Revoluties in de geschiedenis van de aarde die ons bestaan mogelijk gemaakt hebben

Laatst woonde ik een lezing bij van een filosoof-econoom die zei "De zon geeft ons meer energie dan we nodig hebben". Natuurlijk! Maar hij vergeet dat je wel eerst moet uitvinden hoe je die zonne-energie omzet in bruikbare energie. Anders heb je niets aan de zon. Anders zouden we met zijn allen gewoon in de zon kunnen gaan liggen, en alle energie problemen zijn opgelost. Die menselijke uitvinding is natuurlijk het zonnepaneel. Maar er is ook een uitvinding waar we ons bestaan aan te danken hebben. Die uitvinding is in technische opzicht op zijn minst zo geavanceerd als de modernste zonnepanelen. Die uitvinding is minimaal 2,7 miljard jaar oud. Het is fotosynthese: met behulp van zonlicht water splitsen en van CO2 voedingstoffen maken. Met zuurstof als afvalproduct. Maar, het belang van zuurstof kan moeilijk overdreven worden:

"Photosynthesis is one of the most fundamentally important biological processes on Earth. It provides all the oxygen we breathe, the food we eat and the fossil fuels we so greedily consume." [3]

In een vorig blog (22 Jan) merkte ik op dat de standaard geologische tijdschaal de werkelijke tijdsduur van de geologische tijdperken zo vertekend weergeeft. De bovenste 50% van de schaal beslaat de laatste 2% van de tijdsduur van de aarde! De onderste 50% gaat dus over 98% van de aardse geschiedenis! Dat is nog eens ongelijk verdeeld. Het kan wel zijn dat er in die jongste 2% de meeste fossiele planten en dieren te vinden zijn, en dat is natuurlijk essentieel voor een paleontoloog, maar wordt die 98% daarmee irrelevant? [2]. Slechts een aanloopje tot 'het betere werk'? Waarom duurde het zo waanzinnig lang voordat die planten en dieren verschenen? Waren de omstandigheden niet goed? Of duurde het gewoon lang omdat bepaalde biologische 'uitvindingen' moeilijk waren?  Revoluties? Kantelpunten?

Concentratie van zuurstof vanaf 3,8 miljard geleden tot nu (wiki)
(Let op: 3,8 miljard is niet het begin van de aarde en 0 niet het einde!)
Er is een plateau voordat zuurstof aan een tweede stijging begint.

Ik heb geen enkel evolutie handboek gezien dat een grafiek laat zien van de evolutie van zuurstof in de aardse atmosfeer zien. Betreurenswaardig! Maar, het is verklaarbaar, want biologen zijn geen experts in chemische fossielen. Immers atmosferische zuurstof kan alleen indirect door chemische fossielen vastgesteld worden. Soms schrijven de evolutiehandboeken er iets over, maar een grafiek helpt je voorstellingsvermogen nu eenmaal beter dan woorden. De onderstaande grafiek laat behalve zuurstof ook nog de samenstelling van de oceanen zien:

Figure 1. Earth's surface oxygenation through time and its relationship to significant steps in biological evolution. The upper panel shows atmospheric oxygen abundances in % relative to present atmospheric levels (PAL). The lower panel shows the relative distribution of oxygen- (O₂), sulfide- (H₂S), and iron-rich (Fe²⁺) waters in the shallow and deep oceans. Lighter blue shading indicates lower dissolved O₂ levels. Lighter pink shading means less H₂S and more Fe²⁺. (bron)

Tijdschaal  

Ongeveer 4 miljard jaar geleden werd de jonge aarde enigszins bewoonbaar voor levensvormen (niet voor de huidige levensvormen!). Waarschijnlijk 3,8 miljard en zeker 3,5 miljard jaar geleden verscheen leven op aarde.
Vóór 3 miljard jaar geleden was er geen spoortje zuurstof in de aardse atmosfeer te bekennen. De aarde is dus zeker een miljard jaar zuurstofloos geweest [1]. Onvoorstelbaar, maar de aarde was toen voor ons een dodelijke planeet! Net zo dodelijk als de maan, waar astronauten alleen kunnen rondhuppelen met aardse zuurstof. Mochten er buitenaardse wezens of andere aliens pogingen hebben ondernomen om tijdens die eerste miljard jaar op aarde te landen, dan hoop ik dat ze zuurstof bij zich hadden. (Dat verhaal van de zuurstofloze aarde hoor je bijna nooit in verhalen over fine-tuning van de cosmos en de aarde voor het leven.)

