Darwin als jochie van 7 jaar. Zoals je ziet op dit schilderij was hij een grote liefhebber van de natuur.

Charles Robert Darwin werd in 1809 geboren in Shrewsbury, vlakbij Birmingham in West-Engeland. Al vanaf het begin las de jonge Darwin boeken over de natuur en hield hij zich bezig met het verzamelen van schelpen, insecten en mineralen. Zijn vader (zelf arts) zag geen toekomst voor zijn zoon als natuurwetenschapper en stuurde Charles daarom op zijn zestiende naar de universiteit van Edinburgh om medicijnen te studeren.

Na twee jaar verliet Darwin de opleiding. Het belangrijkst dat hij geleerd had, was het opzetten en conserveren van vogels en andere dieren. Volgens zijn vader moest Charles dan maar dominee worden. Daartoe verbleef hij drie jaar op het Christ College van de universiteit van Cambridge, waar alle wetenschappers de natuurlijke theologie aanhingen.

Darwin’s inspiratiebronnen

In de tijd van Darwin geloofden mensen in de westerse wereld dat de aarde enkele duizenden jaren oud is. De planeet wordt bewoond door vormen van leven die onveranderlijk zijn. Dit idee is afkomstig van de filosofen Plato en Aristoteles (427 tot 322 jaar voor Christus), maar werd nog versterkt door het opkomen van de natuurlijke theologie rond 1700. Deze leer gaat er vanuit dat alle levensvormen in één week zijn gemaakt door een Schepper die eerst het heelal creëerde.

Een aantal wetenschappers zag halverwege de zestiende eeuw al barstjes in de natuurlijke theologie theorie. Zo realiseerde de Fransman Georges Cuvier zich dat de geschiedenis van het leven op aarde af te leiden is uit de overblijfselen van leven (fossielen). Ook ontdekte hij dat hoe dieper de fossielen in de gesteentelagen, hoe ouder ze zijn en hoe minder de fossielen lijken op moderne soorten. Zelfs het uitsterven van soorten behoorde volgens Cuvier tot de mogelijkheden.

Twee Schotse geologen, James Hutton (1726-1797) en Charles Lyell (1797-1875), vormen de belangrijkste inspiratiebron van Darwin. Zij deden de ontdekking dat de aarde verandert door continue, langzame acties en niet door plotselinge gebeurtenissen. Dit betekent niet alleen dat de aarde veel ouder moet zijn dan duizenden jaren, de wetenschappers zagen ook in dat langzame processen op de lange termijn grote verschillen kunnen bewerkstelligen. Natuurlijke theologie zien we tegenwoordig nog terug in stromingen als het creationisme en intelligent design.

Meer over creationisme en intelligent design:

• Creationisme en evolutie (Kennislinkartikel ism NIBI)
• Intelligent Design: oude wijn, nieuwe zakken (Kennislinkartikel)
• Scheppingstheorie verdonkeremaant 4,5 miljard jaar (Kennislinkartikel)
• Discussie over Intelligent Design en Evolutietheorie (Kennislinkartikel)
• Minister ontvangt boek over ID (Kennislinkartikel)
• Webquest: Het lagerhuisdebat van het leven (Kennislinkartikel ism NIBI)
• Evolutie of Intelligent Design (Kennislinkartikel van Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde)

Op reis met de Beagle

Darwin’s professor in de botanie (John Henslow) introduceerde hem na het behalen van zijn graad bij de kapitein (Robert Fitzroy) van het schip de Beagle. Fitzroy was van plan een reis rond de wereld te maken om de waarheid van natuurlijke theologie te bewijzen. In december 1831 vertrok de Beagle richting Zuid-Amerika. Darwin concentreerde zich tijdens de reis voornamelijk op het verzamelen van planten en dieren. Na bijna vijf jaar varen bestond zijn collectie uit duizenden exemplaren. Hij merkte op dat Zuid-Amerikaanse soorten hele andere eigenschappen hebben dan Europese soorten.

De evolutietheorie

Eenmaal weer thuis deed Darwin de ontdekkingen die hem op het spoor van de evolutietheorie zette. Aan zijn collectie van de Galápagos eilanden (vulkanische eilanden 900 km van de westkust van Zuid-Amerika) zag hij dat de meeste soorten die hij daar verzameld had nergens anders ter wereld voorkomen. Toch lijken zij wel een beetje op soorten van het Zuid-Amerikaanse vasteland. Zou het mogelijk zijn dat planten en dieren van de ene plek naar de andere plek verhuizen en zich aanpassen aan hun nieuwe omgeving? Darwin dacht van wel, maar was terughoudend met het introduceren van zijn theorie in de samenleving.

