In dit bericht probeer ik eerst om het verschijnsel leven te definiëren. Dan noem ik de kenmerken ervan en ten slotte benadruk ik een tweetal opvallende inzichten.
De onvoorspelbaarheid van het leven
Ooit kwam ik ergens deze uitspraak tegen: “Het leven en individuele levens ontwikkelen zich padafhankelijk, waarbij toeval enerzijds (de leefomgeving) en individuele persoonskenmerken anderzijds (weerbaarheid, leerbaarheid, herstelvermogen en meervoudige intelligentie) divers, veelzijdig en complex met elkaar verstrengeld zijn”.
De bron van deze omschrijving is voor mij niet meer te achterhalen, maar de combinatie van termen als “padafhankelijk”, “weerbaarheid”, “leerbaarheid”, “herstelvermogen” en “meervoudige intelligentie” spreken mij nog steeds aan omdat ze het leven wat mij betreft goed typeren.
Met name daar waar het zich individueel voltrekt. In het bijzonder spreekt mij het begrip ‘padafhankelijk’ aan. Het geeft zo goed weer waarom een individuele levensloop onvoorspelbaar is: onverwachte voorvallen, vrienden die je maakt, kansen die zich onaangekondigd aandienen en die je al of niet gebruikt, het lot dat toeslaat enzovoort spelen naar mijn gevoel vaak een grotere rol dan persoonskenmerken. ‘
Good luck’ is daarom een veel gehoorde wens. Maar op deze manier over het leven praten gaat meer over de levensloop, het bestaan als persoon.
Wat is biologisch leven?
Biologisch leven zien we overal om ons heen. Het uit zich in een verscheidenheid aan vormen. Het lijkt op een streven van levenloze materie om iets op te wekken dat groeit en wil voortbestaan. Maar het kan vast nauwkeuriger omschreven worden.
Strikt biologisch is het zo dat een organisme per definitie leeft. Na de dood is het geen levend organisme meer, maar ‘stoffelijk overschot’. Daarom mijden sommige biologen een uitdrukking als ‘dood organisme’ en spreken zij liever van een ‘gestorven organisme’ of over de ‘resten van een organisme’.
Voor de meeste mensen is de tekst ‘dood organisme’ echter wel begrijpelijk. Dat raakt meteen aan een filosofisch probleem bij het definiëren van leven: als het zo is dat als we iets een organisme noemen dat ook inhoudt dat de betreffende substantie leeft, wat verandert er dan precies op het moment dat het organisme sterft? De materiele kant ervan blijft (weliswaar niet lang) dezelfde. Wat verdwijnt er dan precies als iets sterft. ‘Het leven’ ja, maar wat is dat?
Er is geen algemeen aanvaarde definitie
Het artikel ‘Life’ van Carlos Mariscal in de Stanford Encyclopedie geeft een helder overzicht van de zoektocht naar een definitie van biologisch leven.
Mariscal gaat na welke definities zijn voorgesteld, waarom ze niet voldoen en waarom sommigen denken dat een definitie onmogelijk is. Zijn slotconclusie is dat er geen algemeen geaccepteerde definitie van leven bestaat.
Dat is niet alleen jammer maar ook tragisch, want de vraag wat leven is staat centraal in het huidige onderzoek naar kunstmatig leven, het gebruik dat inmiddels van AI kan worden gemaakt, de oorsprong van leven en de zoektocht naar leven elders in het heelal. Het artikel laat zien dat leven misschien minder een scherp afgebakende categorie is dan wel een veelzijdig concept met verschillende wetenschappelijke en filosofische toepassingen.
Op zoek naar de kenmerken van leven
Misschien dat we meer inzicht krijgen in het fenomeen leven als we op zoek gaan naar kenmerken ervan. Interessant is daarom hoofdstuk 7 van het boek van Koo van der Wal ‘Nieuwe vensters op de werkelijkheid. Contouren van een natuurfilosofie in ontwikkeling’.
Vooral omdat Van der Wal in dit boek onderzoekt welke consequenties voor onze kijk op de natuur het heeft als we de laatste ontwikkelingen in de natuurwetenschappen incalculeren.
Die ontwikkelingen plaatsen vraagtekens bij het mechanistische natuurbeeld, dat voortkwam uit filosofische en wetenschappelijke ontwikkelingen na de middeleeuwen waaraan wetenschappers als Descartes, Galilei, Newton en veel anderen aan hebben bijgedragen.