Pas vanaf 2,7 miljard jaar geleden zijn er harde bewijzen voor zeer lage concentraties zuurstof in de atmosfeer te vinden [9.9]. De zuurstof werd als afvalproduct geproduceerd door fotosynthetische bacteriën. Die bacteriën ontstonden tussen 2,7 en 3,0 miljard jaar geleden. Het duurde een paar honderd miljoen jaar voordat zuurstof in de atmosfeer begon te verschijnen. Ook weer zo'n lange delay. Waarom? Zuurstof is nooit meer weggeweest uit de atmosfeer. Het is een blijvertje.

Lenton, Watson (2013)
Revolutions that Made the Earth,
Oxford University Press

Volgens Tim Lenton en Andrew Watson (2013) Revolutions that Made the Earth is fotosynthese biochemisch een zeer complex proces en is het evolutionair een moeilijke, cruciale en unieke stap geweest. Een uitvinding met gevolgen op planetaire schaal. Fotosynthese is maar één maal 'uitgevonden' (in tegenstelling tot bijvoorbeeld het oog). Alle planten hebben die uitvinding overgenomen van die eerste fotosynthetiserende bacterie. Dat onderstreept nog eens de complexiteit van fotosynthese.

Dit alles 'een voorbereiding' op de mens te noemen is wijsheid achteraf! Lenton en Watson en claimen dat er 3 kritische revoluties hebben plaatsgevonden en dat de kans groot was dat er één of twee niet zouden optreden, en dus zou de mens nooit ontstaan zijn. Ze nemen in principe de bekende 8 transities van Maynard Smith en Szathmáry The Major Transitions in Evolution (zie mijn review) over, maar voegen er een paar samen en voegen er één belangrijke toe: de uitvinding van fotosynthese. Want die ontbrak in The Major Transitions.

Figure 6.1 pag. 82 Lenton, Watson (2013).
Geschiedenis en toekomst van de aarde
met de belangrijkste revoluties. Klik op figuur voor vergroting
(ik heb de kleuren toegevoegd).

In figuur 6.1  zien we drie elkaar gedeeltelijk overlappende blokken die grofweg overeenkomen met drie revoluties:

1. De eerste revolutie is het ontstaan van het leven (de cel)
2. De tweede revolutie is de zuurstof revolutie ...
3. De derde revolutie, de 'complexity revolution', begon 1 miljard jaar geleden toen eukaryoten (voorouders van planten en dieren) het land veroverden. Eukaryoten ontstonden maar 1 maal. Mondde uit in de beroemde Cambrian Explosion 540 miljoen jaar geleden.

De breedte van de blokken in de figuur geeft de onzekerheden over tijdstippen wanneer de revolutie begon. Volgens Lenton en Watson zijn deze drie revoluties de moeilijkste en moet je daarom verwachten dat ze gelijkelijk gespreid voorkomen in de tijd.

De complexe interacties tussen omgevingsfactoren (boven de streep)
en het leven (onder de streep)
(Figuur binnenzijde kaft Lenton en Watson).
(klik op figuur voor vergroting)

 

Deze figuur geeft een samenvatting van de belangrijkste interacties tussen het leven en het milieu die in het boek van Lenton en Watson behandeld worden. Het is één ding om te constateren dat fotosynthese zuurstof produceert, maar wat gebeurt er vervolgens met die zuurstof? waar blijft het? hoe snel wordt het opgenomen door de atmosfeer, de aarde, de oceanen, organismen, ecosystemen, etc. De verschijning van zuurstof deelt de geologische tijd in twee tijdperken op: het zuurstofloze anaerobe leven, en het aerobe leven dat niet zonder zuurstof kan. Er is zeker leven mogelijk op een planeet zonder zuurstof, maar het zal eenvoudig leven zijn. Misschien alleen eencellig leven.

Het nieuwste model

'The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere', Nature 20 Feb 14, is een groot overzichtsartikel over de evolutie van zuurstof in het systeem Aarde.

The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere
Nature 20 feb 2014
rood: het oude model. blauw: het nieuwe model
 (klik op figuur voor vergroting)

Het nieuwste model heeft in het middengedeelte veel lagere zuurstofwaardes dan het oude model. Deze lagere zuurstofconcentraties verklaren dat er weinig eukaryote organismen gevonden zijn en het ontbreken van dieren in die periode. Belangrijke hypothese is dat zowel het leven in de oceaan als op land a.h.w. zat te wachten op verhoging van zuurstofconcentraties zo'n 600 miljoen jaar geleden voordat het tot ontplooiing kon komen. De zuurstofconcentraties konden maar moeilijk stijgen omdat zuurstof werd opgenomen door geochemische systemen. Wetenschappers zijn het er in het algemeen over eens dat vrijwel alle zuurstof op aarde is afkomstig van fotosynthese, dus van planten (groene balk in de figuur).

