog vooral door natuurlijke selectie: slechte imitatoren hadden immers minder kans om te overleven, maar waarschijnlijk speelde later ook seksuele selectie een rol. Als goede imitatoren grotere overlevingskansen hebben, wil je graag kinderen van een goede imitator. Dat betekende dat imitatievermogen in welke vorm dan ook een aantrekkelijke eigenschap werd. Zo ontstond misschien zoiets als muzikaal talent. Niet direct iets wat de overlevingskansen van je kinderen vergrootte maar wel een bewijs van imitatievermogen en dus een voordeel in de liefde.

De gevolgen voor de biologische mens waren dramatisch: we ontwikkelden een enorm brein en taalvermogens inclusief het verfijnde spraakapparaat dat daarvoor nodig is. Gereedschap waarmee we de culturele evolutie verder mee voort konden stuwen. Of eigenlijk: we werden gereedschap van die culturele evolutie. Want als Blackmore één ding duidelijk probeert te maken is het wel dat wij niet de baas zijn over de memen, maar dat de memen de baas zijn over ons. De mens staat ten dienste van de culturele evolutie, niet andersom.

Neem onze taal bijvoorbeeld. Waarom praten we zoveel? Hoeveel van wat we tegen elkaar zeggen, is werkelijk essentieel voor het voortbestaan van onze soort? Wat heb je vandaag allemaal al uitgekraamd waar, wel beschouwd, niemand beter van wordt? Zulke verspilling is onbegrijpelijk  als je denkt dat taal vooral een biologisch nut dient, maar niet als het voor de culturele evolutie is. We spreken zoveel om onze memen te helpen zich voort te planten en te verspreiden.

Of neem onze gedachten. Waarom denken we zoveel? Waarom spoken zo vaak precies dezelfde gedachten door ons hoofd? En.. in hoeverre zijn die gedachten eigenlijk van onszelf? In hoeverre herhalen we niet, in iets aangepaste vorm die dingen die we gelezen en gehoord hebben? Biologisch gezien lijkt al dat ronddenken verspilling, maar cultureel gezien is het dat misschien wel niet. Gedachten die we steeds herhalen hebben een grotere kans onthouden en doorgegeven te worden. Ons bewustzijn, wil Blackwell maar zeggen, dient de memen. Het brein is niet die originele bron van nieuwe ideeën die we er graag in zien, maar eerder een kopieermachine voor de memen.

En dan heb je menselijke technologische uitvindingen zoals het schrift en later de telefoon en het internet. Nuttige uitvindingen voor de mens natuurlijk, maar bedenk je eens hoe geweldig die uitvindingen wel niet waren voor de memen! Hoeveel beter ging het verspreiden van ideeën wel niet door de drukpers en wat een impact had dat wel niet op onze cultuur? En als die drukpers niet een volledig origineel idee van Gutenberg was, maar een samenraapsel van ideeën die hij ergens opgepikt had, was het dan niet gewoon een product van de memen, ten behoeve van die memen?

Zo trakteert Blackmore haar lezers op voorbeeld na voorbeeld waarin ze laat zien hoe invloedrijk de memen wel niet zijn. Er is een wereldwijd strijdperk vol zelfzuchtige memen die alleen maar uit zijn op reproductie. Om elkaar daarin de loef af te steken, sleuren ze ons mee: eerste vormden ze onze breinen om tot memenverspreiders, daarna vonden ze taal en zelfbewustzijn uit, daarna onze culturele systemen zoals religie en tot slot onze communicatietechnologie.

Als memen zo invloedrijk als Blackmore beweert is mementheorie het belangrijkste waar wetenschappers aan kunnen werken. Uiteenlopende en fundamentele wetenschappelijke zoals “Waarom, hebben mensen cultuur en technologie en dieren niet?”, “Hoe kan het dat wetenschappelijke ideeën er niet altijd in slagen het te winnen van het geloof in het paranormale, buitenaardse wezens en relgie?” en “Wat is het bewustzijn precies?”, kunnen nu allemaal van één eenvoudig antwoord voorzien worden: memen.

