Complexiteit, en de richting van evolutie. Arjan Kop.
COMPLEXITEIT, EN DE RICHTING VAN EVOLUTIE
Over een groot misverstand
Een artikel van Arjan Kop.
(dit artikel was eerder te lezen op Nadarwin.nl. deze website bestaat niet meer)
Evolutie en vooruitgang worden vaak synoniem geacht. Dit is wellicht het meest voorkomend misverstand over evolutie. Omdat de vooruitgangsidee niet echt meer leeft onder evolutiebiologen, maar onder leken nog algemeen is, leek het mij nuttig hierover iets te schrijven. Bovendien is het begrip vooruitgang weliswaar niet langer gebruikelijk, maar een zekere richting wordt door veel evolutiebiologen nog wel als een mogelijkheid beschouwd. Deze discussie is juist nu van belang, gezien in het licht van de huidige ontwikkelingen omtrent het debat over intelligent design (ID).
Vooruitgang
Vooruitgang is ontwikkeling, maar alleen ontwikkeling is niet genoeg. Er moet een toevoeging zijn, de dingen moeten beter worden, ander zouden we slechts kunnen spreken van voortgang. Vergelijk het met tijd. Tijd gaat voort, wat was komt niet meer terug, maar er wordt niets essentieels toegevoegd. Het verstrijken van tijd is nog geen vooruitgang. De huidige seconden zijn niet meer of minder waard dan die van gisteren. Die tweede voorwaarde (waardevermeerdering) geeft problemen. Wat is goed, en wat slecht? Hoe kun je testen of er vooruitgang is? Over dit onderwerp bestaat veel literatuur, en de tegenstrijdige meningen van onderzoekers geven aan dat het laatste woord hierover nog niet gezegd is. Het denken in termen van vooruitgang ontstond tijdens de Verlichting, toen mensen als Erasmus Darwin (grootvader van, ja…), overtuigd raakten van het idee dat de groei van kennis en welvaart oneindig zou kunnen zijn. Dit denken in termen van vooruitgang komen we later tegen in de werken van Charles Darwin en Spencer, die beiden dachten dat alles vooruitging. Het idee van vooruitgang in de geschiedenis van het leven is waarschijnlijk gebaseerd op twee dingen. Het eerste is antropocentrisme. Mensen bekijken de wereld door hun eigen ogen, en het is moeilijk om afstand te nemen van die manier van denken. Jezelf als middelpunt of hoogtepunt beschouwen is heel makkelijk gedaan. Voordat Copernicus anders beweerde, was men ervan overtuigd dat de aarde het middelpunt van het heelal was. Vervolgens nam men genoegen met de zon als middelpunt, totdat bleek dat de zon gewoon een van vele sterren in ons melkwegstelsel is, en niet in het midden daarvan staat. Ons melkwegstelsel staat ook nog eens niet op een extra bijzondere plaats in het universum. Evenzo heeft men altijd geloofd dat onze soort de kroon op de schepping was. Het is voor velen nog steeds moeilijk te accepteren dat we even goed een schakeltje in een lange reeks toevalligheden zouden kunnen zijn. Naast antropocentrisme is er nog de waarneming dat het eerste leven, als waargenomen in het fossielenbestand, erg simpel is. Eerst zijn er enkele cellen, dan meercellig leven, en zo door tot de huidige situatie. Daaruit concludeert men (te) snel dat er niet alleen een toename in complexiteit is geweest, maar ook dat die toename een richting heeft, van laag naar hoog.
Meningen over vooruitgang in evolutie
Absolute vooruitgang
Over het algemeen wordt verondersteld dat er een toename van complexiteit plaatsvindt gedurende de evolutionaire geschiedenis. Hoewel (een toename van) complexiteit niet direct verband hoeft te houden met vooruitgang, worden beide termen doorgaans met elkaar geassocieerd. Vooral leken veronderstellen makkelijk dat een zekere toename van complexiteit vooruitgang inhoudt, en dat die vooruitgang zin heeft, of dat er een zeker doel is. Deze vorm van redeneren noemen we ‘teleologie’ (van telos = doel). Deze ‘evolutie met een doel’, uiteindelijk culminerend in de mens, werd door Ruse (1988) absolute vooruitgang genoemd.
