Een virus dat haar kans op verspreiding verhoogt door na infectie een paar dagen onder de radar te blijven, en wij, mensen, die ons daartegen verdedigen met een wapen dat we danken aan duizenden jaren evolutie: denkkracht. ‘Evolutie is meer dan fossielen en Darwinvinken, het speelt zich elke dag onder onze ogen af.’
Evolueert de mens eigenlijk nog? Die vraag krijgt bioloog Dominique Adriaens (faculteit Wetenschappen) al jaren wanneer hij ergens een voordracht gaat geven. Zijn antwoord moet in pré-covid-tijden ondenkbaar geklonken hebben: ‘Stel dat er een virus opduikt met de besmettingsgraad van de mazelen, de dodelijkheid van ebola en een incubatietijd van een tweetal weken. Het supervirus zou in geen tijd de wereld rondgaan. Enkel mensen die de genen hebben om de infectie te bekampen, zouden overleven. Zo’n virus zou dus een enorme evolutionaire druk op de mens als soort zetten.’
Het supervirus bestaat natuurlijk alleen in theorie, en zelfs Covid-19 zal zo’n grote impact niet hebben, maar het (extreme) voorbeeld illustreert wel dat we ons als mens nog niet boven de evolutie hebben geplaatst. ‘Zelfs de huidige pandemie kan een impact hebben. We zien intussen bijna een jaar amper mensen, we dragen een mondmasker en mogen niet knuffelen. Misschien zal het virus op die manier een impact hebben op onze partnerkeuze en zo dus ook op onze evolutie.’
Anderzijds klopt het volgens Adriaens wel dat we er in zijn geslaagd om onze natuurlijke selectie in zekere mate uit te schakelen of te omzeilen. ‘Wat normaal zou verdwijnen door natuurlijke selectie, houden we in stand dankzij de geneeskunde, landbouw, architectuur, technologie enzovoort. Een bedreigende omgevingsfactor zoals SARS-CoV bekampen we met intelligentie, technologie en cultuur. Dat zijn krachtige eigenschappen die we danken aan onze evolutie.’
Zitten we ooit helemaal aan het roer van onze eigen evolutie? We zouden de genetica die ons immuun maakt tegen een supervirus toch kunnen inbouwen?
‘Dat klopt, maar evolutie treedt op als de omgeving verandert. We kunnen ons immuun maken tegen Covid-19, maar de dag dat een compleet ander virus opduikt, zijn we terug bij af.’
De mens stuurt niet alleen zijn eigen evolutie, maar ook die van zowat alle andere organismen op aarde.
‘Onze impact is inderdaad enorm. We zijn de oorzaak van een zevental veranderingen waaraan soorten zich moeten aanpassen. We putten natuurlijke bronnen uit waar ook andere organismen gebruik van willen maken. We fragmenteren en vernietigen natuurlijke habitats. We importeren invasieve soorten, en met hen ook ziektes. Onze Europese vuursalamander bijvoorbeeld is zwaar getroffen door een schimmelinfectie die is meegekomen met geïmporteerde amfibieën, vooral via de handel in terrariumdieren. Ook de jacht en visserij oefent soms een selectieve druk uit. En we vervuilen. Er zijn studies die aantonen dat zelfs ijsberen hinder ondervinden van vervuiling. Onder invloed van hormoonverstorende stoffen vertonen zij eigenschappen van het andere geslacht. Dat beïnvloedt hun voortplanting en bedreigt dus hun kans op voortbestaan. Dat doet ook factor nummer zeven: de klimaatverandering.’
Evolueren soorten om zich tegen ons te beschermen?
‘Daarvoor gaan de veranderingen te snel. Al zijn er wel voorbeelden. Zo ontdekten wetenschappers onlangs een plantje dat zich “verstopt” voor mensen. Het bewuste plantje (Fritallaria delavayi) is al duizenden jaren populair bij Chinese alternatieve genezers en loopt daarom voortdurend het risico om geplukt te worden. De bloemen van het plantje zijn fel groen, waardoor ze opvallen tegen de rotsachtige hellingen waarop ze groeien.
