INHOUD
In deze brief reageert prof. Rörsch op de avond bij Ichthus
en ook specifiek op het bericht
in het dagboek van 26-05-98. Bovendien stuurt hij een nadere toelichting
op betreffende de evolutie van enzymen.
Entropie
Complexiteitstheorie
Wetenschap &
Religie
De Afrekening
Leiden, 05-03-98
Waarde Scheele,
Naar aanleiding van onze discussie bij Ichthus in Rotterdam,
nog een paar overdenkingen mijnerzijds.
Mede naar aanleiding van je 'verslag'
op internet. Ik vind het niet correct dat je naar een persoonlijke
mededeling (inzake Bionieuws) verwijst. Maar ik maak er geen punt
van.
Dat Bruinsma een recensie aan Bionieuws had aangeboden, die niet
is geaccepteerd, was mij niet bekend. Bionieuws legt triviale
publicaties over evolutie nog al eens aan mij voor; in dit geval
niet; wellicht omdat ik destijds in de VS was. Ik volsta met de
opmerking dat Bruinsma er al eerder blijk van heeft gegeven, geen
kennis van de complexiteitstheorie te hebben. Je constatering
dat Bionieuws in een open discussie niet geďnteresseerd zou zijn,
lijkt mij onjuist. Het heeft ruim aandacht aan je boek geschonken.
Je constatering dat ik in 10 minuten meer tegenwerpingen had
gemaakt dan je kon verwerken is begrijpelijk en ook dat je daar
geen goed gevoel aan over hebt gehouden. Je hebt tot dusver veel
te veel nieuwe inzichten in het evolutieproces (die niet in je
straatje te pas komen) onvoldoende bestudeerd om die op één avond
te kunnen verwerken.
Ik blijf bij mijn stelling dat je betoog op hoofdpunten geen
steek houdt. Je geeft valse informatie, zachter uitgedrukt, selectieve
interpretaties. (Indien je een wetenschapsbeoefenaar was, zou
je op grond daarvan worden beschuldigd van, wat heet, 'wetenschappelijke
wangedrag', en uit de wetenschappelijke gemeenschap worden uitgestoten)
Ik voel me verplicht dit publiekelijk heel duidelijk te maken.
De halve waarheden die je verkondigt mogen niet prolifereren.
Het valt me wat zwaar omdat ik beslist wel waardering heb voor
het feit dat je je uitvoerig in de materie hebt verdiept. Maar
als er al 10.000 exemplaren van je boek zijn verkocht, hebben
je misvattingen een al te grote verspreiding gekregen.
Ik heb me bij Ichthus erg kalm gehouden, geen gebruik gemaakt
ende dia van mijn seniore wetenschappelijke autoriteit. Je kende
die klaarblijkelijk niet. Bijgaand sluit ik mijn CV in, zodat
je precies weet met wie je te maken hebt
Ik heb me veertig jaar met moleculaire genetica bezig gehouden.
Enzymen uit uiteenlopende organismen bestudeerd en hun fylogenetische
verwantschap onderzocht.
Het is voor mij onacceptabel dat je de betreffende literatuurgegevens
(uit de 'Atlas') negeert.
Entropie
Het is ook onacceptabel dat je de thermodynamica negeert, met
het verhaal 'ik heb alleen maar naar de kansberekening gekeken'.
Dat heb je dus niet goed gedaan want de thermodynamica is op kansberekening
gebaseerd. (De apocriefe 3de hoofdwet van de thermodynamica, geformuleerd
door Bolzman, legt een verband tussen entropie, kans en informatie).
Kansberekening is overigens een moeilijk vak en ook heel intelligente
onderzoekers maken op dit terrein nog wel eens fouten. Kansberekeningen
met zelf-replicerende moleculen en organismen maken de zaken extra
gecompliceerd.
Je bent niet de enige die de betreffende hoofdwetten niet goed
begrijpt. Bij mijn kruistocht tegen lieden die 'duurzame ontwikkeling'
prediken ben ik daar heel vaak op gestuit. Daarom is in het boekje
dat bij mijn afscheid van TNO verscheen, een hoofdstuk opgenomen:
'VIII Absolute randvoorwaarden voor duurzame ontwikkeling', waarin
op de betekenis van de hoofdwetten wordt ingegaan. Ik sluit een
exemplaar van dit boekje in. 
Entropie
Complexiteitstheorie
Je hebt evident ook alle ontwikkelingen in de gegeneraliseerde
evolutietheorie (complexiteitstheorie) gemist.
(Het boek van Cohen en Stewart, The colapse of chaos, is heel
leesbaar)
Voorts mijn advies, scherm niet te veel met de bioloog en de chemicus,
die je boek critisch bekeken zouden hebben. Deze lijken mij 'experts'
te zijn die nooit over de grenzen van hun eigen vakgebied hebben
heen gekeken.
Wetenschap & religie
Je zorgen over de aantasting van het 'christelijk geloof' door
de prediking van de evolutietheorie, acht ik zwaar overtrokken.
