KOSMISCHE SYNERGIE

Je ziet het overal: alles nijgt naar samenklonteren

 

 

De meeste van mijn vrienden geloven in de een of andere god. Ze lopen er niet mee te koop en ze begrijpen niets van mijn bezwaren. Of ik soms atheïst ben, of agnost? Maar dat is niet waar het om gaat. Mijn bedenking is niet gericht tegen hun vertrouwen in iets bovennatuurlijks maar betreft het gemak waarmee de werkelijkheid wordt opgevat als een onsamenhangende verzameling ongeregeld met de mens als kroongetuige. Ik ben naturalist. Ik ben ervan overtuigd dat de werkelijkheid uit zichzelf kan worden verklaard. Ik geloof dat de werkelijkheid vol zit met emergente verschijnselen die uit het niets lijken op te duiken en een universeel patroon volgen. Iedereen wil graag weten hoe de werkelijkheid echt in elkaar zit. Dan kun je beter proberen dit soort patronen te vinden dan het antwoord te zoeken bij de Onvindbare1.

 

Het is een hardnekkig misverstand dat evolutie een willekeurig proces zou zijn. De misvatting wordt in stand gehouden door de aanhangers van scheppingsverhalen die ironisch genoeg hun opvatting bevestigd zien in Richard Dawkins’ Blinde Horlogemaker (1986) waarin de stellige atheïst benadrukt dat evolutie steeds begint met een toevallige verandering van het erfelijk materiaal. Daartegen moet worden ingebracht dat slechts een klein deel van de genetische mutaties tot uitdrukking komt in het organisme en dat er pas sprake is van een evolutionair proces als de nieuwe eigenschap de overlevingskans en het verwekken van nakomelingen ten goede komt.

   De natuurlijke selectie die Dawkins zo fel verdedigt speelt zich af op het organismale niveau en wordt niet alleen door genetische veranderingen veroorzaakt maar ook door samenwerkingsverbanden tussen uiteenlopende organismen (symbiotische evolutie). Met name de grote evolutionaire transities waarbij bestaande organismen zich hebben samengevoegd tot categorieën op een ‘hoger’ niveau (microben – eencelligen; eencelligen – meercelligen) hebben bijgedragen aan de toenemende complexiteit die kenmerkend is voor de (organismale) evolutie.

   Tegenstanders van de evolutieleer voeren graag aan dat de toename van complexiteit in strijd is met tweede hoofdwet van de thermodynamica. Die stelt dat in een gesloten systeem de hoeveelheid bruikbare energie voortdurend afneemt doordat er steeds warmte ‘weglekt’ (de entropie, het aantal mogelijke corpusculaire configuraties, neemt voortdurend toe). De biosfeer is echter geen gesloten systeem. Zowel van buitenaf (zonnestraling) als van binnenuit (aardwarmte) wordt (nuttige) energie aangevoerd om de ordening van structuren te faciliteren. Daarmee neemt het aantal mogelijke moleculaire configuraties op het aardoppervlak af (dat betreft overigens niet alleen de biosfeer maar ook fysische zaken als golfstro- men, kristalvorming en vulkanisme.

   Door het toenemen van de complexiteit ontstaan emergente eigenschappen. De energietoevoer heeft een willekeurig veranderende combinatie van configuraties tot gevolg die stapsgewijs tot meer complexiteit leiden. Het dooreen husselen van mogelijkheden totdat via natuurlijke selectie een stabiel resultaat is bereikt, lijkt wel wat op het ontsluiten van een geheime toegangscode door ‘trial en error’. De hoeveelheid beschikbare tijd (honderden miljoenen jaren) is voldoende om de juiste combinatie te vinden en naarmate de complexiteit toeneemt, verloopt het decoderen sneller.

   De mate van complexiteit van een dynamisch systeem kan worden uitgedrukt in vermogen per eenheid van massa (Watt/kg). Vergelijking van de waarden voor organismale structuren met toenemende complexiteit (van microben via planten en dieren naar menselijke hersenen) levert een toename op van het genormaliseerde vermogen met een factor 103. Als overtuigd naturalist beschouw ik onszelf en onze cultuur als een onderdeel van de natuur (en niet een tegenhanger). De organismale, culturele en technologische ontwikkelingen maken m.i. allemaal deel uit van één en dezelfde evolutie waarbij de complexiteit exponentieel toeneemt. Deze is tijdens de technologische innovaties van de afgelopen paar honderd jaar (stoommachine – vliegtuig – mobieltje) toegenomen met minstens een factor 106!  

   Zelfs als je gelooft in het wonder van de schepping in plaats van de naturalistische verklaring voor het bestaan van organismale diversiteit, kun je er niet omheen dat cellen de neiging vertonen tot samenklonteren. Dat komt zowel tot uitdrukking aan het begin van ons leven (vorming klontje cellen na de conceptie) als bij het einde ervan (vorming van goed- en/of kwaadaardige celwoekeringen).