"we can view an ocean and atmosphere that were mostly oxygen-starved for almost 90% of Earth’s history."

Literatuur

• Tim Lenton, Andrew Watson (2013) Revolutions that Made the Earth, Oxford University Press paperback.
• Donald E. Canfield (2014) Oxygen: A Four Billion Year History (zie plaatje boek hieronder)
  
• Lots of oxygen does not necessarily lead to the evolution of advanced life October 18, 2013 
• Evolution stuck in slime for a billion years February 18, 2014 
• Tasmanian researchers have revealed ancient conditions that almost ended life on Earth, using a new technique they developed to hunt for mineral deposits.  
• The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere, Nature 20 Feb 2014. Groot review artikel.
• The ups and downs of early atmospheric oxygen, Sciencedaily 19 Feb 3014

Donald E. Canfield (2014)
Oxygen: A Four Billion Year History
(zeer recent verschenen!)

Noten

1. Een andere bron zegt zelfs: "For more than 2000 million years (Myr) after Earth's formation, free O₂ was almost non-existent at the Earth's surface"
2. Lenton en Watson (2013) schrijven: "many histories of life on Earth start at this point [542 million years ago] having skipped over the first 3 billion years or so" (p.295). 
3. Richard J. Cogdell et al (2014) Structural biology: The purple heart of photosynthesis, Nature 10 April 2014

Veroudering is niet goed te begrijpen zonder evolutie

"Ik kijk naar dit alles met een medisch-biologisch-evolutionaire bril. Zoals uit het boek zal blijken, is dit het enige perspectief dat kan verklaren waarom wij verouderen. In dit evolutionaire kader, waarin seks en voortplanting centraal staan, wordt het duidelijk dat de ontwikkeling van pasgeborene en de veroudering van volwassenen twee kanten zijn van dezelfde medaille." (uit in de inleiding, p.13)

Rudi Westendorp
Oud worden zonder het te zijn

Het blijkt niet uit de omschrijving van het boek door de uitgever, maar veroudering, ziekte, gezondheid en maximale levensduur hebben alles met evolutie te maken. Er is niet een apart hoofdstuk over evolutie, maar evolutie zit door het hele boek verweven. Als medisch docent heeft Westendorp een nieuw onderwijsprogramma ontwikkeld om het evolutionair denken bij medische studenten aan te wakkeren. Ook heeft hij onderzoek verricht:

"In 1998 heb ik in Manchester een jaar met Tom Kirkwoord samengewerkt. Zijn theorie over het wegwerplichaam inspireerde mij om na te denken over het hoe en waarom van onze veroudering. Nadat ik mij het evolutionaire gedachtengoed eigen had gemaakt kwam onherroepelijk de vraag: geldt de theorie van het wegwerplichaam ook voor mensen? " (p.66)

Ik zal de uitkomst niet verklappen. 

Het boek is makkelijk leesbaar. Er zijn geen noten, maar op het eind van het boek staan per hoofdstuk gerangschikt een aantal van de belangrijkste publicaties met behoorlijke uitgebreide toelichting (in totaal 25 pagina's). Je zou het apart kunnen lezen als introductie in de verouderingsliteratuur. De publicaties zijn hoofdzakelijk in het Engels omdat er nauwelijks iets in het Nederlandse is verschenen.

Westendorp is behalve arts-gerontoloog ook antropoloog-evolutionair bioloog en heeft o.a. in Nature en Journal of Evolutionary Biology gepubliceerd. Hij noemt zijn vak 'ouderengeneeskunde'. Rudi Westendorp is sinds jaren te herkennen aan de beroemde, onmiskenbare vlinderstrik in alle denkbare kleuren:

Rudi Westendorp

Ik dacht altijd dat het gebrek aan illustraties in een boek de schuld was van de uitgever. Deze keer is het de keuze van de auteur. Westendorp bewaart de illustraties voor zijn powerpointpresentaties in boekhandels. Overigens is hij een bijzonder amusant verteller. Ga naar een lezing bij U in de buurt als U de kans krijgt.

In het Nederlands taalgebied is dit een uniek boek over de medische, maatschappelijke en evolutionaire aspecten van veroudering. Er is niet veel concurrentie. Er is een boek uit 1997 'Ouder Worden. Over De Biologie Van De Veroudering',  waarschijnlijk behoorlijk 'verouderd' :-). Evolutiehandboeken hebben meestal een hoofdstuk of tenminste een paragraaf over 'senescence', 'aging' of 'Life history'.

