De microscopische ontdekkingen van Antoni van Leeuwenhoek brachten de Delftenaar grote faam en droegen onmiskenbaar bij aan de glorie van de Gouden Eeuw. Hij legde zijn waarnemingen vast in meer dan driehonderd brieven. Daaruit kunnen we nu opmaken wat hem in 1698, precies driehonderd jaar geleden, bezighield.
In 1998 verscheen deel 15 van Alle de Brieven van Antoni van Leeuwenhoek. Ter gelegenheid van zijn driehonderdste geboortedag besloot de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen in 1932 om al Van Leeuwenhoeks brieven bijeen te brengen en, voorzien van een moderne Engelse vertaling, te publiceren in een reeks. Het eerste deel verscheen in 1939. Wanneer in 2001 deel 19 verschijnt, zal de serie compleet zijn.
De Delftse microscopist Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) schreef tussen 1673 en 1723 een groot aantal brieven. Daarin legde hij de resultaten vast van het onderzoek dat hij met zijn eigengemaakte microscopen uitvoerde. De brieven functioneerden als wetenschappelijke artikelen.
De publicatiegeschiedenis van Van Leeuwenhoeks geschriften is nogal ingewikkeld. Van de ruim driehonderd brieven die hij schreef, verschenen er in zijn tijd een kleine tweehonderd in het Nederlands en in een Latijnse vertaling. Van de overige werd een deel in het Engels gepubliceerd in de Philosophical Transactions van de Londense Royal Society for the Improving of Natural Knowledge. Dit genootschap was een van de toonaangevende wetenschappelijke instellingen in die tijd en bevorderde het vergaren van wetenschappelijke kennis door observatie en experiment. Later vertaalde de anglicaanse geestelijke Samuel Hoole (1758-1839) een groot deel van Van Leeuwenhoeks werk in het Engels. Opvallend is dat Hoole alles over voortplanting en zaadcellen discreet heeft weggelaten.
Wijkmeester
Antoni van Leeuwenhoek werd op 24 oktober 1632 geboren te Delft. De zoon van een mandenmaker werd opgeleid voor de lakenhandel en ging daarvoor in 1648 in de leer bij de in Amsterdam woonachtige, Schotse koopman William Davidson. Na zijn terugkeer in Delft, in 1654, heeft hij zijn leven lang een manufacturenwinkel gehad. Een natuurwetenschappelijke opleiding heeft Van Leeuwenhoek nooit genoten, op dat gebied was hij volkomen autodidact. Ook beheerste hij geen andere taal dan het lokale, Delftse dialect van het Hollands.
De veelzijdige middenstander bekleedde diverse openbare ambten. In 1669 werd hij toegelaten als landmeter en in 1679 werd hij benoemd tot wijnroeier van de stad Delft, in welke functie hij de vaten waarin vloeibare handelswaar verkocht werd, moest ijken. Hiervoor was een zekere wiskundige kennis nodig waarvan hij in sommige van zijn brieven ook blijk gaf. In 1660 was hij al benoemd tot kamerbewaarder van de schepenen, terwijl het stadsbestuur hem in 1677 benoemde tot generaal-wijkmeester, een ambt met weinig inhoud dat hem echter wel een regelmatig inkomen opleverde.
Contacten
Van Leeuwenhoek was nogal honkvast. Slechts bij uitzondering bezocht hij andere delen van de Republiek der Nederlanden. Er is maar één buitenlandse reis van hem bekend, in 1668 naar Londen. Aan contacten had hij echter geen gebrek. Gedurende de vijftig jaar waarin Van Leeuwenhoek als microscopist actief was, hebben talrijke geleerden, hoogwaardigheidsbekleders en gewone toeristen om zijn aanwezigheid Delft bezocht.