Nu stelden wetenschappers vast dat de bloemen op plekken waar ze vaker worden geplukt grijzer van kleur zijn geworden. Ze vallen zo minder op en worden bijgevolg ook minder geplukt.’
Dat is slim.
‘Slim is niet het correcte woord. Het suggereert dat evolutie doelgericht werkt. Dieren en planten denken niet na over oplossingen om het voortbestaan van hun soort te bevorderen. Ook dit plantje heeft niet beslist om grijzere bloemen te krijgen. Oorspronkelijk had het plantje een variatie aan kleuren, van fel groen naar grijs. Planten met grijze bloemen werden minder geplukt, waardoor grijze bloemen op plekken waar veel mensen komen algemener zijn geworden. Evolutie verloopt willekeurig. Een eigenschap die de kans op overleving en voortplanting verhoogt, en overerfbaar is, zal zich op termijn steeds breder verspreiden.’
Evolutie is ook survival of the fittest. Wat betekent dat precies?
‘The fittest is in tegenstelling tot wat veel mensen denken niet hetzelfde als de sterkste. Sterk zijn is slechts een eigenschap die je kansen op overleven en voortplanten verhoogt, en daar draait het uiteindelijk om. The Fittest is degene die de meeste gezonde nakomelingen op de wereld kan zetten. Die individuen geven hun genen door, en spelen bijgevolg een grotere rol in de loop van de evolutie.’
‘Twee factoren zijn cruciaal: overleven en voortplanten. De eerste is vanzelfsprekend: wie langer in leven blijft, heeft meer tijd om zich voort te planten. De tweede maakt het wat complexer. Als mannetje moet je ook nog een vrouwtje voor je winnen. Sommige eigenschappen die je kans daartoe verhogen, kunnen nadelig zijn voor je overlevingskansen. Denk aan de indrukwekkende staart van mannelijke pauwen. Die is eigenlijk hinderlijk om te overleven, maar noodzakelijk om een vrouwtje te kunnen strikken.’
‘The fittest betekent trouwens ook niet dat soorten almaar beter worden. Het is de omgeving die bepaalt of je goed genoeg bent om te blijven leven en je voort te planten. Zelfs uitgestorven dieren waren ooit goed genoeg, maar verdwenen toen de omgeving veranderde.’
Charles Darwin wordt beschouwd als dé bedenker van de evolutietheorie. Waarom was hij zo belangrijk?
‘Darwin legde als één van de eersten de link tussen de eigenschappen van soorten en hun omgeving. Hij zag ook in dat de natuurwetten die vandaag gelden, ook miljoenen jaren geleden al golden, en dat altijd zullen blijven doen. Hij toonde aan dat de diversiteit in de natuur verklaard kon worden door puur natuurlijke processen, zoals natuurlijke selectie, en dus zonder Goddelijke interventie. Dat was buitengewoon controversieel voor zijn tijd.’
Is het terecht dat hij en alleen hij alle aandacht en eer krijgt?
‘Eigenlijk niet. Darwin kon steunen op heel wat kennis van zijn voorgangers. Aristoteles (384-322 v.Chr.) was in mijn ogen revolutionairder en innovatiever in zijn denken. Ook Charles Darwin had trouwens een groot respect voor het werk van Aristoteles. Aristoteles legde toen al de nadruk op het leren uit observaties. Zo ontkrachtte hij het bestaan van een “homunculus”, een minuscuul klein mensje dat zich in de zaadcel bevindt en in de baarmoeder uitgroeit tot een baby. Aristoteles had het geniale idee gekregen om de schaal van een kippenei bovenaan open te maken, om zo in eieren van verschillende leeftijden de ontwikkeling van het embryo te volgen. Zo zag hij dat er vanaf het begin geen klein kipje aanwezig was, maar dat zich langzaam een klein kipje begon te vormen vanuit een anders uitziend organisme: het embryo.’
