Het leven bestaat uit robots

Civis Mundi Digitaal #127

door Henk Rang

Vier miljard jaar voordat de mensen robots bouwden, begon materie op de voldoende afgekoelde oppervlakte van de aarde op vergelijkbare wijze organismen te bouwen. De weg daar naar toe begon met de Oerknal, 13,8 miljard jaar geleden. De Aarde ontstond zo’n 9 miljard jaar daarna. De eerste organismen verschenen een miljard jaar later.

Elementen

Na de Oerknal ontstonden zes ‘organische’ elementen die deel uitmaken van de organismen. Zij behoren tot de niet-metalen: waterstof, koolstof, stikstof, zuurstof, fosfor en zwavel. De atomen van niet-metalen gaan covalente bindingen met elkaar aan, waarbij de twee bindende atomen een of meer elektronenparen gemeen hebben. Alleen koolstofatomen kunnen lange ketens vormen, of ringvormige structuren. Waterstof ontstond onmiddellijk na de Oerknal. Later zijn in grote sterren de overige elementen gevormd, door nucleosynthese, bij hoge temperatuur en druk.

Eiwitmolecuul (insuline)

Organismen

Op de Aarde, gedurende het proces dat abiogenese wordt genoemd, combineerden koolstof en waterstof met een of meer andere elementen tot steeds gecompliceerder verbindingen, geschikt voor de constructie van de organismen. Van belang zijn vier groepen moleculen: aminozuren (eiwitten), koolhydraten (suikers), lipiden (celmembranen) en nucleïnezuren (zichzelf vermenigvuldigend DNA en RNA). Alle organismen zijn opgebouwd uit één of meer cellen, die DNA als erfelijk materiaal bevatten.

De eerste organismen op aarde waren de Archaea en de Bacteria - de zogenaamde Prokaryoten. Het zijn eencelligen, zonder celkern, waarin het DNA los ligt in het celplasma. De cellen zijn omgeven door een stevige celwand. Ze vermenigvuldigen zich door celdeling, waardoor alle ‘afstammelingen’ dezelfde genetische informatie bevatten – het zijn klonen.. Van de organismen zijn  de eencelligen het grootst in aantal.

Virussen worden niet tot de organismen gerekend. Een virus is een eiwitmantel, met daarin wat genetisch materiaal, en soms nog een membraam. Ze zijn honderd keer kleiner dan bacteriën. Ze hebben geen metabolisme, en hebben de cel van een gastheer nodig om zich te kunnen vermenigvuldigen.

DNA molecuul

Meercellige organismen

Met de komst van de meercellige organismen, de Eukaryoten, zoals de planten, de dieren en   de mens, werd differentiatie van cellen naar functie mogelijk. Alle cellen van de Eukaryoten bevatten een celkern, waarin zich het DNA bevindt, alsmede celplasma en andere organellen. Zij hebben geen celwand en ontlenen hun stevigheid aan het bouwsel van de gecombineerde cellen en aan de tussencelstof. Via differentiatie worden delen van het ‘lichaam’ van een organisme gevormd, en van weefsels - een groep samenwerkende cellen, de organen, ieder met ongeveer dezelfde bouw en een eigen functie. De cellen zijn de bouwstenen van het organisme. Ze worden gereproduceerd door celdeling.

Bij ieder organisme bevat het genoom alle DNA van dat organisme. Het is, als het ware, de software die de blauwdruk levert voor de constructie van dat organisme, die de productie regelt van de bouwstenen daarvoor, en de assemblage. Volgens de synthetisch bioloog Craig Venter is leven een DNA-software-systeem.

Embryogenese

De opbouw van het embryo van een dier of mens, in een proces dat  embryogenese wordt genoemd,  begint met  één cel, de kiemcel. De kiemcel is ontstaan door versmelting van de geslachtscellen van twee individuen, en van hun celkernen. Iedere cel met het halve aantal chromosomen. In de opbouwperiode vindt, volgens de in het DNA neergelegde blauwdruk, in een aantal stadia, groei en differentiatie van de lichaamscellen plaats. Daarbij wordt het lichaam van het organisme geconstrueerd, met alle bijbehorende orgaanstelsels. In het laatste stadium vindt de opbouw plaats van het zenuwstelsel, en van de cellen van het brein, de software van het besturingssysteem van het organisme. Gedurende de bouwperiode construeert het embryo zichzelf.