   Biologische systemen zitten ingewikkeld in elkaar. Ze vertonen een complexe gelaagdheid met een interactieve wisselwerking tussen in- en output. Met systeembiologisch onderzoek tracht men te achterhalen hoe de deelsystemen op verschillende niveaus samenwerken en elkaar beïnvloeden. Zo hoopt men de eigenschappen van de systemen nauwkeuriger te kunnen voorspellen. Dat heeft een enorme sociale en economische impact. Voor medische en farmaceutische sectoren maakt dit de ontwikkeling van geïndividualiseerde behandelingen en combinatietherapie mogelijk, wat naar verwachting ook de kosteneffectiviteit zal verhogen.*

 

Op technologisch gebied is er door de eeuwen heen een ontwikkeling herkenbaar die onze samenleving voortdurend hechter doet samenklonteren en waaraan menselijke individuen zich steeds minder kunnen onttrekken. In de huidige maatschappij wordt dat bevestigd de toenemende mondiale infrastructuur, het internet en de mobiele communicatie. Door de geïntegreerde toepassing van robotica en kunstmatige intelligentie zal deze ontwikkeling verder toenemen.

   Moderne robots hebben hun bestaan te danken aan de samenvoeging van innovatieve technieken gedurende een periode van eeuwen. Het Tsjechische woord robota betekent zoveel als dienaar of slavenarbeid en werd gebruikt door Karel Čapek in zijn toneelstuk Rosumovi Univerzální Roboti (1920), waarin hij ze introduceerde als kille namaakmensen die het uiteindelijk van ons overnemen. Die onvermijdelijke ontwikkeling is eenvoudigweg terug te voeren tot de universele drang om dingen in elkaar te zetten. De kosmische unificatie. Een onzichtbare strijd tegen de entropie. 

   De eerste automaten waren vernuftig geconstrueerde apparaten waarin de zwaartekracht werd omgezet in beweging, bijvoorbeeld door middel van stromend water. Simulatie van de stroombeweging met tandwielen verhoogde de toepassingsmogelijkheden aanzienlijk, net als het gebruik van veermechanieken en – later – elektriciteit. Het hart van het mechanisch uurwerk, het echappement, stamt uit het begin van het tweede millennium en deed uitstekend dienst als regulator van de beweging. Het kon, ter lering en vermaak, ook worden toegepast in speelgoed en kermisattracties.

   Krachtbronnen als stoom, steenkool en aardolie hebben bijgedragen aan tal van technologische ontwikkelingen maar uiteindelijk bleken waterstoffusie en elektrische batterijen de meest universele energiebron te zijn met vrijwel onbeperkte toepassingsmogelijkheden.

   De voorlopers van autonome machines waren heel wat robuuster dan uurwerken en diende een scala aan bewegingen te kunnen verrichten. Daarvoor werden ze uitgerust met uiteenlopende typen elektromotoren. Beweging kon ook worden gerealiseerd door verandering van luchtdruk zodat pneumatische pompjes deel konden uitmaken van het apparaat.

   Voor de automatisering was een heel ander ingrediënt nodig, namelijk een vorm van informatieopslag waarmee de beweging automatisch gestuurd kon worden. Al in de 14e eeuw werd een cilindervormige trommel met pinnetjes ontwikkeld voor het aansturen van carillons en muziekdozen en in de 19e eeuw werden ponskaarten gebruikt in weefgetouwen. Deze opslagmedia werden gebruikt in de eerste programmeerbare machines. In de 20e eeuw aanvankelijk nog ponskaarten maar daarna magnetische banden en schijven. In combinatie met de snel evoluerende elektrotechniek werden de automaten steeds handzamer. Machines werden uitgerust met transistors en andere geïntegreerde schakelingen. Sensoren werden aangebracht om informatie input te generen.

   Voor de assemblage van een moderne robot zijn componenten nodig die elk een eigen ontwikkelingsgeschiedenis hebben doorgemaakt voordat ze met elkaar verenigd werden tot één autonome machine. Integratie van AI (kunstmatige intelligentie) in al deze componenten heeft het autonome vermogen zodanig verbeterd dat de machine in staat is zichzelf te assembleren. En wellicht te verbeteren. 

   De dystopische angst voor een overname van de wereld door robots is kenmerkend voor een gebrekkige kennis van de synergetische evolutie. Zij (de robots) zullen uitzwermen over ons zonnestelsel en verder weg reizen terwijl wij dichter bij huis blijven. De machines volgen hun eigen superieure evolutie en zullen zich weinig gelegen laten aan hun biologische oorsprong. De mensheid heeft genoeg aan het in stand houden van haar eigen biosfeer dan om zich zorgen te maken over de toekomst van de robosfeer.*

 

De neiging tot samenklonteren is geen exclusieve eigenschap van onze maatschappij of van het leven in het algemeen. Het lijkt veel meer een fundamenteel kenmerk van de kosmos zelf te zijn.

   Lang voordat de biologische evolutie op aarde kon plaatsvinden, moest eerst de aarde zelf nog ontstaan. Volgens de accretie theorie van Viktor Safronov is de aarde (samen met de andere planeten) ontstaan door adhesie van ruimtestof dat daarna onder invloed van de eigen gravitatie is gaan samenklonteren tot materieverdichtingen (planetesimalen) in een schijf rondom de zon. 

   Sinds het ontstaan van ons universum, zo’n 13,8 miljard jaar geleden, lijkt er sprake te zijn van een voortdurend samenklonteren. Vanaf het eerste begin, dat ik gemakshalve leg bij een bal gloeiendhete quark-gluonplasma met een doorsnede van ongeveer 1 meter, nam de extreem hoge temperatuur voortdurend af doordat het volume razendsnel toenam. Er ontstonden conglomeraten met een oplopende hiërarchie. Gluonen koppelden quarks aaneen tot protonen en neutronen. Protonen bonden zich aan neutronen en vormden deuteriumkernen die onderling versmolten tot heliumkernen. Deze situatie werd al binnen 20 minuten na de oerknal bereikt. De temperatuur was gedaald van ca. 1032 Kelvin naar 109 K. en de doorsnede van het heelal was ondertussen meer dan 1018 meter.