Je haalt Amerikaanse auteurs aan die niet aflaten op het geloof
te schimpen. Dat moet je wel zien in de context van de sfeer in
de angelsaksische wereld. Daar, meer dan in onze nuchtere Hollandse,
wordt de samenleving geteisterd door een fundamentalistisch geloofsovertuiging,
minstens zo erg als in de Islamitische wereld. Genoemde auteurs
worden tot een (al te scherpe) stellingname verleid, omdat de
Angelsaksische fundamentalisten onvoldoende respect voor andere
overtuigingen tonen.
Tijdens mijn laatste bezoek aan de VS (januari 1998) merkte ik
een groeiende weerstand tegen dit geloofsfanatisme op. Opmerkelijk
was de groeiende acceptatiegraad voor klonering. Ik zag die als
een (ongerechtvaardigde) reactie op het geloofsfanatisme.
Daarom, pas op om al te fanatiek je geloofsopvatting te etaleren.
Dat kan een averechts effect hebben. Dat baart mij zorgen.
Ik ben een agnost, maar mij wel bewust dat ik als product van
onze westerse samenleving, de christelijke ethische normen hoog
in het vaandel dien te houden. De tien geboden zijn ook voor mij
de grondslag van mijn ethische opstelling.
Wetenschap & religie
Waar je terecht bezwaar tegen kan maken, is, als aan biologische
verschijnselen, zoals de interpretatie daarvan wordt samengevat
in de evolutietheorie, een rechtvaardiging wordt ontleend dat
ook in de menselijke samenleving de 'survival of the fittest'
tot norm zou kunnen worden verheven.1.
de afrekening
Ik weet nog niet precies hoe ik weerwoord op je verhaal zal
gaan geven. 'Bionieuws' heeft onvoldoende ruimte om dat voldoende
onderbouwd te doen. De
afrekening
Het één en ander neemt niet weg dat ik nog best wel bereid ben
om met je te discussieren. Je bent welkom in mijn werkamer in
de Hortus te Leiden.
Vriendelijke groeten,
Arthur Rörsch
Vooruitlopend op publicatie van eerder genoemde geschriften,
wil ik hierbij de essentie ervan kort samenvatten.
Enzymevolutie
Bij het onderzoek naar de evolutie van enzymen, is geruime
tijd geleden reeds, het begrip 'primordial (oer) enzyme' geďntroduceerd.
(zie b.v. L.Demetrius, Evolutionary dynamics of enzymes. Protein
Engineering 8/8 791-600, 1995)
Het is een polypetideketen dat 'zwakke' katalytische activiteit
vertoont. Voor die zwakke activiteit is een primitieve 'active
site' voldoende, die uit een specifieke sequenentie van 7 aminozuren
kan worden gevormd. Optimalisatie (dat is toeneming omzettingssnelheid
en/of toeneming specificiteit voor een specifiek substraat) vindt
vervolgens plaats doordat binnen de 'active site' door vervanging
heel specifieke aminozuren verschijnen, en in de rest van het
molecuul aminozuren behorende tot 8 hoofdklassen worden vervangen,
waardoor de optimale secundaire structuur ontstaat. In de rest
van het molecuul is een grote tolerantie toegestaan. De helft
van de aminzuren mag verschillen, terwijl toch de zelfde katalytische
functie wordt vervuld.
De evolutie van een enzym verloop dus in twee stappen:
De eerste stap vindt zonder, de tweede met selectie plaats. De
eerste stap wordt verrassend snel uitgevoerd. In een willekeurige
peptide volgorde van 1600 aminozuren (gegeneerd met de randomizer
in de PC), blijkt in 19 van de 20 gevallen een van te voren voorgeschreven
sequentie van 7 specieke aminozuren [3 betrokken bij de omzetting,
4 (b.v. cysteines) betrokken bij het ruimtelijk bij elkaar brengen
van de eerste 3] zondermeer reeds voor te komen.
Elke voldoende lange polypetideketen die nog geen specifieke
katalytische activiteit vertoont, kan dus al primoridal activiteit
vertonen. Dit is ook experimenteel aangetoond. Om de tweede stap
te beschrijven, nemen we als denkmodel een andere willekeurige
aminozuurvolgorde, waarbij echter op de zelfde plaatsen als in
de primordial de 7 specifieke aminozuren zich bevinden. Deze volgorde
is de ideale configuratie voor de beoogde katalytische functie
We kunnen nu berekenen hoeveel willekeurige vervangingen nodig
zijn om het primordial in de ideale om te zetten.
Daarbij is selectie nodig.
Bij elke 10 tot 100 celdelingen of organisme vermenigvuldiging
wordt een willekeurig aminozuur in de keten vervangen.
