Je leest:

Evolutie en het ontstaan van de schroevendraaier

Evolutie en het ontstaan van de schroevendraaier

Auteur: | 30 juni 2001

Het vervaardigen van werktuigen vormde een belangrijke mijlpaal op de evolutionaire reis van Homo sapiens sapiens. Hoe simpel het werktuig ook is, er is altijd een basisset van cognitieve vaardigheden nodig om het te kunnen maken. Een voorpublicatie van De geboren aanpasser – Over beweging, bewustzijn en gedrag, Theo Mulders overzichtswerk over actueel onderzoek naar beweging, bewegingsstoornis en gedrag in evolutionair perspectief.

Dit boek handelt over ons vermogen om te lopen, te grijpen, te dansen, te rennen, te springen, ons vermogen om te vallen en weer op te staan. Althans in de meeste gevallen, soms vallen we zo erg dat we niet meer opstaan, soms worden we getroffen door de hamer van het toeval en krijgen we een ongeluk, een ziekte, een tumor of worden we geveld door een beroerte, en dan wordt alles anders, dan is niets meer hetzelfde.

Kroon op de evolutie. De beroemde bioloog Ernst Haeckel plaatste in 1856 de mens bovenaan in de evolutionaire stamboom, als ware het de bekroning van de biologische schepping. Volgens Haeckel moesten er schepsels hebben bestaan (Anthropoïden of ‘Pithecanthropi’) die de overgang vormden van de aap (Pithekos) naar de mens (Anthropos).

Ik wil u meenemen op een merkwaardige reis en u tonen dat alles wat we zo normaal en vanzelfsprekend vinden in feite gebaseerd is op extreem complexe processen die zich in de hersenen afspelen. Ik wil u graag bescheiden maken en u tonen hoe wonderschoon de biologische machine functioneert en hoe afhankelijk we zijn van de werking van deze machine. Ook wil ik u uit de hemel trekken en op aarde plaatsen. Ik wil laten zien dat we niet de uitverkoren soort zijn, zwevend tussen hemel en aarde, maar dat we het toevallige resultaat zijn van een reeks processen met een onwaarschijnlijk lange duur. We zijn gewrocht in het laboratorium van de tijd. Op de evolutionaire tijdas gebeurde dit slechts een tel geleden en knipperend tegen het licht en nog wankelend van de geboorte zijn we begonnen aan ons bestaan. Het laat zich niet voorspellen hoe lang wij, Homo sapiens, door sommigen de verdoemde diersoort genoemd, het zullen uithouden. (…)

Geschiedenis

Het is pas een half miljoen jaar geleden dat een archaïsche vorm van Homo sapiens op het evolutionaire toneel verscheen. Vierhonderdduizend jaar later is de soort al zo ver ontwikkeld dat de mens, zoals we hem nu kennen, rondscharrelde over de aarde. Een aarde die volledig onherkenbaar zou zijn voor de moderne mens. Homo sapiens is geboren uit de tijd, een tijd die vanaf de oerknal tot nu, zonder geheugen en zonder doel, doorreist naar een toekomst die we niet kennen.

Pas dertigduizend jaar geleden ontstonden de eerste vormen van kunst en negenduizend jaar geleden ontstond zoiets als landbouw. Drieduizend jaar later bouwde Homo sapiens zijn eerste steden, begon allerlei zaken te regelen en schreef zijn gedachten op.

De mens bouwde piramides, kathedralen en steden en stond zijn eigen soort nietsontziend naar het leven. Hij vocht moorddadige oorlogen uit, knevelde en knechtte zijn medemens, was tot het laagste en het hoogste in staat. Tweehonderdvijftig jaar geleden startte de Industriële Revolutie en honderd jaar geleden startte de eerste auto, tweeëndertig jaar geleden liep de eerste mens op de maan, vijfentwintig jaar geleden begon de computer het leven binnen te dringen en een jaar geleden kocht ik de vulpen waarmee ik dit nu schrijf, krassend op het papier, buiten onder een boom. Zo is het gegaan, zo is de geschiedenis. (…)

Toevallig product

Dode takken. Als we de evolutionaire geschiedenis van de hominiden (mensachtigen) afbeelden, zien we een boom met vele dode takken. Deze dode takken zijn de uitgestorven soorten.

_Lang geleden werd een ongewone mensapensoort in Afrika uit zijn traditionele huis in het bos verdreven, omdat door een gestaag afkoelend klimaat de bescherming van het woud afnam. Deze mensaap greep de ecologische kans die zich voordeed en onderging op zijn nieuwe open plaats in de natuur een reeks opeenvolgende evolutionaire veranderingen.

