Darkdiamond67/Shutterstock
Hoe zal het leven op aarde en de ecosystemen die het ondersteunen zich aanpassen aan de klimaatverandering? Welke soorten zullen uitsterven – of evolueren tot iets nieuws? Hoe zullen microben verdere resistentie tegen antibiotica ontwikkelen?
Dit soort vragen, die van fundamenteel belang zijn voor onze manier van leven, zijn allemaal een aandachtspunt voor onderzoekers die evolutie bestuderen en zullen steeds belangrijker blijken naarmate de planeet warmer wordt.
Maar de antwoorden vinden is niet de enige uitdaging voor de evolutiebiologie. De theorieën van Charles Darwin mogen dan al meer dan 150 jaar oud zijn, de belangrijkste vragen over hoe evolutie werkt zijn nog lang niet beantwoord.
De evolutiebiologie ondergaat nu een van de hevigste debatten die in meer dan een generatie zijn gevoerd. En hoe dit debat verloopt, kan een belangrijke invloed hebben op de toekomst van dit wetenschappelijke gebied.
Sommige biologen en filosofen beweren dat de evolutiebiologie aan hervorming toe is, met het argument dat de traditionele verklaringen voor hoe organismen in de loop der tijd veranderen, die wetenschappers sinds de jaren 1930 hebben aangenomen, de assimilatie van nieuwe bevindingen tegenhouden.
Volgens een vocale minderheid is de hedendaagse evolutiebiologie onvolledig. De dominante en traditionele kijk op het vakgebied is te zeer gericht op hoe de genen in een populatie in de loop van de tijd veranderen. Dit verwaarloost, zo stellen deze critici, hoe individuele organismen hun omgeving vormen en zich tijdens hun leven aanpassen om te overleven en zich voort te planten.
Sommigen gaan zo ver dat ze zeggen dat de evolutietheorie zelf in een crisis verkeert en vervangen moet worden door iets nieuws.
Niet alle biologen zijn overtuigd. Sommigen beweren dat herhaalde oproepen tot hervorming verkeerd zijn en in feite de vooruitgang kunnen belemmeren.
Hoe microben resistentie ontwikkelen tegen antibiotica is evolutie in actie.
MD_style/Shutterstock
Moderne evolutietheorie
De versie van de evolutiebiologie die nog steeds grotendeels op scholen wordt onderwezen vindt zijn oorsprong in de moderne synthese. Deze versmolt Gregor Mendel’s theorie dat organismen discrete deeltjes erven (wat we nu genen noemen) met Charles Darwin’s theorie van natuurlijke selectie. Darwin suggereerde dat milieuomstandigheden erfelijke eigenschappen die niet nuttig zijn uitwissen en die welke organismen een voordeel bieden bevorderen.
De moderne synthese had tot doel de biologie te verenigen, maar werd gedomineerd door enkele deelgebieden, met name de genetica en de paleontologie, en richtte zich op de vraag hoe populaties hun genetische samenstelling in de loop der tijd veranderen. Vanuit dit perspectief zijn organismen objecten en de grondstof voor natuurlijke selectie.
Met name de moderne synthese omvatte niet alle gebieden. De studie van hoe embryo’s zich ontwikkelen en hoe organismen met elkaar en hun omgeving omgaan (ecologie) werden grotendeels buiten beschouwing gelaten.
Organismen zijn niet, zo stellen critici van de moderne synthese, passieve objecten van natuurlijke selectie. In plaats daarvan, zeggen zij, zijn organismen agenten die de omgeving veranderen.
Een beroemd voorbeeld is de bever, die dammen bouwt om te overleven en zich voort te planten, en daarbij zijn omgeving verandert. Dit sleutelen beïnvloedt op zijn beurt de natuurlijke selectie op zichzelf en andere soorten, waardoor de evolutie van de bever op lange termijn verandert.
Organismen erven ook meer dan DNA. Dit betwist de veronderstelling van de moderne synthese dat eigenschappen die een organisme tijdens een enkel leven verwerft, niet kunnen worden doorgegeven.