Aan het eind van deze opbouw is het embryo voltooid, en wordt het foetus genoemd.. Alle belangrijke lichaamsstructuren zijn dan aanwezig; zij groeien verder en worden steeds functioneler. Na de geboorte ontwikkelt de boreling zich verder tot volwassen organisme.

Robotogenese

Het opbouwproces van cellen, uit en door de zes organische elementen, gevolgd door hun steeds gecompliceerder verbindingen, met tenslotte DNA, en gestuurd door de DNA blauwdruk, is vergelijkbaar met de bouw van een door de mens gemaakte robot. Robots worden geassembleerd uit afzonderlijk gefabriceerde onderdelen. Zij functioneren op een beoogde, geprogrammeerde wijze. Bij de robots zijn alle exemplaren van één type op dezelfde wijze geconstrueerd en functioneren zij op identieke wijze. Het zijn als het ware klonen.

Bij de organismen zijn, afgezien van ééneiige tweelingen, de exemplaren van één soort nooit klonen. Maar de constructie van alle organismen vindt op vergelijkbare wijze plaats als die van een robot. Ook hun functioneren is vergelijkbaar met het functioneren van een robot, ieder volgens zijn eigen, door het DNA gecodeerde  programma. De embryogenese kan daarom ook wel robotogenese worden genoemd. De verdere ontwikkeling van het foetus en van de boreling heeft niet betrekking op de constructie, maar op groei en perfectionering.

Alle organismen kunnen beschreven worden als vanuit de materie door het embryo zelf, geconstrueerde robots van een unieke aard.Het leven op aarde kan dan worden gedefinieerd als het geheel van miljarden  robots, elk opgebouwd op basis van de in zijn DNA-gecodeerde blauwdruk.

Onverminderd de bewondering die men kan hebben voor dit buitengewone fenomeen, is het leven zo gezien niet mysterieus. Het is één van de vele verschijnselen in het heelal, voorbeelden van interactie tussen materie en energie, die wij waarnemen, bestuderen en interpreteren.

Variatie en evolutie

De resulterende exemplaren van één soort zijn niet eenvormig noch perfect. Door verschillen in het DNA van de in de kiemcel versmolten geslachtscellen, door wisselende omstandigheden tijdens de embryogenese, en door mutaties in het DNA, treden innerlijke en uiterlijke variaties op. Door grotere mutaties ontstaan nieuwe soorten, waarvan enkele overleven en blijven voortbestaan. Dat is de grondslag voor de aardse evolutie, waardoor in de loop der tijd  miljarden organismen zijn ontstaan, waaronder organismen met een uitzonderlijk uiterlijk. Ook het besturingssysteem, het brein, vertoont verschillen in eigenschappen en functie. Deze variaties weerspiegelen de willekeurigheid waarmee exemplaren tot stand komen – een proces, waarin de materie haar eigen weg zoekt en bepaalt.

Einde menselijke evolutie

De levensduur van ons zonnestelsel en van de Aarde is eindig. Voor de mensen is de regulerende werking van de evolutie al lang geleden tot stilstand gekomen. Het is aan hen  zelf om die functie over te nemen, en te zorgen dat het bestaan van de aarde niet een vroegtijdiger einde zal nemen. Uiteindelijk is de Aarde misschien wel de enige plek in het hele universum waar intelligentie zo ver is geëvolueerd. De eerste en meest belangrijke taak van de mensen lijkt het stoppen en terugdraaien van de ongebreidelde groei van de wereldbevolking te zijn. Daarna zullen de resterende problemen mogelijk gemakkelijker kunnen worden opgelost.

*Henk Rang is gepensioneerd chemicus en jurist; en oud-lid van de Eerste Kamer