Langzamerhand richtte hij zich op en begon zich op twee in plaats van vier benen voort te bewegen; hij begon stenen gereedschap en wapens te maken en te gebruiken. De omvang van zijn dolkachtige hoektanden verminderde, terwijl de grootte van zijn hersenen toenam. Naarmate hij meer rechtop stond kon hij beter zijn handen gebruiken en naarmate hij zijn handen meer gebruikte stond hij meer rechtop. Naarmate hij intelligenter werd, kon hij meer op de technologie van zijn gereedschap vertrouwen. Uiteindelijk werd hij een primitieve versie van onszelf, hij stond triomfantelijk rechtop op de vlakten van Afrika.

Zo is het sprookje en zo is de fantasie.

Ik ontleen bovenstaande alinea’s aan Richard Leaky en Roger Lewin die ook de romantiek en het sprookjesachtige van de beschrijving benadrukken. Zij stellen dat het een beschrijving is die uitstekend paste bij het klimaat aan het einde van de vorige eeuw toen het Victoriaanse expansionistische denken op zijn hoogtepunt was en voortdurend benadrukte dat succes het gevolg was van hard werken. Ook Homo sapiens had zijn succes te danken aan onwaarschijnlijke inspanningen.

De gewone mensapen bleven dus mensapen omdat ze zich niet genoeg inspanden. Grafton Elliot Smith, een vooraanstaand Brits antropoloog, zei het zo: “Terwijl de mens geëvolueerd was temidden van de strijd met vijandige omstandigheden, gaven de voorouders van de gorilla en de chimpansee de strijd over de geestelijke heerschappij op omdat ze tevreden waren met hun omstandigheden.” Kortom, de apen hebben het aan zichzelf te danken, ze waren gewoonweg te lui om te evolueren!

Maar zo was het niet, en zo ging het niet. Homo sapiens was niet het jubelende en perfecte eindresultaat van individuele krachtsinspanningen, maar het toevallige product van een groot aantal omstandigheden. Als we de evolutionaire geschiedenis van de hominiden (mensachtigen) zouden afbeelden, zouden we een boom zien met vele dode takken. Deze dode takken zijn de uitgestorven soorten. De soorten die overleefden, hebben dit net zo zeer aan het toeval te danken als aan hun ‘goede genen’. Natuurlijke selectie is de ene helft van het verhaal, toeval de andere.

h3.

“Daar is de mens, het schepsel van wie de rabbijnse overlevering zegt dat de aarde God een handvol van haar slijk weigerde om hem vorm te geven, en van wie de Arabische vertellingen beweren dat de dieren beefden toen ze die naakte worm zagen. De mens met zijn vermogens, die hoe men ze ook beoordeelt, een anomalie betekenen in de algemene orde der dingen, met zijn geduchte gave in goed en in kwaad verder te gaan dan de rest van de ons bekende levende wezens, met zijn afschuwelijke en sublieme macht om te kiezen.”

Marguerite Yourcenar Archives du Nord II

Culturele evolutie

Homo sapiens heeft het (tot op heden) gered en is ongeveer honderdduizend jaar geleden in de nu bekende uitvoering verschenen. Er bestaat geen enkel bewijs dat er sedertdien nog genetische verbeteringen van enigerlei aard hebben plaatsgevonden. Indien er dus sprake is van verbetering en vooruitgang dan kunnen die dus niet worden gevonden in de biologische evolutie maar alleen in de culturele evolutie. De biologische evolutie is darwinistisch, de culturele evolutie is lamarckiaans.

Biologische veranderingen treden zeer langzaam op en beïnvloeden de geschiedenis op korte termijn niet. Culturele veranderingen treden echter voortdurend op en hebben een zeer grote invloed op de onmiddellijke geschiedenis. Daarnaast worden culturele verworvenheden direct doorgegeven aan andere generaties. Dit type ontwikkeling, scholing en opvoeding is ongeëvenaard in het dierenrijk en het is deze verworvenheid die Homo sapiens onderscheidt van de andere dieren.

In tegenstelling tot de biologische evolutie kunnen we de richting van de culturele evolutie op korte termijn beïnvloeden en daarmee ons bestaan. Dit wordt de exogenetische of exosomatische erfelijkheid genoemd. Het gaat hier niet om de biologische doorgave van eigenschappen via genetische kanalen, maar om het systematisch doorgeven van kennis en informatie. Deze culturele overdracht vindt niet alleen verticaal van ouders op kinderen plaats, maar ook horizontaal door leeftijdsgenoten.