Pas in 1859 publiceerde Darwin zijn ‘On the origin of species’. In dit werk maakte de natuurwetenschapper twee belangrijke punten. Elke soort die op dit moment op aarde leeft, is ontstaan uit een voorouder. Een groep planten of dieren kan veranderen doordat sommige individuen gunstige eigenschappen hebben en daardoor meer nakomelingen krijgen dan anderen (voortbestaan van de best passende of ook wel ‘survival of the fittest’). Dit mechanisme staat bekend als natuurlijke selectie en zorgt er uiteindelijk voor dat soorten aangepast raken aan hun omgeving. De combinatie van deze twee punten vormt de basis van de evolutietheorie.

Van oersoep tot moderne mens

Darwin stelde dat elke soort is ontstaan uit een voorouder. Dit betekent dat we de stamboom van het leven op aarde moeten kunnen reconstrueren van oersoep tot de nu levende organismen. De aarde ontstond ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, maar was toen nog onbewoonbaar. Onze planeet werd gebombardeerd door kometen, meteorieten en asteroïden, afkomstig van de vorming van de rest van het zonnestelsel. De extreme hitte die hierbij vrijkwam, zorgde ervoor dat zeeën en oceanen nog niet ontstonden. Ook het feit dat de aarde zelf nog warm was, speelde een belangrijke rol.

Ongeveer 3,9 miljard jaar geleden was de regen van hemellichamen ten einde en koelde de aarde langzaam af naar een temperatuur waarbij vloeibaar water voorkwam. Vlak daarna ontwikkelden zich waarschijnlijk ook de eerste tekenen van leven. Het gaat voornamelijk om eencelligen zonder celkern (prokaryoten) die leven van koolstofdioxide en zuurstof uitstoten in de atmosfeer: cyanobacteriën. Alhoewel, wetenschappers denken dat het leven zich wel eens ontwikkeld kan hebben in zeer warme, zuurstofloze omgevingen. Ongeveer 2,7 miljard jaar geleden hadden deze cyanobacteriën zoveel zuurstof geproduceerd dat veel meer levensvormen een kans kregen.

Later, ongeveer 2 miljard jaar geleden, ontstonden eencelligen met een celkern (eukaryoten). Rond 1,2 miljard jaar geleden voegden ook de meercelligen zich bij het leven op aarde. Dit gaf aanleiding voor het in gang zetten van een (geologisch gezien) snelle toename in de diversiteit aan levensvormen: de zogenaamde Cambrische explosie vanaf 542 miljoen jaar geleden waarin de basis werd gelegd voor het ontstaan van de meeste moderne diergroepen. In de perioden daarna koloniseerden de eerste planten, schimmels en dieren het land. Op de komst van de zoogdieren moeten we wachten tot ongeveer 145 miljoen jaar geleden. De moderne mens is pas ontstaan ten tijde van de glacialen (tussen 1,8 en 0,01 miljoen jaar geleden).

Over mensen en apen

Darwin meende dat ook de mens een product is van evolutie. Wij zouden zijn ontstaan uit een aapachtige voorouder. Het belangrijkste kenmerk van de groep apen, mensapen en mensen is de opponeerbare duim. Daarmee hebben soorten uit deze groep als enige de mogelijkheid om met hun duim de topjes van iedere vinger aan te raken. Deze eigenschap is waarschijnlijk ontstaan als aanpassing aan het leven in bomen, maar wordt door de moderne mens benut voor precisie bij het werken met voorwerpen. Mensapen zijn 25 tot 30 miljoen jaar geleden afgesplitst van de oude wereld (Afrika en Azië) apen. Uit DNA-onderzoek blijkt dat mensen het dichtst bij chimpansees en bonobo’s staan (met beide mensapen delen we 98 procent van ons DNA). De laatste gemeenschappelijke voorouder van mensaap en mens leefde waarschijnlijk vijf tot zeven miljoen jaar geleden.

Evolutie van de moderne mens

Eén van de oudste mensachtigen behoorde tot de groep van de Australopithecus soorten die van 4 tot 2,3 miljoen jaar geleden leefden. Deze groep ontwikkelde het lopen op twee voeten. Er waren robuuste Australopithecus individuen met sterke kaken en grote tanden, aangepast aan het eten van voornamelijk fruit en zaden. Daarnaast leefden ook dunne, slanke soorten waarvan het gebit voornamelijk zacht voedsel verwerkte. Uit deze laatste groep zijn vermoedelijk de mensachtige soorten van het geslacht Homo ontstaan. Dit gebeurde ongeveer 2,4 miljoen jaar geleden. In 2009 werd een nog oudere mensenachtige aan het publiek gepresenteerd: de Ardipithecus die 4,4 miljoen jaar geleden in Afrika leefde.