In Trouw 15 Feb staat een interview met Westendorp, maar dat gaat niet over het onderwerp van zijn boek.

Over een gebedsgenezer die naar het ziekenhuis ging

Vandaag, 12 Feb 2014, is het precies 205 jaar geleden dat Charles Darwin geboren werd. Het blog voor vandaag ontstond naar aanleiding van een tv uitzending. In 2013 was ik getuige van een kort gesprekje tussen christen-evangelist Mattheus van der Steen en documentairemaker-agnost Victor Vroedindeweij: 

Victor Vroedindeweij:

"Bijvoorbeeld, de evolutietheorie, daar geloof ik in, wat moet ik daar nu mee?"

Mattheus van der Steen:

"Ik zeg altijd mensen die daar in geloven, hebben een groter geloof dan ik! Ik geloof best in een bepaalde evolutie dat een hagedisje een kikker wordt, dat geloof ik wel. Je gaat mij niet vertellen dat we van de apen afstammen. Die mensen hebben een veel groter geloof dan ik!"

Mattheus en ik (NCRV Dokument)  [11:50]. (uitgezonden Ma 30 dec 2013 22:50)

Sorry! Evolutie is géén geloof en een hagedisje wordt géén kikker. De onwetenschappelijke wartaal die zo'n evangelist uitkraamt went nooit. Het zal nog wel een paar honderd jaar blijven bestaan. Misschien zijn er steeds minder mensen van dat soort, maar ze zullen blijven bestaan.

gebedsgenezing

Iets anders in diezelfde documentaire. De documentaire laat zien hoe Mattheus van der Steen overal ter wereld massale bijeenkomsten houdt, en overal worden mensen genezen door gebed. Hij gelooft dat God die mensen wonderbaarlijk genezen heeft. Die mensen zijn hem daar zéér dankbaar voor. De documentairemaker is sceptisch.

dramatische wending

Later in de documentaire krijgt het verhaal een dramatische wending. De vrouw van de evangelist krijgt schildklierkanker. Zij en honderden andere volgelingen wereldwijd hebben gebeden om genezing. En allerlei rituelen uitgevoerd. Ze hoopten dat de tumor zou verdwijnen. Het gebed werd niet verhoord. Wat in Azië aan de lopende band lukt, lukt niet met zijn eigen vrouw. Maar de evangelist vindt het idioot om naar aanleiding daarvan te twijfelen aan het bestaan van God. Prima. Zijn vrouw zegt desgevraagd: dankzij ons verstand en de medische wetenschap –die we van God gekregen hebben– kunnen we nu ziektes als dit genezen. Mattheus zegt: "ik geloof in de medische wereld. Ik geloof dat ziekte niet van God komt, maar van de vijand, van de duisternis." Ze gaan naar het ziekenhuis voor een operatie. We horen niet hoe het verder met haar gaat, maar we mogen aannemen dat de operatie geslaagd is.

bidden of naar het ziekenhuis

Misschien heeft God ons het verstand gegeven om de medische wetenschap te ontwikkelen. Maar het heeft zo'n 2000 jaar geduurd voordat de medische wetenschap enigszins effectieve therapieën en medicijnen heeft ontwikkeld voor een beperkt aantal ziektes. Was het de bedoeling dat er in die tussentijd mensen stierven aan ongeneselijke ziektes? Dat kan toch niet waar zijn? Waarom bestaan er überhaupt ziektes? (over fine-tuning gesproken).

En: als God ons de medische wetenschap heeft gegeven om ziektes te genezen, waarom zijn er dan nog steeds ongenezelijke ziektes? Waarom sterven mensen nog steeds aan ongenezelijke ziektes?

Waarom is ziekte niet door God gegeven (zoals Mattheus gelooft)? Dat wordt immers op de Veluwe ook vaak geloofd. Mattheus heeft daar een antwoord op: 'de duisternis' veroorzaakt ziekte. Kennelijk kan de wetenschap die 'duisternis' overwinnen, moeten we concluderen! Bidden voor genezing is sowieso vreemd. Zou God echt wachten met beter maken als iemand daarom vraagt en anders niet?

Lastiger is de volgende vraag: waarom bidden om genezing als de medische wetenschap door God aan de mens gegeven is? Waarom niet zo snel mogelijk naar het ziekenhuis? Zonder bidden? Zonder tijd te verliezen? Dat lijkt het meest consequente. Het is nl. niet zonder consequenties als je éérst bid. Het is een risico.