In 1680 werd Van Leeuwenhoek benoemd tot buitenlands lid van de Royal Society, een eer die hij tijdens zijn leven met 17 andere geleerden uit de Republiek deelde, onder wie zijn mentor Christiaan Huygens (1629-1695). Van de Leuvense universiteit ontving hij in 1717 een erepenning met daarop een spreuk van Vergilius: In tenui labor at tenuis non gloria (uw werk houdt zich bezig met het kleine, maar klein is uw roem niet). Deze toekenning, die ongeveer gelijkstaat aan een modern eredoctoraat, leverde hem gedrukte lofdichten op van de toen zeer bekende dichters Arnold Hoogvliet en Hendrik Poot. Van Leeuwenhoek stierf op 30 augustus 1723, nadat hij op zijn sterfbed nog enkele brieven aan de Royal Society had gedicteerd.
Revolutie
De wetenschappelijke microscopie stond in Van Leeuwenhoeks tijd nog in de kinderschoenen. In de tweede helft van de zeventiende eeuw zien we op verschillende plaatsen in West-Europa het gebruik van microscopen in het wetenschappelijk onderzoek naar voren komen. In Engeland publiceerde Robert Hooke (1635-1703) de Micrographia (1665), het eerste boek dat geheel aan microscopisch onderzoek van verschillende objecten was gewijd. In diezelfde tijd ontdekten zijn landgenoot Nehemiah Grew (1641-1712), de Italiaan Marcello Malpighi (1628-1694) en de Nederlander Jan Swammerdam (1637-1680) de kracht en de charme van de microscopie.
Het bijzondere van Van Leeuwenhoeks microscopen ligt enerzijds in de kwaliteit en anderzijds in het type. Van Leeuwenhoek gebruikte vrijwel altijd een microscoop met één lens tussen twee metalen plaatjes. Het voorwerp van onderzoek bevestigde hij op een pen die hij met een aantal schroeven ten opzichte van de lens kon verplaatsen. Zo kon hij het object positioneren en scherpstellen. Zowel het metalen frame als de lenzen maakte Van Leeuwenhoek zelf. Meestal sleep hij de lenzen, een enkele keer gebruikte hij geblazen exemplaren. Het sterkste bewaardgebleven exemplaar heeft een vergroting van 270x; het maakt nu deel uit van de collectie van het Utrechts Universiteitsmuseum. Van Leeuwenhoek maakte meer dan vijfhonderd microscopen, waarvan er slechts tien zijn overgebleven.
Isolatie
Zowel in geografisch als in wetenschappelijk opzicht bekleedde Van Leeuwenhoek een geïsoleerde positie. Het gevolg daarvan was dat hij afhankelijk was van anderen voor inzicht in de stand van de natuurwetenschap en de geneeskunde. Zijn belangrijkste bronnen waren Christiaan Huygens en de Delftse artsen Reinier de Graaf (1641-1673) en Cornelis ’s-Gravesande (1631-1691).
Van Leeuwenhoeks werk moet gezien worden tegen de achtergrond van de wetenschappelijke revolutie. Dat is een term die wetenschapshistorici gebruiken om de omwenteling aan te duiden die zich in de zeventiende eeuw in het natuurwetenschappelijke denken voltrok. Zij wordt gekenmerkt door onder meer de doorslaggevende betekenis van waarneming en experiment, de mathematisering van natuurwetenschappelijke theorieën en het gebruik van mechanische modellen om wereldbeelden aanschouwelijk te maken. Huygens, die Van Leeuwenhoek stimuleerde om ondanks aanvankelijke aarzelingen en onzekerheid door te gaan met microscopisch werk, was sterk beïnvloed door de Franse filosoof René Descartes (1596-1650). Deze vroege voorvechter van het mechanicisme stelde als eis aan natuurwetenschappelijke theorieën dat alle verschijnselen verklaard moeten kunnen worden uit deeltjes in beweging. Ook de beide Delftse artsen waren cartesianen. Het is dus niet verwonderlijk dat Van Leeuwenhoek zich in de interpretatie van wat hij zag voornamelijk door cartesiaanse ideeën liet leiden.