Culturele overdracht is dus diffuser en breder dan genetische overdracht. Daarnaast verloopt hij vele malen sneller omdat de werking cumulatief is. Meer kennis versterkt de al aanwezige kennis en dit stapelingsproces gaat steeds verder.

Mensen moeten zich de laatste decennia sneller aan veranderende omstandigheden aanpassen. Onze omgeving is de afgelopen eeuw zo snel en zo radicaal veranderd dat het niet mogelijk is om met mijn overgrootvader door deze omgeving te reizen zonder hem in totale verwarring achter te laten.

Autorit

Laat ik eens een alledaags voorbeeld nemen, een autorit in de avond van Utrecht naar Amsterdam. Het is donker, naast mij zit een negentiende-eeuwer. Hij zit in een machine die hem helemaal vreemd is. Hij ziet kleuren die voor hem niets betekenen, rode puntjes, meters en hij ziet mij onbegrijpelijke handelingen verrichten. Hij hoort muziek die uit het niets komt en die ik met een simpel gebaar harder kan laten klinken of het zwijgen op kan leggen. Hij hoort stemmen waartegen je niet kunt praten. Wij razen door het landschap over een harde met vreemde strepen beschilderde baan temidden van andere soortgelijke machines, die ons inhalen en die we soms weer achter ons laten. Plotseling klinkt een merkwaardige toon en ik pak een klein voorwerp op waartegen ik begin te praten. Zojuist hoorde hij stemmen waar je niet tegen kon praten, nu hoort hij mij praten tegen een stem die je niet hoort. Buiten staan merkwaardige palen met vreemd geel licht in de top en naast de weg ziet hij vreemdsoortige hoge gebouwen met honderden lichtvlakken. Vlak voor Amsterdam krimpt hij plotseling ineen omdat een reusachtige machine door de lucht lijkt te drijven, een enorme cilinder met ronde lichtvlekjes. Ik zou zo nog lang door kunnen gaan, maar uit dit voorbeeld wordt duidelijk hoe snel onze omgeving veranderd is, dat twee generaties voldoende zijn om een absolute ontworteling en vervreemding te creëren.

De geboren aanpasser

Cultuur kan worden gedefinieerd als de totstandkoming van gedrag via overdracht en leren. Op deze wijze wordt een systeem van kennis, waarden en morele afspraken ontworpen dat een zekere orde kent. Leren is dus de basis van cultuur en zonder het vermogen tot leren kan er geen sprake zijn van welke culturele verworvenheid ook.

Natuurlijk is de mens niet het enige dier dat in staat is tot leren. Integendeel, ieder dier, hoe primitief ook, moet veranderingen in de omgeving kunnen detecteren en zijn gedrag hieraan aanpassen. Doet het dier dit niet, dan is hij in principe verloren. Hoe ernstiger de bedreiging, hoe klemmender deze eis wordt. Alleen een dier dat nooit verandert, niet groeit, zich nooit pijn doet, nooit ziek wordt, altijd genoeg te eten heeft, zich niet hoeft voort te planten maar toch blijft bestaan, altijd hetzelfde eet en in een omgeving leeft die geen bedreigingen kent en waarin je niet kunt vallen, niet hoeft te vluchten en waarin het nooit koud is, alleen zo’n dier kan zich de luxe permitteren om niets te onthouden en niets te leren. In dat geval valt er ook niets te leren, het leven is dan als warme lucht waar je risicoloos, zonder enige variatie doorheen drijft.

Maar zo is het niet. Integendeel, het leven is een gevaarlijke onderneming, waar je aan dood gaat en waar je zo goed als zeker niet zonder beschadigingen doorheen komt. Leven is oppassen, leven is leren, leven is aanpassen, we zijn geboren om ons aan te passen. (…)

Het gaat om de functie

Mensen zijn ‘opgebouwd’ uit een groot aantal samenstellende delen. Het interessante is, dat die delen niet allemaal uit dezelfde tijd stammen, maar op verschillende momenten tijdens onze evolutionaire reis zijn verzameld. Sommige onderdelen zijn we onderweg al weer kwijtgeraakt, andere delen koesteren we nog steeds. We zijn te vergelijken met een auto waarin de onderdelen van de stoommachine nog steeds herkenbaar zijn terwijl het dashboard al met computers is uitgerust.