‘Ook na Darwin kwamen nog grote evolutionaire denkers. Zo verklaarde de Duitser August Weismann (1834- 1914) vragen rond erfelijkheid waarop Darwin geen antwoord had. Weismann zag in dat niet het lichaam wordt doorgegeven van generatie op generatie, maar enkel de genetische informatie. Hij mag in mijn ogen zelfs beschouwd worden als de grondlegger van de genetica.’
‘Dat Darwin zo vereenzelvigd wordt met de evolutietheorie komt door de controverse die gepaard ging met de publicatie van zijn boek. Darwin had ook veel kennissen in hogere kringen, hij kon goed communiceren en beschikte over veel financiële middelen, waardoor hij bijvoorbeeld met de Beagle een reis rond de wereld kon maken.’
Hoe “ontdekte” Darwin het bestaan van evolutie?
‘Door zeer aandachtig te kijken naar de natuurlijke diversiteit. Zo bezat hij thuis heel wat soortencollecties, waaronder een uitgebreide verzamelingen zeepokken. Ook de domesticatie van dieren leverde hem heel wat inzichten op. Hij keek onder andere naar duivenkwekers. Een kweker die erop uit is om bepaalde kenmerken in een duivenras tot uiting te laten komen, kiest welke duif zich met welke duif mag voortplanten. Als beide ouders een specifiek kenmerk vertonen, dan weet de kweker dat de kans groot is dat hun nakomelingen dit kenmerk ook zullen hebben. Darwin zag in dat de kwekers met hun kunstmatige selectie doen wat in de natuur ook gebeurt. Alleen is het daar niet een kweker maar de omgeving die bepaalt wie zich met wie voortplant.’
‘En uiteraard was ook de reis met de Beagle enorm belangrijk. Darwin bezocht allerlei plaatsen met de meest diverse soorten. Na zijn passage op de Galapagoseilanden zag hij in dat vinken op verschillende eilanden een andere bek hadden, aangepast aan het lokaal beschikbare voedsel.’
Wat valt er vandaag nog te leren over evolutie?
‘Ontzettend veel eigenlijk. Er verschijnen nog dagelijks tientallen studies. Die beperken zich niet enkel tot biologische vraagstukken. Evolutionaire inzichten kunnen ook leiden tot technologische toepassingen. Wanneer een ontwerper een idee heeft, maakt hij of zij een prototype, test het uit, past het aan en test het vervolgens terug uit, tot het goed zit. Maar een ontwerper kan nooit duizenden prototypes na elkaar uitproberen. De natuur kan dat wel, onder de vorm van evolutie. De systemen die we in de natuur observeren kunnen bijgevolg een inspiratie zijn voor onze ontwerpen. Die wetenschap heet biomimetica.’
‘Ik kijk in mijn onderzoek bijvoorbeeld naar zeepaardjes. Zeepaardjes zijn om allerlei redenen heel bijzonder. Zo zit hun lichaam in een pantser dat tegelijk sterk en flexibel is, twee eigenschappen die moeilijk verenigbaar lijken maar wel heel nuttige toepassingen kunnen opleveren. Ik denk dan bijvoorbeeld aan een slimme brace. Als je een armbreuk hebt opgelopen, wordt de volledige beweging van de arm geblokkeerd door een brace. Dat immobilisatie leidt tot spierverlies, waardoor je ook nadat de breuk is genezen nog zult moeten revalideren. Geïnspireerd door het harnas van een zeepaardje, willen we een brace maken die een breuk immobiliseert, maar tegelijk andere bewegingen wel nog toelaat.’
‘We denken ook aan een ondersteunende robotarm voor in de zorg. Bedlegerige patiënten worden nu door de verzorgers gehoffen of ondersteund, met onder andere rugklachten tot gevolg. Er bestaan liftsystemen, maar die zijn meestal niet zo handig. We kunnen, opnieuw geïnspireerd op de staart van een zeepaardje, een sterke ondersteunende robotarm maken die zich aan de vorm van de patiënt aanpast.’