Onstabiliteit en onomkeerbaarheid
Het leven (Van der Wal spreekt bij voorkeur over de ‘organische werkelijkheid’) uit zich in velerlei vormen. Het kan gezien worden als een open en complex systeem, dat tal van omslagpunten kent. Storingen kan het opvangen, er is sprake van zelfherstel en aanpassingsvermogen. Het is geen stabiel systeem.
Opvallend is met name dat biologisch leven niet omkeerbaar is. Het verloopt, lijkt steeds op weg en valt niet terug te draaien. Geboorte en dood maken deel uit van het fenomeen leven. Een ander kenmerk van het leven is dat het zich afgrenst van de wereld daarbuiten. Een cel heeft een membraan, het menselijk lichaam een huid.
Nu is het altijd zo dat een organisme uit materie bestaat. Maar die materie is niet bepalend voor zijn bestaanswijze. Er vindt namelijk voortdurend uitwisseling plaats tussen die materie en de buitenwereld. Kenmerkend voor organismen zijn stofwisselingssystemen. Het biologisch leven valt dus niet samen met het stoffelijk substraat waaraan het ontspringt.
Dat substraat blijft niet hetzelfde. Cellen delen zich en cellen gaan dood en worden vervangen door nieuwe. Naar schatting worden in het menselijk lichaam ongeveer 330 miljard cellen per dag vervangen — dat is ongeveer 3,8 miljoen cellen per seconde.
Nieuw niet te herleiden eigenschappen
Leven manifesteert zich in diverse vormen. De klassieken onderscheidden al planten en dieren. Maar ook op microniveau doen zich ontwikkelingen voor naar nieuwe vormen van leven met eigenschappen die we niet kunnen herleiden tot de eigenschappen van de delen die het systeem vormen. Individuele cellen gaan bijvoorbeeld samenwerken, communiceren en taken verdelen.
Daardoor ontstaan weefsels en organismen met eigenschappen die een losse cel niet heeft. Celdifferentiatie—waarbij genetisch vrijwel identieke cellen bijvoorbeeld spier-, zenuw- of huidcellen worden—is een sterk vernieuwend proces. Een ander voorbeeld is het bewustzijn. Een neuron bezit op zichzelf geen bewustzijn.
Grote netwerken van neuronen (de hersenen) produceren waarneming, geheugen en bewustzijn. Hoe precies de subjectieve ervaring uit neurale processen ontstaat, is nog voorwerp van onderzoek binnen de Neurowetenschappen.
Een derde voorbeeld ten slotte is dat mierenkolonies, bijenvolken, scholen vissen en zwermen vogels gecoördineerd gedrag vertonen zonder centrale bestuurder. Blijkbaar ontstaat door het feit van samenzijn een nieuwe manier van doen en laten dat niet herleid kan worden tot een eigenschap van een dier afzonderlijk.
Emergentie
Dat betekent dat we kunnen stellen dat biologisch leven wordt gekenmerkt door het verschijnsel emergentie. Dit geldt trouwens niet alleen voor het leven in strikt biologische zin, maar ook voor het ‘geestelijke’ leven dat we bij dieren en mensen aantreffen en dat volgens sommigen zelfs aan planten kan worden toegeschreven.
Emergentie is het ontstaan van een nieuwe eigenschap van de materie dankzij de samenwerking tussen of wisselwerking van de samenstellende delen, terwijl geen enkel deel dat verschijnsel op zichzelf bezit. Denk ook aan natheid dat ontstaat als eigenschap van veel watermoleculen. Een afzonderlijk molecuul water bezit die eigenschap niet.
Moleculen zijn op zichzelf niet levend. De materie waaraan het leven ontspringt is op zich dood. Maar wanneer de materie op een uiterst specifieke manier georganiseerd is en de delen voortdurend op elkaar reageren, kunnen eigenschappen ontstaan als stofwisseling, zelforganisatie, voortplanting en evolutie.
Emergeren is scheppen
Emergeren (van het Engelse ‘to emerge’: opkomen, verschijnen, naar voren komen) zou als scheppen kunnen worden gezien: niet als maken van iets uit niets maar door het onderling interageren van delen kunnen nieuwe eigenschappen in een substraat ontstaan die niet zijn af te leiden uit de eigenschappen van de afzonderlijke delen.
Dit gesteld hebbend komt Van der Wal dan ook tot de conclusie dat de zogeheten dode natuur inherente eigenschappen heeft die bij een specifieke interne organisatie tot ontwikkeling komen.