   Het duurde vervolgens een paar honderdduizend jaar voordat de temperatuur voldoende laag was om vrije elektronen en kernen te combineren tot atomen. Voornamelijk waterstof. Hun onderlinge aantrekking door gravitatie leidde na 100 miljoen jaar tot stervorming. Moleculaire stofwolken met extreem hoge dichtheid stortten als het ware in onder hun eigen gewicht (spontane stervorming) of werden door energetische schokgolven verder verdicht (teweeggebrachte stervorming) waarbij druk en temperatuur opliepen.

   Stervorming is nog steeds aan de gang door het ontstaan van lokale dichtheden in contraherende gaswolken. Daarbij wordt een deel van de gravitatie-energie omgezet in waarneembare infrarode straling. Zodra de dichtheid en temperatuur hoog genoeg zijn, fuseren waterstofatomen tot heliumatomen en laten het gas stralen.

   Afhankelijk van hun massa verloopt de evolutie van sterren volgens verschillende trajecten. Relatief lichte sterren (tot 8x de massa van de zon) bereiken een evenwicht tussen de naar binnen gerichte druk en naar buiten gerichte stralingsenergie. Aanvankelijk is die energie het gevolg van het samenklonteren (fusie) van waterstofatomen tot heliumatomen. Na verloop van tijd gaan de heliumatomen fuseren tot koolstof en zuurstof, waarbij vooral in de kern van het hemellichaam de temperatuur sterk toeneemt en de ster doet zwellen. Daardoor neemt de oppervlaktetemperatuur af en ontstaat een rode kleur (rode reus). Uiteindelijk worden de buitenste lagen weggeblazen en blijft een gefuseerde klont van voornamelijk koolstof over (witte dwerg). Als een witte dwerg zwaarder wordt doordat er massa wordt aangetrokken uit nabijgelegen sterren kan deze nog verder imploderen en zich gaan gedragen als de ingestorte kern van een zware ster. 

   Zware sterren stralen tijdens hun vorming grote hoeveelheden energie uit terwijl hun massa blijft toenemen. Dat komt doordat bij het zwaarder worden de temperatuur steeds hoger wordt. Na de fusie van heliumatomen tot koolstof en zuurstof gaan deze grotere atomen verder fuseren tot silicium en vervolgens tot ijzer en nikkel. Daarna implodeert het binnenste van de ster waarbij zoveel energie vrijkomt dat de buitenlagen de ruimte in worden geblazen. Zo’n explosie staat bekend als een supernova. In de overgebleven klont smelten elektronen, protonen en neutronen samen tot een (extreem zware) neutronenster. Bij zeer zware sterren kan de gevormde neutronenster nog verder imploderen tot een zogenaamd zwart gat. De uitgestoten zware elementen vormen kosmische stofwolken waaruit weer planeten ontstaan.2

   Alle hemellichamen worden dus in beginsel gevormd door het samenklonteren van materie. Bij sterren komt dat vooral door het fuseren van lichte elementen, bij planeten als de aarde is het allereerst het gevolg van adhesie van moleculair stof dat bestaat uit zwaardere elementen die bij de implosie van een stervende ster de ruimte worden ingeblazen. 

   De aarde bestaat voor het grootste deel uit ijzer en silicium. De overige elementen komen vooral voor als verbindingen doordat atomen van verschillende elementen o.i.v. de elektromagnetische kracht moleculen zijn gaan vormen (water, methaan, ammoniak, koolzuur). Zo werd alle zuurstof in eerste instantie aan andere elementen gebonden, zoals waterstof (tot de vorming van water) en koolstof (tot de vorming van koolzuur of CO2). Door de bijzondere eigenschappen van water konden in deze stof talloze positief en negatief geladen deeltjes (ionen) voorkomen van zeer uiteenlopende elementen. Daaruit ontstonden o.i.v. elektrische ontlading en kosmische straling grote moleculen van vooral waterstof, koolstof en zuurstof in combinatie met fosfor, stikstof en zwavel grote moleculen als aminuzuren en koolhydraten die op hun beurt tot complexe clusters samenklonterden. Andersoortige samenstellingen leidden tot zelfkatalyse  en replicatie (een soort sneeuwbaleffect waarbij de omgevingsmoleculen dezelfde configuratie vormen). Op zeker moment integreerden verschillende van deze systemen tot een nieuwe eenheid die het vermogen had om voldoende energie op te wekken om zichzelf in stand te houden na te maken. De eigenschappen van een dergelijke eenheid bestempelen we nu met leven.

