Leven in de brouwerij

Vele malen complexer dan wolken zijn levensverschijnselen – verschijnselen die bestaan bij de gratie van levende organismen. Onder invloed van levensprocessen hebben de basiselementen van de aardse materie zich samengevoegd, gedifferentieerd en gespecialiseerd tot een uitzonderlijke variëteit aan chemische verbindingen die zich op hun beurt aaneenhechten tot macromoleculen, membranen, weefsels en organen. Al deze complexe moleculen zijn integraal betrokken bij levensprocessen, elk op zijn eigen gespecialiseerde wijze.
In elke menselijke cel bevinden zich bijvoorbeeld vele tientallen miljoenen eiwitten, waaronder veel verschillende varianten. Onder invloed van alledaagse prikkels gaan sommige van hen specifieke verbindingen aan, andere vouwen zich en wijzigen hun ruimtelijke structuur en weer andere repliceren zichzelf. Alles is continu in verandering. Geen moment is de populatie aan eiwitten in een cel hetzelfde. Maar zodra we een organisme ontleden, dan betekent dit meestal het einde van de levensprocessen.[1] Nadat de dood is ingetreden, desintegreert het organisme spoedig tot de oorspronkelijke basiselementen.

Dat het verschijnsel ‘leven’ feitelijk niet isoleerbaar is, blijkt uit de bijzondere eigenschap dat levende organismen door hun levensprocessen actief hun omgeving beïnvloeden. Chemische elementen en verbindingen die van nature stabiel en niet reactief zijn, worden in de buurt van leven zonder moeite opgenomen in biochemische processen. Ze worden omgevormd tot verbindingen die in een levenloze natuur onbestaanbaar zijn. Het aantal verbindingen dat in de rest van het heelal voorkomt is een minieme fractie van hetgeen zich binnen de aardatmosfeer ontwikkeld heeft. Met andere woorden, met leven in de buurt veranderen de waarschijnlijkheden en de neigingen van de levenloze materie radicaal. Zo is het ontstaan van ongebonden zuurstof in de aardse atmosfeer onder invloed van plantaardige organismen binnen de rest van het heelal ongekend en hoogst uitzonderlijk.

Fysici drukken het bovenstaande iets anders uit. De Tweede Hoofdwet van de Thermodynamica stelt dat de entropie van een geïsoleerd systeem in de loop van de tijd toeneemt totdat hiervan het maximum is bereikt. Plat uitgedrukt: de beschikbare energie verdeelt zich egaal over een systeem tot alle structuren en vormen van zelforganisatie verdwenen zijn. De rook van sigarettenrokers in een café blijft niet om hen heen hangen, maar verspreidt zich in de ruimte tot een egale blauwe nevel.

De relatieve afwijkingen van het statistisch gemiddelde van de energie worden kleiner totdat de afwijkingen verdwenen zijn. Maximale entropie is een evenwichtstoestand – een  uniforme energieverdeling (voor zover mogelijk) binnen het systeem. Een aardse atmosfeer gevuld met levende organismen duidt dus op een uitzonderlijk energie-evenwicht. Al die levensstructuren op de kleine schaal van het aardoppervlak getuigen van een lage entropie. Omgekeerd duidt een lage entropie (op kleine schaal) op aanwezige levensprocessen.

Al met al is de huidige aardse atmosfeer een forse schending van het algemene streven binnen natuurlijke systemen naar een egale energieverdeling. ‘Een verstoring van het evenwicht op een dergelijke schaal duidt erop dat de atmosfeer waarschijnlijk niet slechts een biologisch product, maar eerder een biologische constructie is: niet levend, maar te vergelijken met de vacht van een kat, de veren van een vogel of het papier van een wespennest, een uitbreiding van een levend systeem met de bedoeling om een door dit systeem gekozen omgeving in stand te houden […] Het klimaat en de chemische eigenschappen van de aarde lijken zowel op dit moment als gedurende haar hele geschiedenis steeds optimaal te zijn geweest voor leven. Dat dit bij toeval zou zijn gebeurd is even onwaarschijnlijk als dat iemand op het spitsuur in een drukke stad geblinddoekt achter het stuur van een auto kruipt en het er zonder kleerscheuren van afbrengt.’[2]

De biosfeer waarin het leven gedijt, is het resultaat van een subtiele wisselwerking tussen tal van factoren en actoren binnen, en zelfs buiten de sfeer. Op de schaal van het heelal is dit zelforganiserende systeem een hoogst onwaarschijnlijke verstoring van een kosmische ‘orde’ die naar wanorde streeft – een ‘schitterend ongeluk’. Het ontstaan van leven op aarde is een mysterie dat we slechts gebrekkig kunnen duiden. We kunnen hooguit aangeven onder welke condities het leven is ontstaan en welke chemische bouwstenen daarbij een rol hebben gespeeld. Een werkelijk bevredigende, wetenschappelijke verklaring is menselijkerwijs gesproken ondenkbaar. We zouden onmiddellijk verdwalen in de veelomvattendheid en onderlinge verwevenheid en wisselwerking binnen het gehele gebeuren. Bedenk bijvoorbeeld dat het leven op zijn beurt zijn eigen condities en bouwstenen heeft geschapen.