Rond 1,8 miljoen jaar geleden was Homo erectus de eerste soort van het geslacht Homo die Afrika verliet en Azië (en waarschijnlijk later ook Europa) koloniseerde. In Europa vormde erectus de voorouder van de Neanderthaler die van ~200.000 tot 35.000 jaar geleden leefde. Ook vanuit Afrika ging de evolutie van de mens intussen door. De moderne mens ( Homo sapiens) verspreidde zich over de hele wereld door een tweede massale migratie vanuit Afrika, 100.000 jaar geleden. Deze groep verdreef regionale populaties (zoals de Neanderthalers in Europa), zodat uiteindelijk alle mensen van dezelfde voorouder afstammen. Dit scenario staat bekend als de ´Out of Africa´ theorie en wordt onderschreven door het meeste moderne DNA-onderzoek.

Andere overgangsfossielen

De geleidelijke ontwikkeling van een aapmens naar de moderne mens ( Homo sapiens) is één goed voorbeeld met overgangsvormen. Er zijn echter meer voorbeelden van overgangsvormen. Een schoolvoorbeeld is de overgang van een vis naar landdier tijdens de Devoon periode (416-359 miljoen jaar geleden). In enkele tientallen miljoenen jaren ontwikkelden vissen poten die later hielpen om het land te bevolken. Het moderne paard was er ook niet ineens. De veel kleinere, verre voorouder leefde ongeveer vijftig miljoen jaar geleden in de tropische bossen. Met de komst van de grassen en steppes evolueerde het paard tot wat het nu is. Een derde voorbeeld is de ontwikkeling van de walvissen. Deze zijn ontstaan uit zoogdieren die eerst op het land leefden.

Overgangsfossielen liggen niet voor het oprapen. Slechts ongeveer 1% van alle leven is gefossiliseerd en nog lang niet alles heeft een naam gekregen. Dit bemoeilijkt het vinden van overgangsfossielen enorm. Voor heel veel fossielen is het niet mogelijk om DNA te gebruiken. DNA vergaat geologisch gezien snel.

Wetenschap na Darwin

Tegenwoordig weten we dat DNA en genen belangrijk zijn bij het bepalen van evolutie. Darwin besefte wel dat er voor natuurlijke selectie een soort erfelijkheid nodig was, maar had op dat moment nog geen idee hoe dit eruit kon zien. In 1865 publiceerde Gregor Mendel zijn beroemde erfelijkheidswerk. Begin twintigste eeuw werd ingezien dat de natuurlijke selectie van Darwin een genetische basis moest hebben. Alleen de best passende genen worden doorgegeven aan de volgende generatie. Vanaf dat moment kwamen ook termen als ‘kin selection’ (oma investeert in de verzorging van kleinkinderen, omdat een kwart van haar genen daardoor in de populatie blijft) en ’ the selfish gene’ (evolutie werkt niet ten gunste van het voortbestaan van de soort, maar is slechts gericht op het doorgeven van gunstige genen).

Gelukkig zijn we na Darwin niet opgehouden met nadenken over de evolutie. In deze documentaire legt evolutiebioloog Richard Dawkins – bekend van zijn ‘zelfzuchtige genen’-theorie en ook wel Darwin’s pitbull genoemd – onder meer uit wat we na Darwin nog allemaal te weten zijn gekomen over de evolutie van de moderne mens.

De evolutietheorie in andere takken van de wetenschap

Ook andere wetenschappelijke vakgebieden maken dankbaar gebruik van Darwin’s werk. Zo is er de sociobiologie dat probeert menselijk gedrag te verklaren aan de hand van evolutie. De exobiologie kijkt naar de mogelijkheden voor het ontstaan en ontwikkelen van leven op andere planeten. En dan is er nog de evolutionaire geneeskunde. Deze discipline zoekt verklaringen voor het voorkomen van bepaalde moderne ziekten en bestudeert ook de evolutie van allerlei ziekteverwekkende micro-organismen. Kortom 150 jaar na het verschijnen van zijn werk vormt Darwin nog steeds een inspiratiebron voor de moderne wetenschap.

Meer weten over het Darwinjaar en evolutie?

Het hele jaar door zijn er allerlei activiteiten die te maken hebben met Darwin en de evolutie. Ook Kennislink doet mee – zo bespreken we op de pagina gedragswetenschappen elke week een boek over evolutie. Een link naar de Nederlandse website over het Darwinjaar en de reeds besproken boeken vind je hieronder.