Neem bijvoorbeeld onze vijf tenen aan elke voet en vijf vingers aan elke hand. Deze vijf tenen en vingers hebben we (nog steeds) gemeen met onze eerste zoogdier- en reptielvoorouders. Gedurende tweehonderdvijftig miljoen jaar is het aantal vingers en tenen niet veranderd. Natuurlijk, de functie en vaardigheid zijn aanzienlijk veranderd, maar het basisontwerp is niet gewijzigd.

Paarden stammen af van dezelfde verre voorouders, maar hebben het aantal tenen gedurende hun reis door de tijd drastisch verminderd, totdat er maar één superteen is overgebleven, de hoef. De menselijke vijf vingers en vijf tenen vormen dus in feite een primitievere eigenschap dan de paardenhoef. Toch kunnen we moeilijk zeggen dat de mens primitiever is dan het paard.

Ik geef dit voorbeeld omdat het precies aangeeft waar het hier om gaat: om de functie, om het nut en om de dienstbaarheid aan de aanpassing. Eigenschappen die functioneel zijn, zijn per definitie niet primitief. Veranderen is alleen maar nodig wanneer het oude niet meer deugt en niet meer voldoet aan de eisen die de omgeving stelt. Verandert de omgeving dan verandert het dier dat op die omgeving is aangewezen, zo niet, dan zal het dier verdwijnen.

Ik wil toch nog iets meer kwijt over het aantal tenen en vingers. Ik heb gezegd dat dit in feite een oeroud overblijfsel is, ook heb ik gezegd dat we een mengsel zijn van oude en nieuwe eigenschappen. Ons rechtop lopen is een voorbeeld van een zeer recent verworven eigenschap. Het ontstond ongeveer vier miljoen jaar geleden; op de evolutionaire tijdschaal betekent dat niet meer dan een knipoog.

Revolutie

Het rechtop lopen werd mogelijk doordat belangrijke veranderingen optraden in de botstructuur van de heup en het been. Het belichaamt zonder meer een revolutionaire verandering omdat het een hele reeks andere veranderingen en ontwikkelingen mogelijk maakte. De armen en de handen kwamen vrij omdat ze niet langer nodig waren voor ondersteuning tijdens het lopen. De functie van de arm en de hand kon daardoor grondig veranderen zodat het gebruik van werktuigen mogelijk werd. De handen konden nu worden gebruikt als een instrument om objecten te manipuleren.

Toch heeft het rechtop lopen niet enkel vreugde gebracht. Veel rug en heupklachten vloeien voort uit het feit dat de rug en het heupgewricht eigenlijk niet goed in staat zijn om de belasting van de rechtopgaande gang te verdragen. Dit schijnt een belangrijke reden te zijn voor de slijtage van het heupgewricht.

Waarom ontstonden deze revolutionaire veranderingen? Er zijn antropologen die het vrijkomen van de handen en de ontwikkeling van ons werktuiggebruik zien als een toevallig bijproduct van een aantal catastrofale gebeurtenissen die ongeveer vijfenzestig miljoen jaar geleden hebben plaatsgevonden. Deze gebeurtenissen hebben ervoor gezorgd dat naar schatting vijfenzeventig procent van alle toen levende planten- en diersoorten zijn uitgestorven.

Wat er precies gebeurd is, is niet bekend, maar een van de mogelijkheden is dat een enorm stuk ruimtepuin of een meteoriet door de dampkring is geraasd en op de aarde te pletter is geslagen. Deze catastrofe joeg zoveel stof de atmosfeer in dat jarenlang het zonlicht en de warmte de aarde niet bereikten. Dit leidde tot een afkoeling van het aardoppervlak en tot het verdwijnen van vele soorten planten en dieren. Op deze kaalgeslagen en lege aarde, zo was de redenatie, ontstond ruimte voor nieuwe soorten en een van die soorten was de primaat.

Unieke oog-handcoördinatie

Rechtopgaande ‘aapmens’. Op de wereldtentoonstelling van Parijs in 1900 presenteerde Eugène Dubois dit model van Pithecanthropus erectus. “Heb ík dit gemaakt?!”, lijkt de mensachtige te denken.

Volgens Linnaeus, die de term ‘primaat’ introduceerde in zijn Systema Naturae uit 1758, heeft hij de volgende kenmerken: relatief grote hersenen; een rechtopgerichte romp; stereoscopisch zien; kleurenzien; handen waarmee voorwerpen kunnen worden gemanipuleerd; nagels in plaats van klauwen.

