Zapruder Inc.

De (mogelijke) problemen zijn in de genetica misschien nog wel het beste te zien. In plaats van duidelijke vooruitgang te boeken, moeten wetenschappers in dit vakgebied steeds weer constateren dat de complexiteit waarmee ze geconfronteerd worden elke keer nog groter is dan al werd gedacht. Toen Crick en Watson voor het eerst de DNA-structuur beschreven, werd het gezien als de overerfbare informatie die nodig is voor de vorming en ontwikkeling van organismen. Een organisme bestaat uit vele verschillende soorten eiwitten en voor elk soort eiwit zou een geassocieerd gen bestaan in het DNA van de cel die het eiwit produceert. Er werd gedacht dat er een orthogonale genetische mapping bestond tussen DNA en bijvoorbeeld ziekten en eigenschappen van een organisme. Een volkomen reductionistische manier van denken. Een van de grootste wetenschappelijke projecten ooit, The Human Genome Project, werd opgetuigd om deze mapping te ontwarren en dan zou de ‘maakbare’ mens een feit zijn. Genen zouden worden gepatenteerd, net als bijbehorende gentherapieën en de industrie zou schathemelrijk worden. En mensen hopelijk gezonder. In die volgorde. Het project was een complete mislukking. Er werd geen bruikbare genetische mapping gevonden. Nog steeds worden de uitkomsten van het project geanalyseerd maar het aantal ziekten of eigenschappen dat afhankelijk is van een enkel gen of genwolkje is maar heel klein. In plaats daarvan bleek later dat ook factoren van buiten de cel van invloed zijn op de eiwitsynthese, dat er sprake is van een zeer uitgebreide en nog vrijwel onbekende epigenetische mapping. Nog recenter bleek dat de bacteriële cellen die in symbiose leven met de menselijke cellen ook de genetische processen in een cel beïnvloeden en is begonnen met het in kaart brengen van de zogenaamde microbiome. De hoeveelheid informatie is het bacterieel DNA is echter vele malen groter dan in het menselijk DNA. Hoe virussen, die ook van invloed zijn op de genetische processen, in het plaatje passen is nog een compleet raadsel. Sinds Darwin het concept van erfelijkheid en evolutie overnam en uitwerkte, sinds het DNA werd ontdekt en sinds het HGP is het allemaal zo verschrikkelijk veel complexer gebleken dan vermoed, dat gebruikelijke wetenschap niet meer voldoende van toepassing is.  Dit soort kennis dringt echter maar heel en heel langzaam door tot het vakgebied, de Nederlandse Wikipedia meldt er bijvoorbeeld helemaal niets over.

Chaotische systemen

Wetenschap heeft na Newton natuurlijk niet stilgestaan. Mijlpalen in de vorige eeuw waren de relativiteitstheorieën en kwantumtheorie. Vooral kwantumtheorie maakte al duidelijk dat er meer modellen van de werkelijkheid mogelijk waren dan alleen de Newtoniaanse. De verschillende theorieën blijken ook nog eens lastig te combineren. Van reductionisme of los van het geheel analyseerbare delen (kenmerkend voor het Clockwork Universe) is in de kwantumtheorie niet heel veel sprake, er zijn zelfs zienswijzen die stellen dat het hele universum een ondeelbaar geheel vormt, zonder los analyseerbare bouwstenen. Alles is één en één is alles.

Vrijwel net belangrijk zo als de formulering van de kwantumtheorie is de formulering van chaostheorie geweest. Chaostheorie probeert een beschrijving te bieden voor het onvoorspelbare gedrag dat zelfs de meest eenvoudige ‘deterministische’ mechanieken stiekem toch vertonen, het zogenaamde Butterfly-effect. Het besef dat ook deterministische (reductionistische) systemen onvoorspelbaar kunnen zijn, is voor veel wetenschappers ongetwijfeld een schok geweest. Tot dan toe hadden wetenschappers altijd gedaan alsof deterministische systemen voorspelbaar waren, ook al was onvoorspelbaarheid altijd al een feit. Met de komst van chaostheorie is die ontkenning niet meer mogelijk. Vrijwel alle systemen zijn in meer of mindere mate onvoorspelbaar. Een probleem met onvoorspelbaarheid, is dat het de reproduceerbaarheid van tests en onderzoeken kan verstoren en als eenvoudige systemen al chaotisch gedrag vertonen, hoe zit het dan met de oneindige veel complexere levende, zelfreproducerende systemen zoals het menselijk lichaam?

Onbegrepen complexiteit

Chaostheorie staat niet op zichzelf als het gaat om nieuwe systeemtheorieën. De laatste tijd is veel ontwikkeling te zien op dit vlak. Naast chaotisch gedrag kunnen systemen bijvoorbeeld ook emergent gedrag vertonen. Emergent gedrag is niet deterministisch noch chaotisch. Emergent gedrag is for all practical purposes tovenarij: het is dat deel van het gedrag van een geheel dat niet is te herleiden tot de delen en dus ook niet met Newtoniaanse verbanden is te beschrijven. Emergentie wordt vrijwel niet begrepen maar is overal om ons heen. De vloeibaarheid van water is niet te herleiden tot de eigenschappen van watermoleculen. De kleur van een materiaal is niet te herleiden tot de eigenschap van de atomen waaruit het bestaat. Het typerende flocking van vogels en vissen is niet te herleiden tot de individuen. Een geheel kan meer gedrag vertonen dan de som der delen en dat heet emergentie.