Descartes baseerde zich vooral op geometrische denkbeelden. Hij meende dat het voornaamste kenmerk van de materie uitgebreidheid was en dat die derhalve tot in het oneindige deelbaar was. Niettemin onderscheidde hij in de praktijk een drietal typen materie die we ook bij Van Leeuwenhoek terugvinden, zoals de “dunne stoffe” in het bloed. Werking op afstand, zoals bijvoorbeeld Newtons zwaartekracht, was taboe voor Descartes.
Dunne stoffen
Van Leeuwenhoeks onderzoek bestreek bijna alle terreinen die met een microscoop bestudeerd konden worden: van ontploffend buskruit, mineralen, zoutkristallen, regenwater, tandplak, allerlei soorten hout, ingewandswormen, insecten, lichaamsdelen, organen en weefsels van veel soorten lagere en hogere dieren tot aan menselijke weefsels en zaadcellen toe. Uit 1698 zijn slechts zes brieven van Van Leeuwenhoek bekend. Drie ervan hebben geen wetenschappelijke inhoud, maar de andere drie geven een redelijk representatief beeld van wat de Delftse onderzoeker bezig hield.
Een van de wetenschappelijke brieven die Van Leeuwenhoek in 1698 schreef, is gericht aan de Hollandse raadpensionaris Antonie Heinsius (1641-1720). Heinsius interesseerde zich gedurende een lange reeks van jaren voor Van Leeuwenhoeks werk. De Delftse onderzoeker zond hem dan ook regelmatig afschriften van eerder aan de Royal Society gestuurde brieven. In zijn brief van 20 september schreef Van Leeuwenhoek over de bloedvaten in de staart van een jonge aal en beschreef hij de overgang van slagaderlijke in aderlijke haarvaten. Ook gaf hij zijn gedachten weer over het verband tussen de dikte van de bloedvaten en de vloeibaarheid van het bloed. Van Leeuwenhoek meende dat het aderlijke bloed dikker was dan het slagaderlijke. Door de dikke wand van de slagaderen zou volgens hem de “dunne stoffe” die het omringende weefsel tot voedsel dient, niet aan het bloed kunnen ontsnappen. De afgifte van “dunne stoffe” vormde tevens zijn verklaring voor de verkleuring van het helderrode (“blyd-roode”) slagaderlijke bloed in een donkerrode (“bruynder root”) aderlijke vloeistof.
Van Leeuwenhoek heeft zijn leven lang veel onderzoek gedaan naar bloed, bloedvaten en bloedlichaampjes. Haarvaten heeft hij mogelijk al in 1680 waargenomen, alhoewel hij toen nog niet in een gesloten bloedvatstelsel geloofde. Toch was dat al in 1648 gepostuleerd en met experimenten aannemelijk gemaakt door de Engelse arts William Harvey (1578-1657). De publicatie van Harvey’s opvatting leidde tot veel anatomisch onderzoek om het bestaan van de verbinding tussen slagaderen en aderen aan te tonen.
Bloedsomloop
In deze zelfgemaakte aalkijker fixeerde Antoni Van Leeuwenhoek levende jonge palingen. Zo kon hij laten zien hoe het bloed door de haarvaten van hun vinnen stroomt.
De Italiaan Marcello Malpighi beschreef in 1661 de haarvaten in de longblaasjes van een kikker. Het viel hem op dat het bloed in aderen en slag-aderen tegen elkaar in stroomde, wat volgens hem de circulatie duidelijk aantoonde. Ook Swammerdam vermeldde het bestaan van de gezochte gesloten verbinding eerder dan Van Leeuwenhoek. Zijn verslag werd echter pas lang na zijn dood, in 1737, door de Leidse geneesheer Herman Boer-haave (1668-1738) gepubliceerd.
In 1674 ontdekte Van Leeuwenhoek de rode bloedlichaampjes, die hij bij een groot aantal diersoorten zou beschrijven. In het begin twijfelde hij nog aan de gesloten bloedsomloop omdat hij haarvaten had gezien die zo klein waren dat hij zich niet kon voorstellen dat een rood bloedlichaampje daar ongeschonden doorheen kon. Dit probleem loste hij op met de aanname dat elk bloedlichaampje uit zes kleinere deeltjes (“globulen”) was opgebouwd, en die ook weer uit zes deeltjes.