De condities en elementen hebben we leren kennen door levende organismen te ontleden en de ontstane onderdelen te bestuderen. Een dergelijk onderzoek naar de bouwstenen van het leven noemt Heidegger een ‘theoretische ontleving’. 

De ‘oersoep’ van het eerste leven was een samenstel van deze bouwstenen en omstandigheden. Het grote mysterie is hoe uit dit samenstel een samenspel kon ontstaan – niet zomaar een toevallig samenspel, maar een volledig systeem dat zichzelf binnen zekere grenzen stabiel in stand kan houden – een homeostase.

Van alle organen die zich tijdens de evolutie hebben gevormd, is er geen enkele dat zozeer is gevormd in wisselwerking met de omgeving als de menselijke hersenen. Bij de geboorte zijn uitsluitend hersendelen volgroeid die voor het overleven van belang zijn, zoals de hersenstam. Op dat moment bestaan er nog op uitgebreide schaal aspecifieke verbindingen tussen verschillende sensorische delen van de hersenschors onderling.[3] Je zou kunnen zeggen dat omgevingsprikkels hierdoor ongedifferentieerd de hersenschors kunnen bereiken. Geluid, licht, aanraking – alles dringt als het ware generiek en ongefilterd door. Hersenen in ontwikkeling zijn generiek vergeleken bij een ontwikkeld, volwassen brein. Er is nog nauwelijks sprake van de specificiteit.[4]

In de loop der tijd worden de aspecifieke verbindingen in de hersenschors specifiek. Onder invloed van aanraking, door geluiden en visuele indrukken ontstaat een functionele scheiding. De verwerking van sensorische modaliteiten wordt gaandeweg verdeeld over specifieke delen van de hersenschors. Er treedt dus een organisatie op van de hersenschors onder invloed van de omgeving. Tot die tijd lijkt er sprake van een labiel mentaal systeem dat zich nog heel gemakkelijk laat vormen door omgevingsprikkels . ‘De labiliteit en het gebrek aan differentiatie maakt jonge kinderen hyperreactief voor elke opvallende prikkel; dat zou een van de redenen kunnen zijn voor hun opvallend vlugge herinneringsvermogen voor alle taaluitingen in hun omgeving […].’[5]

Hersenen, mentale processen en omgeving zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. De beïnvloeding vanuit de omgeving blijft een leven lang bestaan. Telkens kan die invloed aanleiding geven tot een zekere reorganisatie, al wordt de ‘plasticiteit’ van de hersenen op hogere leeftijd minder. ‘Onze hersenen zijn een systeem in wording dat op basis van informatie uit de omgeving – binnen genetisch bepaalde grenzen – over de vrijheid beschikt om vele verschillende vormen aan te nemen. De ontmoeting tussen hersenen en omgeving is een dialoog geworden.’[6] In zekere zin leven we in resonantie met onze omgeving.

Dat die ontmoeting werkelijk een dialoog is blijkt omgekeerd uit de invloed van de menselijke hersenen op de omgeving. De invloed lijkt op de inslag van een reusachtige meteoriet. Elke plek op aarde is erdoor aangeraakt, van de woestijn tot aan de noordpool. In uiterst korte tijd – op evolutionaire schaal beschouwd – is de leefomgeving veranderd. Dat geldt ook voor het evenwicht tussen de aardse organismen. Natuur is in rap tempo vervangen door cultuur, alom wordt gesynthetiseerd en geasfalteerd.

Hoe hebben de hersenen dit voor elkaar gekregen? Welk programma laat de neurale netwerken zo opereren dat muziek en religie zijn ontstaan, liefde, macht en verveling, neopositivisme en postmodernisme, meetkunde, DDOS-aanvallen en ouderlijke zorg? Welk programma heeft bewerkstelligd dat één enkel orgaan zodanig bijzondere vermogens in zich bergt dat een pasgeborene binnen drie dagen de geur van de moeder herkent, binnen zes maand gezichten herkent en binnen vijf jaar feilloos een taal leert? Het meest populaire, wetenschappelijke antwoord op deze vragen is: dat programma is de evolutie zelf – de evolutie op basis van natuurlijke selectie.