Peter Scheele noemt het al in de eerste alinea van de inleiding tot het werk “degeneratie” (Scheele, 1997). “Die gedachte (dat alle leven een gemeenschappelijke afstamming heeft) betekent zonder meer dat de biologische verandering in de loop der miljarden jaren een toename aan complexiteit van het leven tot gevolg heeft gehad.” Zijn definitie van evolutie geeft hij op pagina 23 van eerder genoemd werk: “Evolutie is dat uit lagere soorten, door natuurlijke selectie, hogere soorten komen.” Scheele veronderstelt hier dat er een toename is in complexiteit, en dat die toename inherent is aan het idee van evolutie. Hij velt bovendien een waardeoordeel over soorten door ze “hoger” of “lager” te noemen. Ook Duane Gish veronderstelt dat evolutie niet alleen een toename van complexiteit inhoudt, maar ook een zekere richting. “From fish to Gish” is een grapje van hem, en volgens Gish doen evolutiebiologen het volgende: “The evolutionist assumes that the accumulation of –many such- minor changes eventually could result in a new basic type and in increasing complexity.” En: “…by evolution we mean a process which is supposed to have been responsible for converting the most primitive form of life, the hypothetical primordial cell, via innumerable increasingly complex forms of life, into man, the highest form of life.” (Gish, 1978) Alvin Plantinga, filosoof/ theoloog, veronderstelt hetzelfde. In zijn artikel ‘When faith and reason clash, evolution and the bible’ (1991), noemt hij, wat volgens hem de hoofdpunten van ‘het groot evolutionair verhaal’ zijn. Een van de vijf punten is volgens hem de ‘hypothese van vooruitgang’ waarin gesteld zou worden dat het leven eenvoudig begon, om vervolgens telkens complexer te worden, resulterend in de Mens… Plantinga wordt regelmatig genoemd door Cees Dekker, en het is hierom dat ik vermoed dat dit vooruitgangsdenken het ID-debat in Nederland beïnvloedt.
Deze ideeën zijn niet voorbehouden aan creationisten. De darwinistische evolutietheorie heeft met betrekking tot het punt van vooruitgang verschillende standpunten gekend. Darwin zelf, hoewel hij probeerde het vellen van waardeoordelen te vermijden, kwam met de volgende opmerking: “as natural selection works solely by and for the good of each being, all corporeal and mental endowments will tend to progress towards perfection” (Darwin, 1859). Darwin, en met hem Spencer, die vanaf 1842 verschillende werken over evolutie in de ruimste zin (niet alleen biologisch) schreef, waren volgens Richards (1988) sterk beïnvloed door de theologische en morele opvattingen van hun tijd. Het heeft lang geduurd voordat men zich begon te realiseren dat het veronderstellen van vooruitgang, hoewel die bijna intuïtief aangevoeld wordt, moeilijk aan te tonen is (e.g. Maynard Smith, 1992), en nog steeds zijn sommige evolutiebiologen, zoals Wilson, overtuigd van de progressie van de levende wereld. Wilson veronderstelde niet alleen vooruitgang, maar vond ook dat de mens ‘gewonnen’ heeft (Wilson, 1978).