In speeksel had Van Leeuwenhoek al eerder kleine bolletjes gezien. Hij veronderstelde nu dat deze identiek waren aan de deeltjes van het bloedlichaampje. Met het voedsel komt het speeksel in de maag en dan via darm en lymfevaten in het bloed. De halsslagaderen brengen ze weer terug naar de speekselklieren. Deze “tweede ommeloop” komt ons wellicht onzinnig voor, maar is een goed voorbeeld van hoe Van Leeuwenhoek in een tijd waarin de begrippen cel en weefsel nog niet bestonden, toch probeerde enige samenhang in zijn waarnemingen te brengen.
De kroon op zijn bloedonderzoek kwam in 1688 toen hij met een speciaal daarvoor gemaakt instrument, de aalkijker, de stroming van het bloed door de haarvaten in de uiteinden van de vinnen van een levende jonge paling kon laten zien. Hij was zo trots op de waarneming waarop de toenmalige wetenschappelijke wereld had zitten wachten, dat hij deze apart liet uitgeven.
Insecten
Op 9 mei 1698 schreef Van Leeuwenhoek de Royal Society over onderzoek aan insecten. In het natuurhistorisch onderzoek was deze diergroep al sinds de Klassieke Oudheid verwaarloosd. De invloedrijke Griekse natuurfilosoof Aristoteles was immers van mening geweest dat insecten onvolledige dieren zijn. Vooral het onderzoek van Jan Swammerdam bracht die opvatting in de zeventiende eeuw aan het wankelen.
Swammerdam wilde door zijn uiterst zorgvuldige anatomische beschrijvingen laten zien dat de Schepper ook insecten perfect had gemaakt. Van Leeuwenhoek deelde die overtuiging. Getuige zijn brief bestudeerde hij tracheeën uit de hersenen van een mug, een vrijgeprepareerde spier uit een muggenpoot en vooral het facetoog van een “scharrebijter”, een niet nader bekende keversoort.
Van Leeuwenhoek was al langer geïntrigeerd door de bouw en de perfectie van insectenogen. In 1694 had hij de Royal Society geschreven hoe hij het hoornvlies van het oog van een rombout, een libelle, had vrijgeprepareerd en dat hij door dat hoornvlies de toren van de Nieuwe Kerk in Delft op zijn kop kon zien. Nu bestudeerde hij dat van een kever, daartoe geïnspireerd door twee bezoekers uit Engeland. Zij hadden hem verteld dat men daar over mensen met een slecht gezichtsvermogen zei dat zij “zoo blint, als een scharrebijter” (as blind as a beetle) waren. Om de onzin van dit gezegde aan te tonen, berekende Van Leeuwenhoek het aantal “gesigten” (facetten) van een keveroog. Het langwerpig hoornvlies had in de ene richting veertig facetten en in de andere richting zestig. Voor het gemak beschouwde hij het oog als een “halve kloot bult” (halve bol) met vijftig facetten op de grote cirkel. Aansluitend bij de berekeningsmethode van Adriaan Metius (1571-1635), hoogleraar in onder meer wis- en landmeetkunde aan de universiteit van Franeker, kwam hij op 3181 facetten.
Daarnaast heeft Van Leeuwenhoek veel andere insecten en lagere diersoorten onderzocht, zoals vlooien, luizen, mijten en allerlei krab- en kreeftachtigen. Van belang is zijn herhaaldelijk onderzoek aan verschillende soorten bladluizen, waarvan hij vaststelde dat de vrouwtjes in het zomerseizoen zonder voorafgaande paring jongen voortbrengen. Deze maagdelijke voortplanting werd door Van Leeuwenhoek als eerste beschreven. Zijn buitengewone behendigheid in het prepareren blijkt onder andere uit de bladluisembryo’s die hij uit het moederdier te voorschijn haalde en afbeeldde.