   Leven bestaat door het in stand houden van een elektronenstroom die via verschillende moleculen terecht komt bij een terminale ontvanger. In veel gevallen is dat een zuurstofatoom (als gevolg van fotosynthese). Als dat zuurstof vrijkomt bindt het zich aan andere elementen (net als in het begin op aarde; oxidatie) maar als die niet meer voorhanden zijn, blijft de zuurstof in de atmosfeer hangen. De minuscule organismen die hiervoor verantwoordelijk waren, gebruikten het zonlicht als energiebron. Er waren echter ook andere manieren om aan energie te komen (via aardwarmte, chemische reacties e.d.) waarbij andere elementen vrijkwamen (o.a. stikstof en zwavel). Na verloop van zeer lange tijd (2 miljard jaar) ‘ontdekten’ de verschillende micro-organismen een vorm van samenwerking die een gunstiger overlevingsstrategie opleverde en die is beschreven in de endosymbiontentheorie3:  een soort vergroeiing waardoor de (veel grotere) eukaryotische cel ontstond (waar later alle meercellige organismen uit voortkwamen) en die in staat was om de vrije zuurstof te gebruik om te kunnen bestaan.

   Het leven zoals wij dat kennen is dus ook een voortbrengsel van de kosmische neiging tot samenklonteren. 

   Synergie is wellicht universeler dan entropie.   

 

Niet alleen astrofysici, ook economen weten wat synergie betekent. Wie liever wat dichter bij huis blijft, moet zich maar eens verdiepen in de voordelen van bedrijfsmatige samenwerking en fuseren. Een betrekkelijk recent voorbeeld:

   Om een log en slecht functionerend bedrijf om te zetten naar een dynamische groeionderneming, koos Jack Welch, voormalig bestuursvoorzitter van General Electric, voor expansie en optimalisatie. Dat maakte hem tot een legende maar gaf hem ook de naam meedogenloos te zijn voor zijn ondergeschikten. Als managers geen verbeteringen konden leveren, werden ze vervangen door anderen die dat wel konden. Voortdurende verandering en het streven naar verbetering waren het motto. Door het stroomlijnen van activiteiten, het verwerven van nieuwe bedrijven en het nastreven om elk bedrijf onder de GE-paraplu tot de beste op zijn gebied te maken, kon het bedrijf van 1981 tot 2001 dramatisch uitbreiden. De waarde van het bedrijf steeg in die periode van 13 miljard naar enkele honderden miljarden dollars.*

 

De sociaal-culturele wereld om ons heen laat voortdurend zien hoe het aaneensluiten van gelijkgestemden een meer of minder belangrijke bijdrage leverde aan onze maatschappelijke vooruitgang. Niet zelden leidt het maatschappelijke samenklonteren tot een maatschappelijke omwenteling. Vaak begint het met een klein klontje dat uitgroeit tot een enorme kluit. Historische voorbeelden zijn de bestorming van de Bastille (Franse revolutie), muiterij op de Potemkin (Russische revolutie) en de uitvinding van de stoommachine (industriële revolutie).

   Na de tweede wereldoorlog kwamen vooral in de westerse wereld jongeren in opstand tegen de maatschappij van hun ouders. Aanvankelijk in kleine groepjes die een hele generatie mobiliseerden. In de Verenigde Staten waren het de beatniks, in Frankrijk de Parijse studenten, in Nederland hadden we Provo.

   De jaren zestig van de vorige eeuw worden wel samengevat als het decennium van de generatiekloof waarlangs een breuk ontstond tussen gezagsgetrouwe ouderen en antiautoritaire jongeren. De onvrede van de naoorlogse jeugd kwam vooral tot uiting in de beatcultuur, Vietnamdemonstraties en democratiseringsgolven. Tegen het eind van de jaren zestig was er zelfs een heuse emancipatiebeweging die opkwam voor seksuele vrijheid en gelijkwaardigheid.

   Aan de sociaalpsychologische basis van deze maatschappelijke verandering lag het algemene besef dat de individuele behoefte tot zelfverwerkelijking gerealiseerd kon worden door groepsvorming. Opkomen voor jezelf door samen te gaan met anderen. Een revolutie werd het niet want de gevestigde orde was tot dezelfde slotsom gekomen: if you can’t beat them, join them! In anarchistische kringen was dat bekend, zoals blijkt uit onderstaande briefje van Gesina de Lange aan haar vijf jaar jongere broer Jurriaan Andriessen.

 

 

                                                                     Driebergen, december 1969

Lieve Jur

Het was heerlijk om weer eens allemaal bij elkaar te zijn. Helemaal in de geest van mama. Papa maakt nog steeds fantastische muziek en wat jij van ‘Time-Spirit’ hebt laten horen is grandioos. Ik weet zeker dat je broertje er ook zo over denkt. Wij zijn een hele fijne familie!

Mijn bijdehandse pleegdochter4 ergert zich aan onze saamhorigheid; ze vindt ons elitair. Ze ziet ons als een handvol noten en graankorrels op de evolutionaire molen en wat is – volgens haar – ons dagelijks brood anders dan een massa vermalen korrels? Het is een intelligent meisje maar natuurlijk heeft ze ongelijk. Al vindt Louis van niet.

Je moet het hem maar vergeven; hij is een kind van zijn tijd. Je weet toch ook wel dat er nu heel anders tegen orkestrale conventies wordt aangekeken dan pakweg 15 jaar geleden. Hij is jong en ambitieus. Hij legt zich niet neer bij repressieve tolerantie. Hij wil echt de hele hiërarchie afbreken. Weg met de verzuiling en vóór het proletariaat. Zijn muziek moet een soort Marxistische boodschap prediken: het samengaan van individuele vrijheid en strenge discipline. In zijn composities ligt de maat vast maar de instrumentalist mag zelf de toon bepalen. Hij dwingt ze tot improvisatie, net als in de jazz. Dat zou jij toch moeten herkennen. Maar Louis gaat nog verder. Hij stelt zichzelf en alle orkestleden, ongeacht hun instrument, alle muziekgenres (en zelfs het publiek) als gelijkwaardige elementen van één muzikale samenwerking. Daarmee hoopt hij echt iets nieuws te creëren. ‘De Tijd zal het leren’, heeft hij me toegefluisterd. 