Kritiek op het idee van absolute vooruitgang
Gestuurde vooruitgang Tegenwoordig is er vooral kritiek op het idee dat er een zekere richting, gestuurd of ongestuurd, te bespeuren valt in de evolutionaire geschiedenis. Over gestuurde evolutie, zoals die bijvoorbeeld wordt gepropageerd door aanhangers van de ID-gedachte, kunnen we kort zijn. Teleologische verklaringen horen in de wetenschap niet thuis. Evolutie met voorbedachten rade, ofwel absolute vooruitgang, kan simpelweg niet getoetst worden. Het huidig debat over de plaats van religie in de natuurwetenschappen is wellicht interessant, maar helaas voor de aanhangers van groeperingen als die rond de lieden die menen dat intelligent design een wetenschappelijke theorie is, heeft een hogere macht (of je die nu God noemt of grote roerganger) geen wetenschappelijke waarde. Zo’n entiteit valt simpelweg per definitie buiten het bereik van de natuurwetenschappen, alleen door de aard van wetenschapsbeoefening. Iedere hypothese die interventie van een hogere macht veronderstelt is per definitie ontoetsbaar, en met de gebruikelijke methodologie kan een intelligente kracht nooit gevonden, noch verworpen worden.
Ongestuurde vooruitgang
Een ander punt van kritiek is gebaseerd op de maat die mensen, vaak onbewust, gebruiken voor vooruitgang. Los van ieder waardeoordeel kan altijd nog gesteld worden dat er in de evolutionaire geschiedenis van het leven een zekere trend is te bespeuren, van eenvoudig naar complex, zoals uit de citaten van Scheele en Gish al blijkt. Voor deze veronderstelde toename van complexiteit, of we die nu een bepaalde waarde toekennen of niet, is niet per definitie een sturende macht nodig. Ongestuurde absolute progressie kan niet onmiddellijk als onwetenschappelijk gezien en verworpen worden. De hypothese dat het leven streeft naar een steeds toenemende mate van complexiteit is immers tot op zekere hoogte toetsbaar. Ik zeg nadrukkelijk ‘tot op zekere hoogte’ omdat het terugdraaien en opnieuw afspelen van deze historie op praktische problemen stuit. Wat echter wel kan, is zoeken voor aanwijzingen in de richting van die toename, die, wanneer ze gevonden worden, kunnen worden geanalyseerd zoals alle andere waarnemingen. Wat eerst moet gebeuren, is definiëren wat complexiteit nu eigenlijk is. Vaak worden complexiteit en ingewikkeldheid/onvoorspelbaarheid synoniem geacht. Zo zijn er definities die, wanneer toegepast, de beweging van moleculen in een ruimte gevuld met gas complex zouden noemen. Hoe moeilijk de baan van een enkel molecuul ook te voorspellen zal zijn, voor complexiteit is meer nodig. Er moet een onderlinge samenhang zijn, tussen de verschillende componenten in een systeem (e.g. Heylighen, 1999). Laten we stellen dat ons nogal intuïtief gevoel voor wat complex is, klopt, teneinde in ieder geval uitspraken te kunnen doen over deze mechanistische visie omtrent vooruitgang. Er zijn verschillende pogingen ondernomen om een toename in complexiteit te kwantificeren. Cisne (1974) deed het als volgt: hij bestuurde de evolutionaire veranderingen in de tagmose (complexiteit) van poten van aquatische geleedpotigen. Als maat nam hij het aantal pootleden, en het aantal verschillende poten voor alle soorten. Wat hij vond was een logaritmische curve, die aangaf dat de complexiteit van poten, voor geleedpotigen, gedurende de laatste 600 miljoen jaar was toegenomen. Gould (1988) schreef een overtuigend artikel, waarin hij laat zien waarom deze toename van complexiteit geen natuurlijke trend is, neigend naar nog meer complexiteit, maar eerder een onvermijdelijk effect van ongestuurde ontwikkeling. Zijn argumentatie luidt als volgt: we zullen ervan uit moeten gaan dat het leven heel simpel begon. Simpeler dan het eerste leven is nauwelijks mogelijk. Vervolgens krijgt dat leven een bepaalde mate van vrijheid. Het gros van de levensvormen zal niet tot nauwelijks ingewikkelder ogen dan de eerste, simpele vormen, maar omdat de ruimte tot het ontwikkelen van meer kenmerken er nu eenmaal is, zal al snel ook ingewikkelder leven ontstaan uit die eerste vormen. Zo kun je bijna oneindig doorgaan. De eerste toename zal, logischerwijs, niet veel bedragen ten opzichte van de simpelste vormen, en iedere volgende toename zal lijken op de vorige, zonder al te veel dramatische stappen. Voor deze hypothese is ook bewijs: De grootste groep van organismen is erg simpel, zoals in de onderstaande grafiek is te zien:
Merk overigens op dat virussen feitelijk versimpelde bacteriën zijn.