‘Biologie kan technologie inspireren, maar het kan ook omgekeerd. Ingenieurstechnieken kunnen helpen om inzichten in de biologie te krijgen. Zo kregen we met de hulp van 3D-printing een antwoord op de vraag waarom zeepaardjes een vierkante staart hebben, en dus geen ronde zoals alle andere dieren met een staart. Heeft een staart die bestaat uit een ketting van aaneengeschakelde vierkante prisma’s een evolutionair voordeel?
In de natuur kan je dat niet bestuderen, want er bestaan geen zeepaardjes met een ronde staart. We ontwikkelden daarom een 3D-geprint model van zowel de vierkante als van de ronde vorm. Die modellen konden we testen, en achterhalen dat het vierkante model wel degelijk een evolutionair voordeel oplevert.’
U publiceerde onlangs een boek over evolutie. Wat was uw motivatie om dat te doen?
‘Ten eerste omdat evolutie een buitengewoon boeiend verhaal is. Daarnaast merkte ik tijdens lezingen dat er heel wat misvattingen en vragen over evolutie bestaan. Ik wou in eerste instantie een boek schrijven over de evolutie van de mens, met een korte inleiding over algemene evolutie. Die inleiding is zo lang geworden dat het een compleet boek* is geworden. Hopelijk met straks deel twee over de evolutie van de mens.’
* Dominique Adriaens, Evolutie. Verleden en toekomst van Darwins geniale inzicht, Academia Press
Van 2007 tot 2011 liep aan de UGent een project, getrokken door onder meer Dominique Adriaens en Johan Braeckman (faculteit Letteren en wijsbegeerte), om het begrip van de evolutietheorie in Vlaanderen te verbeteren. Eén van de producten van dat project was de website evolutietheorie.ugent.be, waarin de auteurs veel voorkomende vragen in detail beantwoorden en misvattingen de wereld uit helpen. Een ware schatkamer voor leraren die met lastige vragen geconfronteerd worden, maar ook voor wie zijn of haar kinderen antwoorden wil bieden, en voor alle andere geïnteresseerden.
(foto Fritillaria delavayi: Yang Niu; foto staartmodellen: Michael Porter)
Lees ook
UGent-virologen leveren strijd tegen virussen in nieuw onderzoeksgebouw
Professor Xavier Saelens en zijn team werken elke dag aan nieuwe en verbeterde vaccins en geneesmiddelen tegen griep- en coronavirussen. Dat doen ze vanaf nu in een nieuw onderzoeksgebouw. “Ons uiteindelijke doel: zieke mensen helpen.”
Gedaan met stokjes in de neus? Eenvoudige corona-ademtest in de maak
Een coronatest die even snel en makkelijk is als een ademtest bij een alcoholcontrole: binnenkort is het mogelijk. Onderzoekers van imec-MICT-UGent bouwden mee aan een gebruiksvriendelijk toestel dat tegen de zomer in gebruik kan zijn.
Schuilt in ieder van ons een complotdenker?
Er lijkt een hoogconjunctuur voor complotdenken aan de gang te zijn. Zo’n nieuwe ziekte die uit het niets opduikt, met zoveel doden als gevolg? Dat moét wel een samenzwering zijn, aldus velen. Het internet werd en wordt dan ook overspoeld met allerlei complottheorieën. Dat brengt ons tot de vraag: waarom geloven mensen in de meest onwaarschijnlijke verhalen en waarom vinden we dat een probleem?
Twee buitenlandse doctoraatsstudenten over hun ervaring met de lockdown in Gent
Doctoraatsstudenten Elaheh Niazi uit Iran en David Gleerup uit Denemarken arriveerden rond de start van de tweede lockdown in Gent. Ze zijn hier ondertussen enkele maanden, maar veel hebben ze nog niet gezien van de stad of zelfs van de collega’s.