                                                                                                                                                                                     Liefs van je zusje Hiek.

 

Uiteindelijk hebben het anti-establishment sentiment en de bindende kracht van muziek een sfeer opgewekt die alleen wordt ervaren in gezelschap van een groot aantal gelijkgestemden onder blootstelling aan opwindende auditieve en visuele prikkels. Een soort ‘collectief bruisen’ als aankondiging van een nog onbekende maar veelbelovende toekomst. TomorrowWorld.*

  

YesterdayWorld daarentegen roept pastorale beelden op van een geïdealiseerd arcadisch landschap. Stoeiende kinderen vermaken zich in de nabijheid van hun tevreden zwoegende ouders. Straks met het het hele gezin rond de kookpot.

   Voor het begin van de industriële revolutie in de 19e eeuw haalde iedereen bij de talloze veeboertjes zelf een pannetje rauwe melk dat men thuis vóór gebruik wel eerst even moest koken. Na verloop van tijd trokken steeds meer mensen naar de stad waar ze onder armzalige omstandigheden samenklonterden in woonkazernes. Bij wie het zich kon veroorloven werd de melk bezorgd (nog wel eerst even koken) door zogenaamde melkboeren. Pas tegen het einde van de 19e eeuw ontstonden coöperatieve melk- en zuivelfabrieken doordat de economische druk kleine keuterboertjes had gedwongen om te gaan samenwerken. Bovendien werd in de melkerijen voor het eerst pasteurisatie toegepast zodat die thuis niet meer gekookt hoefde te worden. Naarmate de stedelijke agglomeraties groter werden trokken ze steeds meer boeren naar zich toe. Het platteland werd als het ware leeg gezogen. Zelfs middelgrote boeren konden slechts standhouden door aan te sluiten bij de coöperaties. Uiteindelijk waren er alleen nog superboeren.

   Ruim een eeuw geleden werden de koeien nog met de hand gemolken, werd de melk afgeroomd om thuis tot boter te worden gekarnd. Op andere boerderijen werd de melk gebruikt om tot kaas te verwerken. De melkproducten werden in de 20e eeuw grootschalig geproduceerd in zuivelfabrieken. Boter door het samenklonteren van vet, kaas door de coagulatie van eiwitten.

   Omdat vee ook moet eten is er landbouw. Gras levert de suikers die nodig zijn voor de melkproductie. Suikers (koolhydraten) klitten samen tot een kluwen en vormen zo cellulose en zetmeel.*

 

Alle levende wezens hebben water nodig. En wat zouten en mineralen. Sommige kunnen hiermee alles maken wat ze nodig hebben (planten) en vormen daarmee het voedsel voor anderen (dieren).

   Onze belangrijkste voedingsstoffen, vetten, suikers en eiwitten, bestaan dankzij het samenklonteren van water en koolzuur tot deze macromoleculen. Zonder deze zouden wij er niet zijn. Zonder het samenklonteren van kosmische stof zouden de planeten niet bestaan, zou de aarde er niet zijn. Zonder de sterke kernkracht en de zwaartekracht zou sterrenstof niet bestaan. Zou er geen gedachte meer rondwaren, hoe scherp- of stompzinnig ook, zonder brein, hersenloos, leeg.

    Zoals alle organen zijn onze hersenen opgebouwd uit afzonderlijk cellen, zogenaamde neuronen. De werking van de hersenen berust op de communicatie tussen de neuronen. Die communicatie vindt plaats waar de membranen van neuronen heel dicht bij elkaar liggen, de zogenaamde synapsen. Elk neuron gedraagt zich als een schakelaar, aan of uit, een tussenweg is er niet, maar de onderlinge synapsen kunnen wel in sterkte variëren (synaptische plasticiteit). De samenklontering van miljarden neuronen met hun tientallen biljoenen synapsen vormt een groot aantal neurale netwerken dat ons in staat stelt te anticiperen op onze omgeving en een reconstructie te maken van de werkelijkheid (cognities). De netwerken ontstaan door specifieke en herhaalde stimulatie van afzonderlijke neuronen (leren; opslaan van herinneringen).

   De ‘hersenen’ van de rondworm Caenorhabditis elegans bestaan 302 neuronen. Ze stellen de diertjes in staat hun gedrag af te stemmen op veranderingen in de omgeving om te overleven. Het leerproces verloopt via neurotransmitters in de neurale synaptische verbindingen. Als reactie op voedselgebrek in een zoute omgeving produceren sommige neuronen de transmitter nematocine. De stof lijkt op de neuropeptiden oxytocine en vasopressine die in de menselijke hersenen leer- en geheugenprocessen sturen. Dat het leergedrag van de mens en het wormpje zoveel overeenkomst vertoont, doet vermoeden dat het proces al heel oud is.