Voorts zou je, bij een gestuurde toename, verwachten dat de simpelste vormen verdwijnen, wat niet het geval is. Voor een illustratie:
Een ander argument is dat van waargenomen afname in veronderstelde complexiteit. Walvissen hebben weliswaar meer wervels dan de meeste landzoogdieren, maar walviswervels zijn nogal eenvormig. Wanneer de situatie het toestaat, eventueel zelfs omdat dat handiger is, kan complexiteit dus ook afnemen. Bij een permanent streven naar meer zou dit tegen de verwachting zijn. (McShea, 1991)
Relatieve vooruitgang
Ruse onderscheidt, naast absolute vooruitgang, ook relatieve vooruitgang. Deze vorm van vooruitgang wordt vaak beschreven als een vorm van een evolutionaire wapenwedloop (de zogenaamde ‘red queen hypothesis’ (Ridley, 1995). Zo’n wapenwedloop houdt in dat concurrerende soorten langzaam maar zeker tegen elkaar opbieden, met telkens nieuwe, voordelige eigenschappen. Het best kan dit nog geïllustreerd worden middels een predator-prooi relatie. Stel je de volgende situatie voor: een soort plant dient als voedsel voor een wants. Planten met een gifstof, zoals nicotine of tannine, zijn oneetbaar voor deze wantsen. Deze planten hebben, omdat ze minder snel opgegeten worden, een hogere relatieve fitness. M.a.w., de kans dat zij nakomelingen krijgen, die zichzelf op hun beurt weer voortplanten is groter dan de kans dat hun gifloze soortgenoten dat doen. Wantsen die ongevoelig zijn voor die giftige stof hebben op hun beurt een grotere relatieve fitness dan de wantsen die er wel gevoelig voor zijn. Uiteindelijk zal natuurlijke selectie de niet giftige planten, en de gevoelige wantsen weggeselecteerd hebben. Per saldo is er niets veranderd. Er zijn nog steeds planten en wantsen, alleen hebben ze allebei een eigenschap extra, en die eigenschappen heffen hun respectievelijke voordelen op. Het is hier dus niet hollen of stilstaan, maar hollen en tegelijk stilstaan. Het is de vraag of je hier van vooruitgang mag spreken. Ikzelf ben er toe geneigd te stellen dat hier geen sprake is van vooruitgang. Ten eerste is er geen maat waarin je vooruitgang kunt uitdrukken; niemand kan hier uitmaken of de planten en wantsen van nu beter zijn dan die van honderd generaties geleden. Ten tweede is ook de fitness van beide soorten onveranderd gebleven. Telkens als een dergelijke situatie voor korte tijd gestabiliseerd is, is de relatieve fitness van organismen, met betrekking tot de eigenschappen in kwestie, gelijk, omdat ieder individu over dezelfde kenmerktoestand (giftig/resistent) beschikken kan.
Conclusie
Alle vormen van denken in termen van vooruitgang staan ter discussie, hoewel de argumenten verschillen. Absolute vooruitgang kan worden afgedaan als een idee gebaseerd op teleologisch denken, waarin de mens gezien wordt als (voorlopig) hoogtepunt. Dit standpunt is onhoudbaar. Relatieve vooruitgang wordt door sommigen nog gezien als reëel, hoewel ik er zelf mijn vraagtekens bij zet.