Die vervanging is:
- neutraal, een aminozuur in de active site wordt door hetzelfde
vervangen, of een aminozuur in de rest van de polypeptide keten
wordt vervangen door éen uit de zelfde groep
- 'advantage', een aminozuur in de active site van de primordial
dat niet overeenstemt met dat in de ideal wordt vervangen door
één dat daarmee wel overeenstemt, of in de rest van de polypetideketen
wordt een aminozuur in de primordial dat niet tot de groep in
het ideal hoort, vervangen door éen dat daar wel toe behoort.
- 'disadvantage', een aminozuur in de active site van de primordial
dat reeds overeenstemt met dat in de ideal, wordt vervangen
door één die daar niet mee overeen stemt. Of een aminozuur in
de rest van de polypeptideketen van de primordial dat reeds
tot de groep van de ideal behoort, wordt vervangen door één
uit een groep dat niet tot de ideal behoort. (Dit is dus in
jouw termen, degeneratie)
Bij elke replicatie worden de 'disavantagel molekulen verwijderd
(op grond van de survival of fittist), de advantage en neutral
overleven en zijn subject to further evolution naar de ideal.
Opmerkelijk is dat in het begin van het proces, neutral+advantage
overweegt, terwijl hoe dichter de primordial tot het het ideal
nadert, de disadvantage gaat overwegen. Deze loopt naar limit:
80% disadvantage (degeneratie) tegen 20% advantage+neutral.
Volstrekt begrijpelijk als je er even over nadenkt.
Hoeveel vervangingen zijn er nu nodig om het primordial in ideal
om te zetten? Ik bereken de grootte orde van 10.000 tot 100.000.
Telbaar dus. Niet 10 tot de zoveelste als je veronderstelde. Maar
wel met de consequentie dat in het laatste stadium 80% van de
vervangingen 'disadvantage' zijn. Om het proces op een evolutionaire
tijdschaal te zetten, is niet zo gemakkelijk. We waren er niet
bij om het waar te nemen. Ik schat dat de evolutie van een primordial
naar een ideal, 1000 miljoen jaar heeft gekost, op grond van het
veronderstelde verschijnen van de eerste zelf-vermenigvuldigende
organismen
Bezien we vervolgens de mogelijkheid dat een bestaand enzym,
met een specieke functie, naar een ander evolueert, dan is duidelijk
dat dit een overeenkomstige tijd zal vergen. Met overeenkomstige
overheersing van 'disadvantage' over 'advantage'.
Geen wonder dus dat we hedendaags geen enzym-evolutie waar nemen,
en waarom we degeneratie zo sterk zien overheersen. We moeten
het hele proces van 1000 miljoen jaar van primordial tot ideal
opnieuw doorlopen om wel evolutie van een enzym te kunnen zien.
Aldus, je waarnemingen over degeneratie op moleculair niveau,
zijn volstrekt in overeenstemming met de evolutietheorie.
Enzym-evolutie
Species-evolutie
Je observatie dat we temporair het evolutieproces over soortgrenzen
heen niet zien voortschrijden, is in principe juist.
Maar ook daar is rekenkundig een goede verklaring voor te geven.
Allereerst echter is het nuttig je te realiseren dat het soortbegrip
een menselijke uitvinding is. Wij, als mensen, delen de natuur,
volgens subjectieve opvattingen, in koninkrijken, families, soorten
in. Klassiek op grond van morfologie en kruisingsmogelijkheid.
Meer modern op grond van patroonherkenning in de fylogenie. Voor
de structuurbiochemicus vormen alle soorten echter een continium.
Maar nu de rekenkundige verklaring met in aanmerking nemend de
klassieke indeling.
Uit de 'fossile record' is duidelijk dat ca. elke 70 miljoen
jaar een grote uitroeiing heeft plaats gevonden, waarbij het aantal
soorten werd gemilimeterd. Veronderstellen we 90% extinctie bij
elke natuurramp, en dat daarna de soort diversiteit tot weer 10
miljoen toeneemt, dan kunnen we berekenen dat over de laatste
70 miljoen jaar, ca. per jaar of eens in de 50 jaar een nieuwe
soort wordt gevormd (A.Rörsch en G. Douwes, Genetische manipulatie;
waarom wel, waarom niet? 1979 Stafleu).
Aangezien we maar 4 miljoen soorten kennen, en hoogstens 1% daarvan
regelmatig volgen, is het dus verre van verwonderlijk dat een
echte nieuwe soortvorming zich kwantitatief aan onze waarneming
onttrekt.
Maar in een aantal incidentele gevallen is deze wel degelijk waargenomen,
met de klassieke indeling in soorten in aanmerking nemend (onvermogen
te kruisen).
Mijn leerling Stef Menken, thans hoogleraar in Amsterdam, vond
20 jaar geleden in de duinen een mot die kwa niche werd geďsoleerd.
Deze muteerde in isolatie, en ontwikkelde zich volgens de klassieke
definities tot een nieuwe soort.
We zien natuurlijk een mot niet zo snel in een olifant veranderen.
Op fylogenetische basis is die veronderstelling absurd.
Commentaar:
1.
Opmerkelijk, gezien alle 'boze' reacties daarover op de discussie-pagina!
25-02-98