   Hoewel neuronen complexe cellen zijn, is alleen een netwerk van meerdere neuronen in staat om een leerproces te genereren. Dit komt door de synaptische plasticiteit: de elektrische signalen worden efficiënter overgedragen door een betere verbinding tussen de neuronen. Hun elektrische prikkelbaarheid verandert als gevolg van hun eigen activiteit! Hoe groter de klont, hoe complexer de synaptische communicatie, des te sterker de neurale synergie.*


 


Gerelateerde Engelstalige literatuur

Eric Chaisson. Cosmic evolution. The rise of complexity in nature. Harvard University Press, 2004

Stuart Kauffman. Humanity in a creative universe. Oxford University Press, 2016

John Maynard Smith & Eörs Szathmáry. The major transitions in evolution. Freeman New York, 1995

 

Gerelateerde Nederlandstalige literatuur

Roel van Duijn. De geschiedenis van de provotarische beweging 1965-1967. Meulenhoff, 1985

Agnes van der Horst. De Andriessens. Schuyt Nederland, 2013

Bart de Moor. Evolutie, complexiteit en creativiteit: ftp://ftp.esat.kuleuven.be/pub/sista/ida/reports/09-226.pdf (2009)

Ilya Prigogine & Isabelle Stengers. Orde uit chaos. Prometheus, 1985

Max Tegmark. Life 3.0. Maven Publishing, 2017

Jack Welch & John Byrne. Waar het om gaat. Spectrum, 2003

 

Uit de dichtbundel van Joke van Leeuwen, Het moet nog ergens liggen (Querido, 2017)
Professor Bart de Moor, hoogleraar aan de K.U. Leuven over de systeembiologische benadering van kanker (2009).

Kanker is een vreselijke pathologie, maar vanuit systeembiologisch standpunt, zeer interessant. De pathologie zelf en het ontstaan ervan (carcinogenese) vertonen namelijk alle karakteristieken van een complex systeem. Zoogdieren zijn uiterst complexe dynamische systemen, met een anatomische hiërarchie van genen, sub-cellulaire entiteiten, cellen, weefsels, organen, systemen en uiteindelijke het hele organisme. Op al deze niveaus zijn er complexe interacties, maar ook ertussen. Bovendien is het anatomisch geheel ook nog eens ingebed in een macro-omgeving die het gehele gedrag ervan, op alle niveaus, beïnvloedt. De carcinogenese speelt zich af op alle niveaus: op het genetisch niveau van oncogenen en tumor-onderdrukkende genen, is er sprake van twee belangrijke vormen van genetische instabiliteit: microsatelliet-instabiliteit leidt tot een verhoogd aantal puntmutaties en chromosoominstabiliteit duidt op een verhoogde mate waarin grote chromosomale aberraties worden geaccumuleerd. Op sub-cellulair niveau kunnen er veranderingen ontstaan in de mitochondriën en in de celkernen. Op celniveau kunnen er problemen ontstaan in de processen van apoptose en in de cel-kinetica. Op weefselniveau ontstaan er problemen in de bloedvatvorming (angiogenese), op orgaanniveau zijn er uitzaaiingen (metastasis) en de werking van bepaalde systemen, zoals bv. het immuunsysteem, kan zwaar gehypothekeerd worden. Kanker is dus een dynamisch systeem met tientallen dynamische variabelen, die evolueren op verschillende schalen in tijd (10 tot 12 grootteordes: voor de diffusie in de ion-kanalen: 1 miljoenste seconde, voor de celdeling: 1 tot 100 seconden, voor de kankerdynamica: 100 miljoen seconden) en ruimte (cellen, weefsels, organen,...), in verschillende fases (initiatie, progressie, metastase). De belangrijkste stap in carcinogenese is het resultaat van een irreversibele kwalitatieve verandering in één of meer genetische karakteristieken van kankercellen. Er is duidelijk sprake van emergent gedrag, waarbij dan nog eens een grote autonomie ontstaat van het kankersysteem als geheel, waardoor therapieën niet voor de hand liggen. Bovendien is elke tumor min of meer uniek, omdat er een zeer grote variabiliteit kan zijn in elk van de hierboven beschreven hiërarchische lagen. Een kanker bevat ook alle kenmerken van niet-lineaire „complexe‟ systemen waarin periodes van ogenschijnlijke inactiviteit ineens worden afgewisseld met periodes van nieuwe en drastische veranderingen. Alle eigenschappen van een kankersysteem zijn bovendien merkwaardig robuust, wat meteen een extra uitdaging betekent voor het ontwerpen van therapieën en medicijnen. Samengevat kan men stellen dat kanker als ziekte een voorbeeld is van een complex dynamisch systeem, dat emergent gedrag vertoont. Deze systeembiologische visie biedt hopelijk op termijn ook de nodige inzichten voor het ontwikkelen van geschikte therapieën.

 

 

Professor Daniel Britt, hoogleraar aan de Universiteit van Florida, over de noodzaak van robots voor de kolonisatie van de ruimte (2018).

