Over leven

Wat is leven? Mijn biologieschrift van klas IV begint met de kenmerken van het leven:

• Stofwisseling: voeding, ademhaling, uitscheiding.
• Georganiseerde bouw: cellen, weefsels, organen.
• Reproduktievermogen = voortplanting.
• Groei.
• Reactie op stimuli uit de omgeving.
• Beweging.

 

Vormen deze kenmerken een dekkende beschrijving van leven? Weten we daarmee wat leven is? Eigenlijk begrijpen we niet wat leven is. We hebben alleen vastgesteld hoe het eruit ziet. Met deze zes kenmerken weten we alleen waarin leven zich manifesteert. Maar wat is dan de essentie van leven? Hoe kunnen we begrijpen wat het is? We kunnen op zoek gaan naar aanknopingspunten in de evolutieleer. Richard Dawkins (1976) probeerde te reconstrueren hoe de evolutie begonnen kan zijn. Het is een statistische wet dat stabiele dingen meer voorkomen dan instabiele. Het meest stabiele atoom, waterstof, is het meest voorkomende element in het universum. Dat geldt ook voor complexe moleculen die zichzelf kunnen repliceren. Dawkins geeft aan dat er drie factoren zijn die bepalen hoe talrijk een bepaald complex molecuul zal worden.

De eerste factor is levensduur. Hoe langer het molecuul in stand blijft, hoe meer er van zullen zijn. Van een molecuul die direct uit elkaar valt, zullen er nooit veel zijn. De tweede factor is de replicatiesnelheid. Hoe sneller er kopieën van het molecuul gemaakt worden, hoe meer er zullen zijn. De derde factor is wat verrassend in het licht van de evolutie: onveranderlijkheid. Een molecuul moet in stand blijven (onveranderlijk zijn) en moet foutloos gekopiëerd worden (onveranderlijk doorgegeven worden). Als er veranderingen optreden, dan zal het oorspronkelijke molecuul zich dus niet verbreiden.

Deze drie factoren gelden niet alleen voor complexe moleculen, maar ook voor andere structuren, mits het structuren zijn die zichzelf repliceren. Het gaat dan over structuren waarvan op de een of andere manier kopieën ontstaan.

 

Ik mis iets in deze beschrijvingen en dat is overlevingsdrang. Een dichter schreef eens:

 

I’ve travelled every country
I’ve travelled in my mind
it seems we’re on a journey
a trip through space and time
and somewhere lies the answer
to all the questions why
what really makes the difference
between all dead
and living things
the will to stay alive

(Björn Ulvaeus)

Sommige dingen lijken levend, bijvoorbeeld omdat ze bewegen, maar ze zijn levenloos. Een voorbeeld dat ik eens heb gelezen in een artikel over artificiële intelligentie is het volgende. Maak een aantal autootjes met een lichtgevoelige cel, als er licht op valt gaan ze rijden. Plaats ze kriskras door elkaar in een grote donkere kamer en doe dan één lamp aan. Ze beginnen allemaal te rijden en stoppen pas als ze geen licht meer ontvangen. Het lijkt of ze er allemaal vandoor gaan, alsof ze bang zijn voor het licht. Wij projecten onze gevoelens op wat we zien en dan is het net of de autootjes bang zijn.

Als een bepaalde energie voorwerpen doet bewegen, dan blijven ze uiteraard bewegen totdat ze geen energie meer ontvangen. Daardoor bewegen de autootjes, hoewel ze levenloos zijn, naar een plek waar geen licht is. Dat is een algemeen patroon, je ziet het ook bij huisstof. Dat hoopt zich op onder kasten. Op de plekken waar je loopt, breng je het stof in beroering, je voegt energie toe. Het stof verplaatst zich in willekeurige richtingen, net zo lang tot het onder de kast ligt. In plaats van de hele vloer te stofzuigen, kun je je dus ook beperken tot het weghalen van de stofvlokken onder de meubels. Al het stof dat je daarmee niet hebt weggehaald is nog onderweg naar zijn eindbestemming. Een kenmerk van levende structuren is dat ze de energie juist opzoeken. Net als een boemerang, die terugkeert naar de werper die zijn energiebron is. Levende structuren blijven in beweging, naar de energie toe die hen in stand houdt. Het zijn structuren die op afnemende energie reageren door de energie weer op te zoeken. Heel algemeen geformuleerd zou je kunnen zeggen dat ze mechanismen bevatten die hen doen bewegen naar de bron waaraan ze hun ontstaan te danken hebben. Het is een complexe variant van onveranderlijkheid, een structuur die zou vervallen zonder zijn bron heeft een mechanisme dat hem naar die bron toe beweegt. Het is een mechanisme dat de structuur zelf in stand houdt. In het verlengde hiervan, een wellicht nog complexere variant van onveranderlijkheid is een structuur met een mechanisme dat hem herstelt van beschadigingen.

Hoe heeft dat allemaal kunnen ontstaan? Het onstaan van leven lijkt in strijd te zijn met de entropiewet, die stelt dat systemen “streven” naar wanorde. De entropie (wanorde) van een systeem dat aan zichzelf wordt overgelaten, neemt toe. Het ontstaan van leven betekent meer orde, minder wanorde, een lagere entropie. Het onstaan van leven wordt mogelijk gemaakt door de energie van de zon. De entropie op de zon neemt toe met de energie die alle kanten op wordt gestraald. Een klein gedeelte van die straling komt op de aarde terecht en daar neemt de entropie af. De entropie van het totale zonnestelsel neemt af.

De vorming van complexe moleculen op aarde, bijvoorbeeld aminozuren, is alleen mogelijk als ergens anders in het heelal, in casu op de zon, de entropie afneemt. Structuren die zichzelf repliceren zijn nog complexer dan aminozuren. Net als bij het ontstaan van aminozuren geldt hier dat ze ontstaan zijn doordat ze stabiel zijn. Structuren die naar hun eigen energiebron toebewegen, gaan tegen de natuurlijke neiging van de levenloze natuur in. Deze structuren konden ontstaan doordat ze stabiel zijn. Leven is een bepaalde ordening die ontstaan is omdat het stabiel is. Stabiel is het kernwoord. Daardoor ontstond overlevingsdrang, dat niets anders is dan een mechanisme tegen verval.

 

 

Literatuur

Dawkins, R. (1976). Selfish Genes and Selfish Memes [Excerpt from The Selfish Gene]. In Hofstadter, D.R., Dennett, D.C. (1981). The Mind’s I [Fantasies and Reflections on Self and Soul].