Deze eigenschappen bleken goud waard en zetten een ontwikkeling in gang waaruit Homo sapiens is voortgekomen. Met name de oog-handcoördinatie maakte de primaat uniek. Door het gebruik van de handen werd de visuele waarneming van groot belang. Hij kon kleine voorwerpen nauwkeurig waarnemen, hij beschikte over handen om deze voorwerpen te manipuleren en hersenen om de oog-handcoördinatie te reguleren. Uit dit vermogen ontwikkelde zich het werktuiggebruik, waarmee voorwerpen die niet tot het lichaam behoorden, ingezet konden worden voor het bereiken van doelen.

De eerste stap om onder het juk van de langzame biologische veranderingen uit te komen was hiermee gezet, Homo habilis was geboren. De hulpmiddelen werden in eerste instantie niet zelf geproduceerd, maar konden kant-en-klaar in de natuur worden aangetroffen. Het manipuleren van voorwerpen werd gedurende de verdere ontwikkeling geperfectioneerd. Maar niet alleen de mens kan dat, apen uit de oude en nieuwe wereld zijn ook uitstekend uitgerust om fijne manipulatieve motoriek te vertonen.

Maar er is een essentieel verschil. Terwijl de aap en andere dieren weliswaar gebruik maken van ‘manipulanda’, zoals stokjes om insecten te vangen en om andere ad hoc problemen op te lossen, ontwikkelden ze geen overdraagbare technologie. De aap kent geen ver doorgevoerd onderwijssysteem waarin de verworvenheden van wijze apen worden doorgegeven aan jonge apen. Vanuit het werktuiggebruik kon bij de mens een technologie ontstaan die niet alleen zijn interactie met de omgeving volledig heeft veranderd, maar die ook voor het eerst de mogelijkheid bood om de omgeving te manipuleren.

En dat is precies wat er gebeurde. De omgeving werd eerst op primitieve wijze en daarna met steeds effectievere middelen gevormd en vervormd. De technologie creëerde geen nieuwe zintuigen of ledematen in de letterlijke zin, maar zorgde wel voor geheel nieuwe mogelijkheden om doelen te bereiken of om doelen te bereiken die voorheen onbereikbaar waren.

Belangrijke mijlpaal

Stenen werktuig uit Olduvai (Tanzania), 1,3-1,8 miljoen jaar oud. Ook bij een stuk gereedschap van steen moet de maker driedimensionale verhoudingen goed kunnen inschatten en over de motorische vaardigheden beschikken om de steen te bewerken.

Het vervaardigen van werktuigen vormde een belangrijke mijlpaal op de evolutionaire reis omdat hoe simpel het werktuig ook is, er een basisset van cognitieve vaardigheden nodig is om het te kunnen maken. Ook als we het hebben over een stuk gereedschap in de vorm van een afgeplatte steen, dan moet de maker in staat zijn om driedimensionale verhoudingen correct in te schatten en hij moet over de motorische vaardigheden beschikken om de steen te bewerken. Ook moet hij weten welk materiaal wel geschikt is en welk materiaal niet. Ten slotte moet hij om deze stenen voorwerpen te kunnen vervaardigen een beeld hebben van het eindresultaat en hij moet in staat zijn de vorderingen in het productieproces te spiegelen aan het eindresultaat.

Schick en Toth wijzen er op dat de eerste hominiden die gereedschap produceren, grote afstanden aflegden om aan het meest geschikte materiaal te komen. Dit is van belang omdat het aangeeft dat de vervaardiging van werktuigen niet het resultaat was van een ongericht toevalsproces (hoewel het hieruit kan zijn voortgekomen), maar wel degelijk het resultaat van gerichte planning. Het is niet totaal ongerijmd om te veronderstellen dat ons complexe sociale gedrag van nu voor een belangrijk deel is voortgekomen uit deze ontwikkelingen.

Communicatie door middel van gebaren en klanken ontwikkelde zich omdat de handvaardigheid toenam. De waarneming ontwikkelde zich in perfecte samenhang met de toegenomen handvaardigheid. Deze samenhang is zo sterk dat het één waarschijnlijk niet zonder het ander zou zijn ontstaan. De grotere hersenen maakten het niet alleen mogelijk dat ingewikkelde gedragingen konden worden uitgevoerd, maar ook dat het mogelijk werd om (enig) inzicht in de gevolgen van die gedragingen te hebben. Het goed ontwikkelde gezichtsvermogen liet toe dat allerlei subtiele vormen van gedrag konden worden waargenomen en geïnterpreteerd (lichaamshoudingen, gezichtsuitdrukkingen).

Literatuur

Dit artikel is een publicatie van Natuurwetenschap & Techniek.
© Natuurwetenschap & Techniek, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 30 juni 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.