Hebben we echt mensen nodig om de ruimte te koloniseren? Of zijn machines een beter alternatief om naar de sterren te reiken? Een voordeel van mensen is hun operationele flexibiliteit, creativiteit en aangeboren intelligentie. Een nadeel is echter dat die eigenschappen gepaard gaan met een hoge prijs. Mensen zijn traag, zwak, smerig, kwetsbaar, kieskeurig en hebben een lage omgevingstolerantie (met betrekking tot hoge doses straling, extreme temperatuur, enz.). Onze kwetsbaarheid, ons bezwaar om mensenlevens te riskeren en onze noodzakelijke levensbehoeften (voedsel, zuurstof en water) vergen een enorme hoeveelheid aan kosten voor de bouw en inrichting van de ruimtesondes om de risico’s van de astronauten tot een minimum te beperken. Dat geldt eveneens voor de uitgebreide ondersteuningsploegen die nodig zijn om te zorgen dat de bemanning niets tekort komt tijdens hun ruimtevlucht. Voor bemande ruimtevaartuigen zijn Venus en Mercurius ongelooflijk heet en de astroïdengordel en Jupiter onwaarschijnlijk koud. De langdurige blootstelling aan straling zouden bij langere reizen dodelijk zijn, om nog maar te zwijgen van botontkalking en spierdystrofie. Eenmaal op de plaats van bestemming is het de vraag of je blij moet zijn met menselijke verkenners. Zie ze maar eens voor je op zoek naar leven op Mars terwijl ze met elke stap en ademtocht de omgeving besmetten met verontreinigingen van de aarde. In beginsel is er echter geen keus tussen ruimtelijk onderzoek door robots of door mensen. We hebben een synergetische relatie en zijn wederzijds afhankelijk. Ruimtereizen van mensen zijn pas mogelijk nadat robotverkenners de omstandigheden hebben vastgesteld en de juiste informatie hebben verstrekt om onze overlevingskansen te vergroten. Stel je voor hoe het Apolloprogramma zou hebben gefunctioneerd zonder zijn robotvoorlopers – Lunar Orbiter om het oppervlak van de maan in kaart te brengen, Ranger voor het maken van close-ups die NASA hebben geholpen bij het navigeren (bedenk dat de eerste twee maanlandingen van NASA mislukten) en Surveyer om het oppervlak te verkennen, de bodem te analyseren en zachte landingen te oefenen. Zonder deze robotvoorlopers zouden we nooit geweten hebben waar te landen, hoe te landen en wat te doen als we er eenmaal zouden zijn geland – behalve het planten van een vlag. Is er een keus als het gaat om exploratie door mensen of door robots? Niet echt. Gezien de beperkingen van de mens om buitenaardse reizen te ondernemen, is robotverkenning essentieel om ooit bemande missies mogelijk te maken. Voor de rest van het zonnestelsel [en daarbuiten] is robotverkenning [en kolonisatie] de enig haalbare optie.

 

 

Voor een heldere introductie in de astrofysica, zie https://www.natuurkunde.nl/artikelen/2047/het-ontstaan-van-sterren-en-planeten
Voor een toelichting, zie Lynn Margulis, De symbiotische planeet (Contact, 1999)
Shàa Hudson (bedrijfsjuriste) beschrijft in de Houston Chronicles bedrijfsfusie (2018)

Een conglomeraat is een grote, vaak internationale onderneming met bedrijven in verschillende industriesectoren. Conglomeraten werden populair in de jaren zestig van de vorige eeuw doordat bedrijven die actief waren in één bepaalde branche hun bedrijfsmodellen gingen diversifiëren door middel van fusies en overnames. Aanvankelijk ging het om verticale combinaties waarbij ze fuseerden met bedrijven in vergelijkbare bedrijfstakken (leveranciers fuseerden met distributeurs) ten behoeven van de financiële synergie. Van fusies in de toeleveringsketen ging de acquisitietrend over in horizontale fusies, waarbij bedrijven concurrenten uit de eigen sector overnamen. Naarmate ondernemingen meer winsten boekten, verleenden de banken steeds guller krediet. Dit resulteerde in grote bedrijven die ingenieuze manieren creëerden om synergie en winst te genereren door bedrijven in volledig verschillende bedrijfssectoren aan te schaffen. Een voorbeeld van een succesvol conglomeraat is General Electric, in de Amerikaanse volksmond bekend als ‘GE’. General Electric werd opgericht door Thomas Edison in 1890 en leverde vooral gloeilampen. Kort na de oprichting ging het al over tot horizontale fusies en andere vormen van expansie die resulteerden in de productie van radio’s, koelkasten en windturbines. In de loop van de tijd werd het bedrijf omgevormd tot een conglomeraat dat meer ‘General’ is dan ‘Electric’. Tijdens de eerste wereldoorlog ontwikkelde het bedrijf vliegtuigen en werd GE Aviation, een nieuwe bedrijfstak, uiteindelijk ‘s werelds grootste fabrikant van straalmotoren. Naast het succesvol verwerven van televisienetwerken, financiële dienstverleners en ruimte-vaartbedrijven is General Electric – onder de bezielde leiding van superkapitalist Jack Welch – zich ook gaan bezighouden met olieboringen en computerfabricage. Het opmerkelijke onderscheid tussen GE en ander conglomeraten is het slagingspercentage. Van de oorspronkelijk twaalf bedrijven die op de Dow Jones Industrial Average stonden genoteerd is alleen General Electric nog over. Bovendien heeft het voor miljarden dollars bedrijven verkocht maar ook minder goed presterende conglomeraten overgenomen en – mede door Welch’s rigoureuze personeelsbeleid (hij ontsloeg in totaal meer dan 100 000 werknemers) – met succes verbeterd en uitgebreid. General Electric biedt momenteel producten en diensten aan in de volgende sectoren: lucht, water, olie en gas, financiële diensten, gezondheidszorg, elektriciteit, energie, luchtvaart, spoorwegen, software, en verlichting. Het bedrijfsmodel is zo succesvol doordat General Electric zich door uitgebreid marktonderzoek en –analyse gedegen oriënteert en marktleiders in de relevante sectoren vasthoudt.