Er is culturele overdracht: orka’s leren hun kinderen en kleinkinderen jachtvaardigheden en voedselvoorkeuren. Zangvogels dragen voedingsstoffen over aan nieuwe generaties in eieren, net zoals mensen hun nakomelingen antistoffen geven via moedermelk. Sommige biologen zeggen dat deze begiftigingen de studie van de evolutiebiologie nieuw leven kunnen inblazen door onze aandacht af te leiden van de strikte genetische overerving.
De overdracht van informatie tussen generaties kan de evolutie van een soort beïnvloeden.
Monika Wieland Shields/Shutterstock
Diversiteit is een kracht
Als evolutionair ecoloog met belangstelling voor hoe organismen zich aanpassen aan hun omgeving, ben ik niet zo bezorgd als sommigen dat de huidige versie van de evolutiebiologie onvolledig is. Evenmin ben ik bijzonder bezorgd over de beperkingen van de populatiegenetica.
Evolutie kan duidelijk beschreven worden als het veranderen van genfrequenties tussen generaties. Maar dat betekent niet dat populatiegenetica de enige nuttige manier is om evolutie te bestuderen.
Biologen kunnen van mening verschillen over wat een evolutionair proces is, waarbij natuurlijke selectie en willekeurige veranderingen in het DNA de twee best bestudeerde processen zijn. Maar evolutionaire processen zijn niet het enige interessante aspect van evolutie.
Evolutionaire resultaten en de producten van evolutie – organismen en hoe zij zich ontwikkelen – houden biologen ook bezig. We zijn meer gaan begrijpen over hoe genen en omgeving op elkaar inwerken om de ontwikkeling van organismen vorm te geven. Deze inzichten uit de evolutionaire ontwikkelingsbiologie hebben ons vakgebied duidelijk verrijkt.
Dat de evolutiebiologie in toenemende mate gefragmenteerd is, baart mij ook geen zorgen, zolang we erkennen dat een veelheid aan benaderingen geen zwakte is, maar een kracht. Als natuurkundigen het niet eens kunnen worden over een grote eenheidstheorie van het universum, waarom zouden biologen dan verwachten dat ze het eens worden over een theorie die verder gaat dan wat we al bereikt hebben? Organismen zijn immers veel complexer dan fysische deeltjes en processen.
Een ander voorbeeld uit de natuurkunde: licht kan worden gezien als een deeltje of een golf. Deze dualiteit weerspiegelt hoe een enkele descriptor niet volstaat om het complexe verschijnsel licht volledig te beschrijven.
Als dit werkt voor natuurkundigen, waarom zouden evolutiebiologen dan niet ook meerdere manieren kunnen gebruiken om een zo complex proces als evolutie, en zulke complexe dingen als organismen, te bestuderen? Waarom kunnen we organismen niet zien als ofwel agenten die hun omgeving kunnen veranderen ofwel objecten die onderworpen zijn aan natuurlijke selectie, afhankelijk van de context? Dit zijn twee waardevolle en complementaire perspectieven.
Organismen beïnvloeden – en worden beïnvloed door – natuurlijke selectie.
Erik Svensson, Auteur voorzien
Evolutionaire biologie is tegenwoordig een rommelige lappendeken van verschillende los met elkaar verbonden deelgebieden. Dit weerspiegelt de enorme diversiteit aan verschijnselen die we bestuderen en de vele interesses van biologen.
Wij zijn het erover eens dat natuurlijke selectie op overerving en willekeurige factoren gezamenlijk organismen hebben gevormd – maar niet veel meer. Het handhaven van een samenhangend overzicht, hetzij de moderne synthese of een uitbreiding daarvan, lijkt steeds hopelozer.
Het opgeven van de zoektocht naar een grote verenigde evolutietheorie zal ons vakgebied niet schaden, maar juist bevrijden. Het zal biologen in staat stellen vrijer te denken over de eindeloze vormen het mooist die voortdurend evolueren en dat zullen blijven doen.
Erik Svensson ontvangt financiering van de Zweedse Onderzoeksraad (VR; subsidie nr. 2020-03123).