Mementheorie als theorie voor alle belangrijke vragen. Dat is te mooi om waar te zijn en dat is natuurlijk ook precies het probleem dat ik met het boek heb. Ik hoopte op een wetenschappelijke verhandeling en kreeg een boek van een gelovige. Her en der formuleert Blackmore een toetsbare hypothese, maar voor het overgrote deel blijft het boek erg speculatief.

Daarbij ontwijkt ze veel moeilijke vragen. Is imitatie wel zo uniek voor mensen? Makaken blijken hun gebruik van gereedschap razendsnel aan de komst van nieuw voedsel aan te kunnen passen: dat wijst echt op imitatie. Er zijn ook vormen van imitatie en taal gevonden bij allerlei diersoorten. En bestaan “memen” wel echt? Niemand kan ze vinden of zelfs maar definiëren. Zijn memen eigenlijk wel nodig (of nuttig) om culturele evolutie te verklaren? Andere theorieën van culturele evolutie blijven onbesproken in het boek. Kunnen we culturele evolutie niet beter zien als een samenspel van verschillende evoluties? Evoluties van kunst, ideologie en technologie die naast elkaar bestaan en elk hun eigen mechanismen en snelheden hebben bijvoorbeeld? Wat ‘winnen’ we eigenlijk door dit kille plaatje van zelfzuchtige memen die met ons aan de haal zijn gegaan?

Ik, heb veel van mij twijfels bij mementheorie al in mijn vorige blogje geuit en ben, dat zal duidelijk zijn, door het boek bepaald geen aanhanger geworden. Blackmore’s speculaties over de rol van memen in de menselijke, culturele en technologische evolutie gaan erg ver en zijn niet met overdreven veel bewijs gestut. Maar, ik denk dat ik die laatste vraag naar de ‘opbrengst’ van mementheorie wel kan beantwoorden.

Want tijdens het schrijven van dit blogje is er iets belangrijks in mij veranderd. Ik voel me een stuk minder kriebelig bij het idee dat mijn gedachten niet van mijzelf zijn. Blackmore’s observatie dat onze gedachten voor een groot deel worden gevormd door wat we horen en lezen, klopt natuurlijk gewoon; en in die zin zijn we inderdaad een product van onze cultuur. Dus ja: misschien heb ik mijn gedachten wel te leen, in plaats van dat ze uit mijn eigen brein ontsproten zijn.

Is dat erg? Welnee! Dat leensysteem van ideeën verbind me namelijk met al die mensen die er eerder eigenaar van waren en die mij ooit bevrucht of begiftigd hebben. Mijn hoofd zit vol met Mulisch en Tolstoij, met Harry Potter, met Frans Bauer en met mijn familie, vrienden, buren en collega’s. Ik draag steeds stukjes van ze mee en ik draag ze stukjes van ze uit. Liever dan een eenzaam genie met totaal originele ideeën ben ik een cultuurdrager, vol van wat van anderen is. Want zeg nou zelf…. cultuurdrager zijn is zo gek nog niet.

Meer lezen?

In memen schreef ik al eens uitgebreid over mementheorie, en ook mijn blogjes ideeënsex en geheugenmachine raken aan dit idee.

Hoewel Blackmore dit zelf niet aanhaalt zijn er behoorlijk wat raakvlakken tussen haar ideeën en die van mediatheoreticus Thomas de Zengotita die ik eerder op mijn Engelse blog besprak. Met name de alles omvattende rol van imitatie in onze hedendaagse cultuur en de pop- en jeugdcultus die daar uit volgt beschrijft De Zengotita treffend.

Blackmore is te zien in een TED praatje, waarin ze wel stelt dat technologie een eigen (autonome) evolutie ondergaat. Ze noemt memen daarin ‘gevaarlijk’. Dit idee van gevaarlijke memen wordt ook in Daniel Dennet’s  TED praatje over memen benadrukt.