Eenvoudige dynamische systemen kunnen met slechts een paar soorten interactie onwaarschijnlijk complexe resultaten geven. Via een principe dat stigmergie wordt genoemd bouwen mieren de meest fenomenale creaties, zonder centrale aansturing, zonder onderlinge communicatie, zonder dat een enkele mier kennis heeft van het geheel. Het menselijk lichaam vertrouwt voor een groot deel op stigmergische principes. Stigmergie is overal maar wordt nog nauwelijks begrepen.

Veel van deze nieuw gevonden complexiteit blijkt ook nog een soort dieperliggende ordening te hebben. In chaos-theorie wordt gesproken van vreemde attractoren en een ieder die simulaties van stigmergische systemen bekijkt, zal worden gefascineerd door de schijnbare intelligentie waarmee deze systemen zichzelf ordenen. Fans van morphogenetische velden kunnen hierin hun aanknopingspunt vinden. Er lijkt een overkoepelend ordenend mechanisme te zijn. Een intelligent mechanisme dat nergens in het systeem is voorgeprogrammeerd.

Holisme en het einde van wetenschappelijke methode

Emergentie, stigmergie, zelfordening en complexiteit van dit soort is grotendeels onontgonnen gebied en maakt zeker nog geen deel uit van vakgebieden als virologie, immunologie of genetica. Of biologie als geheel. De ontluisterende conclusie moet dan ook zijn dat de Clockwork Universe ons weliswaar heel veel heeft gebracht maar tegelijkertijd onbruikbaar is voor alles behalve eenvoudige systemen in beperkte toepassing. Levende systemen (organismen) zijn te complex om ze volgens een reductionistische methode te analyseren, zelfs als we de niet-reductionistische eigenschappen zouden verwaarlozen is alleen de hoeveelheid relevante informatie al te groot. Er is een nieuw soort wetenschap voor nodig. Op dit soort systemen is wetenschappelijke methode waarschijnlijk niet eens meer van toepassing.

Maar er is (nog) meer. Het heeft er alle schijn van dat de levende natuur en alles wat ze voortbrengt een zogenaamde holistisch karakter heeft. Holisme is het idee dat de manier waarop delen bij elkaar worden gebracht de werking van die delen beïnvloed, zoals ook op kwantumniveau veel wordt waargenomen. Het idee van ondeelbare gehelen en niet los van de context analyseerbare delen. Dit in tegenstelling tot het reductionisme dat er vanuit gaat dat alles een mechaniek is en de delen van dat mechaniek een vaste, voorspelbare werking hebben. In een werkelijk holistisch systeem is zelfs onduidelijk waar een bepaald deel ophoudt en het andere begint. Organismen staan niet op zich maar vormen een sterk gekoppeld geheel met hun omgeving. In een dergelijk systeem kan niets worden geanalyseerd zonder ook de context, de omgeving erbij te betrekken. Dat betekent dat huidige wetenschap ongeschikt is voor deze klasse van systemen want hoe kan die context constant worden gehouden als het hele experiment er onderdeel van uitmaakt. Zijn er aanwijzingen dat dit het geval is? Waaraan zou de misplaatste toepassing van reductionistische wetenschap op holistische systemen kunnen worden herkend? Onderzoeksresultaten zouden bijvoorbeeld niet goed herhaalbaar zijn. En is dat niet exact wat we tegenwoordig zien? De éne helft van de onderzoeken spreekt de andere helft tegen. Ingrepen op dergelijke systemen zouden ook onvoorspelbare bijwerkingen hebben. En is ook dat niet exact wat tegenwoordig zien? Kijk naar genetische manipulatie van gewassen, de bijwerkingen zijn vreemd en onvoorspelbaar. Of kijk naar de bijwerkingen van vaccinaties: het nemen van een H1N1 vaccinatie vergroot de kans op infectie met seizoensgriep. Het feit dat veel virussen en bacteriën alleen maar ziekmaken wanneer een reeks cofactoren aanwezig is, is ook een aanwijzing. Je hoeft ook maar een paar jaar HIV-of kankeronderzoek te volgen om alle voorspelbare effecten die je kunt verwachten van de toepassing van reductionistische wetenschap op holistische systemen voorbij te kunnen zien komen.

Wat er in dat geval nodig is om te komen tot goede bruikbare therapieën en medicijnen, is een holistische vorm van geneeskunde. Gek genoeg waren die er duizenden jaren geleden al, denk aan Ayurveda, denk aan vele natuurgeneeswijzen. Verbazingwekkend genoeg had men 3000 jaar voor Christus ook al meer kennis van de genoemde zelforganiserende complexiteit dan 50 jaar geleden. In de Mahabharata wordt nauwkeurig beschreven welke krachten en mechanismen er spelen. Ongepaste arrogantie heeft dergelijke geneeskunde, en het holisme op zich, echter gestigmatiseerd tot onwetenschappelijk. En dat zou eigenlijk wel eens een aanbeveling kunnen zijn.

De Holistische aard van de natuur hoeft trouwens helemaal niemand te verbazen, evolutie zelf is in zin alomvattendheid namelijk een holistisch proces. Het is misschien ook wel de enige manier om de complexiteit van de natuur te beteugelen. De enige manier waarop delen kunnen worden verbeterd zonder de balans van het gehelen te verstoren en andersom. De natuur is complex maar perfect, evolutie heeft zorgvuldig alle combinaties en alle delen getest in complete onderlinge samenhang. Doet dat elk moment weer opnieuw. Onze biomedische wetenschap kan daar voorlopig helemaal niets aan verbeteren. Het is jammer voor de hele industrie die reductionisme natuurlijk koestert omdat het repareren van de ‘machinemens’ kan gebeuren met patenteerbare en dus winstgevende geneesmiddelen, maar uiteindelijk zal misschien wel blijken dat een niet patenteerbare totaalaanpak, methodiek of therapie veel effectiever is dan al die moderne pillendraaierij…