Voortplanting
Antoni van Leeuwenhoek maakte als eerste afbeeldingen van zaadcellen, hier van mensen (1 t/m 4) en van honden (5 t/m 8). Hij meende dat in het dikke gedeelte van deze cellen al een compleet organisme schuilt dat alleen nog hoeft te groeien.
Het derde onderzoeksgebied waarover Van Leeuwenhoek in 1698 berichtte, is dat van de voortplanting. Een van zijn meest spectaculaire ontdekkingen was die van de spermatozoën, eerst bij de mens en later bij tal van diersoorten. In 1677 schreef hij over de zaadcellen van de mens aan de Royal Society, waarbij hij de tekst van de brief uit prudentie in het Latijn had laten vertalen. Zijn ideeën over het mechanisme van de voortplanting zijn tot deze ontdekking terug te voeren. In Van Leeuwenhoeks visie zijn de zaadcellen de dragers van het leven (zij bewegen immers). Ze bevatten een voorgevormd organisme dat ook voor zijn beste microscopen onzichtbaar blijft. De vrouwelijke geslachtsorganen dienen slechts tot voeding van de tot een nieuw individu uitgroeiende zaadcel, aldus Van Leeuwenhoek. Over de claim dat hij het bestaan van zaadcellen ontdekte, raakte Van Leeuwenhoek in conflict met Nicolaas Hartsoeker (1656-1725). Deze natuurkundige uit Gouda was eveneens zeer bedreven in het slijpen van lenzen. Daarnaast schreef hij natuurkundeleerboeken en een verhandeling over lichtbreking. In de brief van 17 december 1698 aan Harmen van Zoelen (1625-1702), vroeger burgemeester van Rotterdam en bewindhebber van de Verenigde Oostindische Compagnie, verdedigde Van Leeuwenhoek zich met lange citaten uit zijn eerdere brief en met verklaringen van getuigen die hij de zaadcellen had laten zien. Uiteindelijk kwam de eer toe aan Van Leeuwenhoek.
Chaotisch
Van Leeuwenhoeks cartesiaanse onderzoeksprogramma leidde er enerzijds toe dat hij alle waargenomen structuren probeerde te beschrijven in termen van kleine bolletjes (“globulen”). Anderzijds is een belangrijke karakteristiek dat hij als enige microscopist uit zijn tijd de maten van de waargenomen objecten trachtte vast te leggen. Aangezien hij geen maatsysteem voor microscopische structuren voorhanden had, moest hij zich behelpen met maten als “een hair van mijn baart”, “een sant groote” en de diameter van een “globule die het bloet root maeckt”.
Systematiek
Vanwege de tamelijk chaotische presentatie van zijn resultaten hebben tijdgenoten en wetenschapshistorici dikwijls gedacht dat er geen enkel systeem in Van Leeuwenhoeks onderzoek zat. Een nauwkeurige analyse van zijn werk laat echter zien dat er wel degelijk een aantal uitgangspunten achter zijn naspeuringen ligt. Het belangrijkste is het principe dat er uniformiteit is in de natuur, voorts de opbouw uit “globulen”, de afwijzing van de spontane generatie (het onstaan van leven uit levenloos materiaal), de opvatting dat er geen leven is zonder beweging, het animalculisme (de zaadcellen, animalcula of “dierkens”, zorgen voor de voortgang van het leven) en de overtuiging dat er in de natuur niets vergeefs gebeurt. Zo blijkt Van Leeuwenhoek in zijn waarnemingen en geschriften systematischer te werk te zijn gegaan dan op het eerste gezicht lijkt. Daarbij stond steeds zijn eigen ervaring voorop. Op gezag van anderen nam de Delftse onderzoeker niets aan, zodat hij in zijn lange leven veel bijdragen heeft kunnen leveren aan de kennis over een wereld die voor het blote oog verborgen is.