Onlangs verscheen in NRC een stuk over de geschiedenis van talen. In dat onderzoek blijkt een evolutietheoretisch kader prima te werken.

Dit is mijn derde boekbespreking op dit blog. Eerder nam ik Laboratory Life van Bruno Latour, en Little Science, Big Science van Derek de Solla Price al onder handen.

Je kunt natuurlijk ook The Meme Machine gewoon zelf lezen.

 

Memen

Memen vormen de spil in wat je wel een culturele evolutietheorie kan noemen. Richard Dawkins wijdt er in zijn boek ‘The Selfish Gene’ niet meer dan een hoofdstukje aan, maar het idee blijkt aanstekelijk en duikt op veel plekken op. Eigenlijk gebruikt Dawkins de evolutietheorie als metafoor voor de verandering van ons ‘gedachtengoed’. Memen – ideeën eigenlijk – verspreiden zich door communicatie en zijn onderhevig aan een cultureel selectieproces; net zoals genen zich door voortplanting verspreiden en aan natuurlijke selectie onderhevig zijn. Een soort heeft een genenpool, een cultuur een memenpool. Met het begrip memen in de hand kunnen allerlei concepten uit de evolutietheorie één op één ingezet worden voor het begrijpen van kennisontwikkeling.

Van mementheorie kun je van alles vinden, maar voor ik daar wat meer over zeg is het misschien goed om iets verder op de boodschap van het boek ‘The Selfish Gene’ zelf in te gaan. Dawkins is namelijk een reductionist pur sang. Het kernbetoog van Dawkins is dat de evolutie niet een evolutie van organismen of soorten is, maar een evolutie van genen. De genen vormen de bouwplannen van de organismen die ze gebruiken om de competitie met andere genen aan te gaan in hun strijd om het bestaan. Organismen zijn dus slechts “fenotypen”, machines die de genen (het “genotype”) om zich heen bouwen om zich succesvoller voort te planten. Alle zichtbare eigenschappen van die organismen zoals intelligentie of fysieke kracht zijn dus uiteindelijk terug te voeren op het succes van de genen die eigenschappen veroorzaken. Een gen in een sterk dier heeft nu eenmaal meer kans zich voort te planten dan een gen in een zwak dier. Het hele boek lang hamert Dawkins er in dat evolutie blind is; erg blind.

Terug naar de memen. De kracht van mementheorie zit vast in haar eenvoud en herkenbaarheid. Als soorten kunnen evolueren door toedoen van genen, waarom kunnen culturen dan niet evolueren door toedoen van memen? Memen springen van het ene naar het andere brein, planten zich daar, bevrucht door andere ideeën, voort en springen weer over. Sommige ideeën zijn succesvol en invloedrijk en springen van brein naar brein, andere ideeën zijn minder invloedrijk en zijn dus een kort ‘leven’ beschoren. Dit is een intuïtief idee en als de evolutietheorie zoveel verklaringskracht heeft voor het begrijpen van het ontstaan van soorten waarom kan mementheorie die rol dan niet voor de evolutie van culturen spelen?

Als metafoor vind ik mementheorie ook mooi. Ze lijkt erg op het idee van een kennisstroom dat ik eerder besprak. Het dwingt tot bescheidenheid over je eigen rol de ontwikkeling van ons gedachtengoed. Eigenlijk zegt mementheorie dat jouw ideeën niet bij jou ontspruiten, maar dat je ze te leen hebt en ze hooguit wat kan veranderen voor je ze weer de wereld in stuurt. Het beeld helpt ook om te begrijpen dat ideeënvorming iets is wat je samen doet. Je vormt ideeën door het gesprek aan te gaan met anderen; waarbij zowel de ideeën zelf als het gedachtengoed waarbinnen ze succesvol kunnen zijn zich moeten ontwikkelen. Een co-evolutie, zoals ook soorten en hun ecosysteem co-evolueren.