Zo zal hij bijvoorbeeld later in zijn boek inbrengen dat het menselijk zelfbewustzijn een emergente eigenschap van de mens is, die zich in een bepaalde fase van de evolutionaire geschiedenis van het leven op aarde heeft kunnen ontvouwen.
Evolutie
Dat het leven zich heeft ontwikkeld door evolutie hoeft niet te worden betwijfeld. Darwin wees natuurlijke selectie aan als een van de belangrijkste mechanismen achter dit proces. Inmiddels weten we meer over de wijze waarop evolutionaire verandering tot stand komt.
Bij de overdracht van erfelijke informatie kunnen bijvoorbeeld fouten optreden. Zulke mutaties brengen nieuwe variaties voort. Sommige daarvan blijken onder bepaalde omstandigheden gunstig voor het voortbestaan van een organisme; andere verdwijnen weer door natuurlijke selectie.
Zelforganisatie
Maar daarmee is nog niet alles gezegd. In de ontwikkeling van het leven speelt ook zelforganisatie een rol. Dat uit de wisselwerking tussen relatief eenvoudige onderdelen spontaan emergente geordende patronen of samenhangende systemen kunnen ontstaan kun je zien als vorm van zelforganisatie.
Er is zeker geen centraal plan dat ieder onderdeel voorschrijft wat het moet doen. De orde ontstaat van binnenuit, uit het samenspel zelf.
Dit verschijnsel wordt onder meer bestudeerd binnen de complexe systeemwetenschap. Zelforganisatie is daarmee een belangrijk begrip geworden in het moderne denken over het ontstaan en de ontwikkeling van het leven.
De conclusie kan niet anders dan deze zijn: Het leven ontwikkelt zich in belangrijke mate van binnenuit. In een ontwikkeling naar steeds complexere structuren. Daarachter steekt een algemene aan de natuur eigen tendens naar hogere complexiteit.
Twee zaken vallen in bovenstaande beschrijving van eigenschappen van biologisch leven op: emergentie en stofwisseling. Bij stofwisseling sta ik nog even stil.
Toe-eigening als grondtrek van het leven
Onder stofwisseling verstaan we het geheel van chemische processen waarmee een levend organisme stoffen en energie opneemt, omzet en gebruikt om zichzelf in stand te houden. Een cel neemt stoffen uit haar omgeving op. Die worden afgebroken of omgebouwd. Daarbij komt energie vrij of wordt energie gebruikt.
Met die energie en bouwstoffen kan de cel zichzelf in stand houden: groeien, schade herstellen, nieuwe onderdelen maken en zich soms delen. Afvalstoffen worden weer afgevoerd. Dit betekent dat leven om zichzelf in stand te houden een voor dat leven vriendelijk gestemde omgeving nodig heeft.
Aan die omgeving onttrekt het voedingsstoffen, algemeen gezegd energie. De omgeving moet dus zodanig zijn ingericht dat de benodigde energie in biologisch beschikbare vorm aanwezig is, terwijl het organisme door de wijze waarop het fysiologisch en metabolisch is georganiseerd gedwongen is deze energie op te nemen en te benutten.
Wat directer gezegd: elke organisme is hebberig van aard. Het moet zich voedsel toe-eigenen. Het grijpt dus in in de leefomgeving. Dat is al goed te zien bij een eenvoudige manifestatie van leven, zoals bij planten. Planten eigenen zich uit hun omgeving vooral licht, water, koolstofdioxide en mineralen toe.
Via hun wortels nemen ze water en opgeloste mineralen uit de bodem op; via huidmondjes in hun bladeren nemen ze koolstofdioxide uit de lucht op. En via chlorofyl vangen ze energie uit zonlicht. Dieren eigenen zich uit hun omgeving vooral voedsel, water en zuurstof toe.
Anders dan planten kunnen zij uit licht, water en koolstofdioxide niet zelf hun organische bouwstoffen opbouwen. Ze moeten andere levende organismen — of wat daarvan afkomstig is — opnemen.
Mensen eigenen zich, biologisch gezien, net als andere dieren voedsel, water en zuurstof toe. Maar bij de mens krijgt dit “toe-eigenen” een veel ruimere omvang. De mens eigent zich ook grondstoffen, ruimte en energie toe. Dat raakt aan het ontstaan van de huidige klimaatcrisis. Zij ligt in een ongeremde aard van de mens als biologisch wezen besloten
Leven kan slechts voortbestaan doordat het zich dingen uit zijn omgeving toe-eigent. In die zin draagt het leven qualitate qua hebzucht in zich: de onstilbare drift tot toe-eigening, inhaligheid, hebzucht.