 

 

Lekkernijen maken met direct door planten of dieren geleverde ingrediënten wordt door niemand meer verlangd. Ondanks de groeiende argwaan tegen de voedsel- en bio-industrie hebben maar weinigen de ambitie om zelf zaden te malen of riet te persen en suiker te raffineren. Boter en kaas maken is leuker maar de rauwe melk die je nodig hebt is niet zo gemakkelijk te krijgen. De meeste natuurpure koks hebben geen moeite met kant-en-klare producten uit de supermarkt, zoals olie, meel en kaas of zelfs yoghurt en yufka-deeg, gemaakt van tarwebloem, water en een beetje zout. Sigara böregi (turkse kaassigaartjes) maak je door yufkavellen te beleggen met wat feta, op te rollen en te frituren in zonnebloemolie. Natuurlijk kun je van alles aan de kaas toevoegen, zoals peterselie of champignons en de vellen bestrijken met wat ei en yoghurt. In plaats van frituren kun je ze ook lekker bruin bakken in roomboter. En wat dacht je van een dip met honing of knoflook? Mmmm.
Stockholm (S) – De eerste Nobelprijzen 2000 zijn vandaag bekendgemaakt. De Nobelprijs voor geneeskunde en fysiologie gaat dit jaar naar Arvid Carlsson, Paul Greengard en Eric Kandel, die belangrijke bijdragen hebben geleverd aan het onderzoek naar de overdracht van signalen door zenuwen.

Het menselijke brein bevat meer dan een honderd miljard zenuwcellen, onderling gekoppeld in een onvoorstelbaar complex netwerk. Diverse chemische verbindingen dragen boodschappen over van de ene naar de andere cel of beïnvloeden de gevoeligheid van zenuwcellen. Een be-langrijke vorm van signaaloverdracht is de trage synaptische overdracht, waar de drie laureaten baanbrekend onderzoek aan hebben verricht. Dat leverde begrip van de normale werking van de hersenen op en inzicht in het ontstaan van neurologische en psychiatrische ziekten door afwijkin-gen in de signaaloverdracht. Arvad Carlsson van de universiteit van Gothenburg ontdekte dat de verbinding dopamine in de hersenen signalen overdraagt van de ene naar de andere zenuwcel, en dat deze verbinding van belang is voor het beheersen van bewegingen. Uiteindelijk leidde dat tot de ontdekking dat de ziekte van Parkinson ontstaat door het gebrek aan dopamine in bepaalde hersendelen en tot een farmaceutische remedie, het medicijn L-dopa. Later onderzoek van Carlsson leverde verder in-zicht op in de werking van dopamine en de behandeling van schizofrenie. Paul Greengard, werkzaam aan Rockefeller University, krijgt de Nobelprijs voor zijn ontdekking van de wijze waarop dopamine en andere verbindingen hun werking in het zenuwstelsel uitvoe-ren. Als deze verbindingen koppelen aan een receptor van een zenuwcel, zetten ze een ketting-reactie op gang. De sleutelreactie daarin is het koppelen en ontkoppelen van fosfaatgroepen aan eiwitten. Met deze zogenaamde fosforylering en defosforylering schakelt een cel allerlei belang-rijke processen aan en uit. De fosforylering van eiwitten speelt een belangrijke rol in de ontdekkingen van Eric Kandel, een neurobioloog aan de Columbia University in New York. Kandel bestudeert de werking van het ge-heugen en liet zien dat geheugenfuncties op het niveau van de synaps tussen zenuwcellen plaatsvindt. Als model gebruikt hij een eenvoudig organisme, de zeeslak Aplysia, die maar twintigduizend zenuwcellen heeft. Kandel ontdekte hoe door een verandering van de zenuw-synaps tussen zintuiglijke zenuwcellen en spieraansturende zenuwcellen een sterke reflex lang-durig behouden bleef. Dit is in essentie een vorm van leren. Zwakke stimulaties zorgen voor een kortstondige verandering, van hooguit een paar uur. Kandel ontdekte dat dit gepaard gaat met een verhoogde instroom van calciumionen in een zenuwuiteinde, gevolgd door een verhoogde afgifte van neurotransmitters. Een soms weken durende verandering ontstaat als een sterke stimulans zorgt voor de vorming van veel protein kinase A, een eiwit dat andere eiwitten van fosfaatgroepen voorziet. Een dergelijk signaal zorgt voor vergaande veranderingen in de eiwit-productie in de cel. Dat kan ervoor zorgen dat de synaps groter wordt. Blokkeer je de vorming van diverse nieuwe eiwitten, dan blokkeert dat de vorming van het langetermijngeheugen, maar niet het kortstondige geheugen.

Erick Vermeulen, New Scientist, 2000

 

Het gaat hier om Henriëtte de Roo van Anderwerelt, het meisje van de poster voor de Fountainhead. Na het scheiden van haar ouders werd ze eind jaren zestig opgenomen in het gezin van Daniël en Hiek de Lange. Hun oudste kinderen, Samuel (Pam) en Jeanne Claire waren toen de deur al uit. Henriëtte doorleefde er haar vroege adolescentie met haar vriend, de fotograaf Henny van der Meer, haar pleegzusjes Wera en Bendicta en de hond Rakker.