Want het wordt pas echt lastig als God de gebeden niet verhoord. Wat dan te doen? Je er bij neerleggen? Want dat is toch een duidelijk teken dat God niet wil dat je geneest. Want Hij kan het, en Hij hoort je gebed. Als je daarna tóch naar het ziekenhuis gaat, ga je dan niet tegen Gods wil in?
Mattheus lijkt te denken: nu, als God het niet doet, dan zorg ik er zelf wel voor. Maar: dan heb je géén 100% vertrouwen in God! Hoe groot is dan je geloof in God? Een belediging voor God [1]. Denk ook aan zijn eerdere uitspraak: "Ik zeg altijd: mensen die in evolutie geloven hebben een groter geloof dan ik". Hij heeft een zwak geloof. Een gebedsgenezer die naar het ziekenhuis gaat als het gebed mislukt, is een ongelovige.

consequenties

De consequenties van deze gebeurtenissen gaan veel verder dan die mensen in de documentaire. Je kunt in het algemeen niet zonder conceptuele tegenstrijdigheden bidden voor genezing én naar het ziekenhuis gaan als het niet lukt. Maar het gaat nog veel verder: als God vreselijke tragedies als de holocaust laat passeren, dan zou hij wel reageren op verzoek tot genezing van één kankerpatiënt?

evolutie

De evangelist moest lachen om mensen 'die in evolutie geloven'. Maar hij 'geloofde wel in de medische wetenschap'. Maar, als God ons verstand en de medische wetenschap gegeven heeft, heeft datzelfde verstand, en diezelfde wetenschap ons ook niet de evolutietheorie gegeven? Zowel de medische wetenschap als de evolutietheorie zijn beide het resultaat van het gebruik van ons verstand. Dat God ons gegeven heeft. Alweer een inconsequentie.

Stevan Paas en Rik Peels schrijven ook over Mattheus:

"Genezingsclaims worden doorgaans ook door gelovigen met veel skepsis benaderd." (God bewijzen, p.170 paperback). Ze citeren sommige christenen: "Gebedsgenezing is geen alternatief voor de dokter: God werkt primair via de reguliere medische zorg en een enkele keer door speciale wonderen." (p. 169). Ze lijken het er mee eens te zijn: "Het is best mogelijk dat er af en toe een wonder gebeurt" (p. 172). Paas en Peels mogen dan veel meer boeken gelezen hebben, en veel meer artikelen geschreven hebben in de theologisch-filosofische vaktijdschriften dan de evangelist, ze lossen bovengenoemde problemen ook niet op. 

Postscript 13 Feb 2014 08:56

Paas en Peels schrijven iets heel geheimzinnigs over Jezus: 

 
"Deze christenen wijzen er op dat zelfs Jezus in zijn tijd lang niet iedereen beter maakte". Sorry, waarom niet iedereen? Was niet iedereen het waard om beter gemaakt te worden? En over Jezus en zijn volgelingen: "zij genazen eerder terloops ... Hun focus lag bij het verkondigen van een boodschap, niet bij het repareren van allerlei lichamelijke problemen." (p.169). Sorry, terloops mensen genezen? en: 'repareren'? Zijn mensen opeens auto's geworden? Worden hier dodelijke ziektes, blinden, doven en lammen bagatelliserend omschreven als 'allerlei lichamelijke problemen'? En dat minachtend 'repareren'? Kan het soms zijn dat Jezus gewoon niet iedereen kon genezen? (als hij het überhaupt al kon). Paas en Peels vergeten hier uit te leggen waarom de mensen in Jezus tijd geen recht hadden op kwalitatief hoogstaande medische zorg zoals we vandaag de dag hebben. Waarom? Waarom? Waarom?

Noten

1. Vergelijk: “The preacher convinced Velma that his laying on of hands would work and consulting with doctors would be a sign that she didn't really have faith in God." from: Noretta Koertge: 'Beliefs Buddies versus Critical Communities. The Social Organization of Pseudoscience' in: Massimo Pugliucci, Maarten Boudry, Eds. (2013) "Philosophy of Pseudoscience. Reconsidering the Demarcation Problem", University of Chicago Press.

Bronnen

• Mattheus en ik (NCRV Dokument)  uitgezonden Ma 30 dec 2013 22:50 Mattheus van der Steen is de charismatische voorganger van de 'House of Heroes' kerk te Harderwijk en directeur van TRIN.
• Wikipedia: Mattheus van der Steen