Maar, als theorie vind ik mementheorie nogal overschat. In tegenstelling tot genen kunnen we memen niet onder de microscoop leggen en bekijken hoe ze veranderen. Er zijn maar een beperkt aantal genen, terwijl er oneindig veel memen kunnen bestaan. De koppeling tussen genen en organisme lijken me veel harder dan die tussen memen en cultuur. Dawkins laat in zijn boek heel goed zien dat de evolutietheorie zijn kracht voor een belangrijk deel dankt aan de moderne interpretatie ervan en het wetenschappelijke apparaat dat daar omheen gebouwd is. Dat kun je niet zo maar overzetten naar de wereld van gedachten. In die zin is mementheorie op dit moment waar de evolutietheorie was toen Darwin hem net publiceerde. Een wervend inzicht en een begin, misschien.

Een goede theorie helpt vaak om de juiste vragen te stellen. Maar, ik vraag me af of mementheorie ons niet eerder op het verkeerde dan op het goede spoor zet. In mementheorie doet alleen de aanstekelijkheid van een idee er toe. Hoe we ideeën verwerken of verbeteren doet er niet toe. Het maakt niet uit hoe we aan informatie komen, hoe we leren en zelfs niet hoe we communiceren. De inhoud van de ideeën is ook niet van belang. Mementheorie vindt het niet interessant wie Martin Luther King was en wat er van zijn visie van belang is voor de mensheid. Het enige waar mementheorie zich op richt is hoe hij zijn ideeën kon verspreiden en mogelijk wat maakte dat ze in goede aarde vielen.

En dan is er nog die extra reductiestap. Dawkins betoog voor het organisme als fenotype: een machine die door de genen gebouwd wordt om zichzelf succesvoller te kunnen voortplanten is vrij overtuigend. In mementheorie kun je een zelfde stap zetten. Vaak worden dan instituten zoals de kerk aangehaald. Zijn dat niet ook hele complexe machines, met als enige doel de verspreiding van het idee van God? Is God niet gewoon een succesvolle meme, die de kerk gebruikt om zich te handhaven tussen andere ideeën? Overtuigde atheïsten vinden dit wel een mooi plaatje, maar hetzelfde recept kan je natuurlijk op elk instituut of cultuurdrager toepassen. TV kan je zien als memencentralisatie, boeken als memenconservatie, scholen zijn er om de meme van scholing voor te planten, universiteiten voor de meme van wetenschap, parlementen voor de meme democratie, en zo voort. Ik vraag me af wat we daar mee opschieten. Dat een cultuur rust op breed gedragen basisideeën is wel algemeen aanvaard; het woord mentaliteit verwijst daar ook naar. Het is ook wel een houdbare stelling dat cultuurdragers de manifestaties zijn van de basisideeën van een cultuur. We kunnen ook nog zeggen dat ze helpen om die ideeën in stand te houden, maar om dat nu het enige doel te noemen. Dat is misschien wat ongepast.

Terwijl je dit las hebben allerlei ideeën zich in je hoofd genesteld en lekker liggen seksen met andere ideeën. Sommige voortbrengsels daarvan zullen mij weer inspireren tot een nieuw blogje vol potentiële ideeënsex. Toch? Vergeet die dus niet te delen, voor het voorbestaan van onze cultuur 🙂

Meer Lezen?

Ik beschreef eerder 2 andere metaforen voor kennis in kenniscontainers en in kennisstroom.

Ook schreef ik al eens over de evolutietheorie zelf in evolutiesnelheid.

Evolutiesnelheid

De evolutietheorie is misschien wel de meest bekende wetenschappelijke theorie en ze is bedrieglijk eenvoudig, waardoor er veel misverstanden over bestaan – ook bij geleerden.  Een van de misverstanden over evolutie waar ik me het meest aan erger is dat het een langzaam proces is. Dat idee leidt tot allerlei denkfouten. Wat je bijvoorbeeld hoort en leest is: de evolutie gaat langzaam en daarom zijn we nog niet aangepast aan onze omgeving vol met computers en andere nieuwe media.  Onze genen zijn immers afgestemd op een jagers- verzamelaarsleven op de steppe. Misschien denk je nu: “Ja maar dat klopt toch gewoon? Waar heb je het over”. Nou, dat zal ik uitleggen.

Hoe snel gaat evolutie? Dat hangt van een aantal dingen af. Allereerst zijn er twee soorten evolutie waar je rekening mee moet houden: selectie van genen binnen een soort en verandering van genen zelf. Het eerste proces kan heel snel gaan. Darwin merkte dit in de Origin of Species al op: fokkers die consequent het nageslacht van dieren op bepaalde eigenschappen selecteerden slaagden er binnen een paar generaties al in een soort te veredelen. Laten we deze vorm van evolutie maar even soortveredeling noemen – ook als het om de mens gaat en de natuur de selectie doet en niet een fokker. Soortveredeling komt in de natuur bijvoorbeeld voor als de omstandigheden snel veranderen. Bijvoorbeeld als er andere roofdieren in de omgeving gaan leven. Het gaat niet van de een op de andere dag, maar als we 20 jaar voor een mensengeneratie rekenen kan een snelle soortveredeling van de mens in een paar eeuwen (10-20 generaties) plaats vinden.

Laten we de tweede vorm van evolutie, het veranderen van genen, maar even genverbetering noemen. Dit proces gaat veel langzamer. Nieuwe genen ontstaan door kopieerfouten, die erg weinig voorkomen en die bovendien vaker negatief dan positief uitpakken. Bovendien moet een eventueel succesvol nieuw gen zich nog over de hele populatie verspreiden. Nu worden er per jaar meer dan 100.000 mensen geboren.  Dus is het geen gekke gedachte dat er elke generatie tenminste één positieve gen-mutatie plaats vind. Die moet zich vervolgens wel over 6 miljoen mensen verspreiden, wat zeker meer dan 20 generaties duurt. Maar de mens stapte ongeveer 10000 jaar geleden, 50 generaties dus, over op de landbouw. Een ‘landbouw gen’, bijvoorbeeld voor tolerantie tegen lactose heeft dus wel degelijk kans gehad zich over de mensheid te verspreiden.

Zelf denk ik dat het snellere proces van soortveredeling veel belangrijker is dan genverbetering. Natuurlijk hebben we onze genen nog niet aangepast aan iPads, maar veel eigenschappen die handig zijn bij het omgaan met iPads zitten allang in onze gemeenschappelijke genenpool: intelligentie, de mogelijkheid om te gaan met prikkels, abstract redeneren en een reeks andere dingen die handig zijn om met iPads om te kunnen gaan, waren op de steppe ook al handig, en kunnen zich nu gewoon via soortveredeling versterken. Bovendien is die iPad ook niet uit de lucht komen vallen, maar één teken van een maatschappij die allang aan het veranderen is. Lezen doen we sinds de Grieken, de drukpers is in de 16e eeuw uitgevonden, radio bestaat al meer dan een eeuw. Als omgaan met grote hoeveelheden informatie de mensheid verder helpt dan is de versterking van die genen allang aan de gang.

Ik denk dat het fair is om te stellen dat technologische ontwikkelingen sneller gaan dan de evolutie, maar we moeten niet net doen alsof de mens nog altijd een steppemens is. Dieetgoeroes die stellen dat ons lijf gebouwd is op het eten uit de prehistorie stappen over 10.000 jaar evolutie heen die er echt wel toe doen. Bovendien moeten we niet net doen alsof een technologische uitvinding, zelfs zoiets baanbrekends als het internet,totaal nieuwe dingen van ons mensen vraagt. Een wereld met internet vraagt niet ineens om andere lichaamsdelen, andere perceptie vermogens of intelligentie. Hooguit hebben we een beetje meer nodig van iets dat we al veel langer gebruikten. Evolutie gaat sneller dan je denkt en zelfs als het langzamer gaat dan de ontwikkeling van de technologie, wil dat niet zeggen dat evolutie iets van het verleden is. Onze soort evolueert nog steeds, in een gestaag tempo, elke dag; en zelf vind ik dat een prettige gedachte.