Al-Kahili & McFadden, Life on the Edge (2014)
“What I cannot create, I do not understand”, heeft theoretisch fysicus Richard Feynman eens gezegd. Dat nog nooit iemand er in is geslaagd om leven uit levenloze materie te creëren in (of buiten) het lab, wijst er dan ook op dat we nog niet ten volle begrijpen wat ‘leven’ in essentie is.
Auteurs Jim Al-Khalili en Johnjoe McFadden doen in hun nieuwste boek een poging om dit mysterie te verklaren met behulp van recente inzichten uit de kwantumbiologie. Of ze hier uiteindelijk in slagen is aan de lezer zelf om te beoordelen.
Humor
Zet twee gerenommeerde Britse academici, een theoretisch fysicus en moleculair geneticus, met een flinke dosis Britse humor en een vlotte pen bij elkaar om een populair-wetenschappelijk boek te schrijven, en je krijgt een pareltje. Dit boek over kwantumbiologie, door sommigen al vergeleken met Dawkins’ The Selfish Gene, heeft de potentie om ons huidige denken over ‘leven’ drastisch te veranderen. De auteurs slagen er zeer goed in om de nieuwste wetenschappelijke inzichten op een heel begrijpelijke manier uit te leggen aan de geïnteresseerde lezer. Daarnaast passeert een heel aantal befaamde wetenschappers uit dito vakgebieden de revue, waardoor je tijdens het lezen het idee krijgt weer aardig op de hoogte te zijn van ‘wie’ ook alweer ‘wat’ ontdekt heeft en ‘wanneer’. Het kan zeker geen kwaad om de klok en de klepel over kwantummechanica al een keer ergens gehoord of gezien te hebben, anders moeten er wel een hoop nieuwe termen geabsorbeerd worden. Maar het boek doet mijns inziens een heel mooie poging om op zeer begrijpelijke wijze uit te leggen hoe het nu ongeveer zit met zaken zoals entanglement, quantum tunnelling en superposition. Compleet begrijpen hoe deeltjes zich in die situaties nu precies gedragen kan haast per definitie niet, zo geven ook de auteurs toe, omdat dit simpelweg in lekentaal niet uit te leggen valt. De auteurs zijn dan ook overgeleverd aan passende metaforen om de lezer een idee te geven van het soort deeltjesgedrag dat over het algemeen niet in schoolboeken aan de orde komt. De metaforen zijn heel treffend gekozen; hierdoor en dankzij de humoristische schrijfstijl van beide Britse heren leest het boek als een trein.
Mysteries
Het sterk interdisciplinaire vakgebied ‘kwantumbiologie’ is zeker niet nieuw binnen de wetenschap – het bestaat al sinds Schrödinger begin vorige eeuw – maar sinds een jaar of tien sterk gegroeid en in populariteit toegenomen. Kort gezegd wil de kwantumbiologie nagaan of kwantummechanische processen, die ten grondslag liggen aan tal van natuurkundige principes, ook een rol spelen in de biologie, ofwel (de bouwstenen van) het leven. Al-Khalili en McFadden zoomen per hoofdstuk in op een eigen uniek raadsel van het ‘leven’. In totaal wordt de lezer langs zo’n zeven verschillende mysteries geleid, variërend van de vraag ‘Hoe vinden vlinders hun weg?’ tot ‘Hoe worden genen overgedragen van generatie op generatie?’. Deze raadsels dienen als kapstok om de verschillende principes uit de kwantummechanica aan op te hangen en uit te leggen. Voor elk van deze raadsels geldt, zo menen de auteurs, dat kwantumbiologie weleens de sleutel kan zijn om ze op te lossen. Daar worden dan ook sterke en overtuigende argumenten voor gegeven, gebaseerd op resultaten van een heel aantal zorgvuldig uitgevoerde experimenten van de afgelopen jaren. Uiteindelijk komen de auteurs aan bij wellicht het grootste mysterie van het leven, de menselijke geest. De vraag naar de aard van het bewustzijn wordt al zo lang als wij ‘bewust-zijn’ gesteld, en zeker niet alleen door neurowetenschappers en filosofen (240). Deze vraag staat dan ook centraal in het voor mij persoonlijk meest tot de verbeelding sprekende hoofdstuk 8. De auteurs branden hun vingers met opzet niet aan een poging de term consciousness strikt te definiëren. Het is, net als kwantummechanica zelf, mysterieus en moeilijk te vatten (242). Een belangrijk stukje van de puzzel van wat bewustzijn is wordt gevormd door het zogenoemde binding problem: hoe kan informatie die gecodeerd wordt in verschillende begrensde gebieden in de hersenen samenkomen in een bewuste mind (244)? Ofwel: hoe kan het dat we een schilderij van Van Gogh waarderen als geheel en er een emotie bij ervaren, als onze zintuigen slechts de afzonderlijke elementen van het schilderij waarnemen en doorsluizen naar onze hersenen? En dan hebben we het nog niet eens over the hard problem of consciousness of het mind-body problem gehad. Want ook al zou er een oplossing voor het binding problem zijn, dan nog blijft het onduidelijk hoe een bewuste mind uit materie ontstaat en hoe diezelfde mind met de materie kan interacteren. De auteurs suggereren dat een mogelijke rol voor kwantummechanische eigenschappen in de hersenen wellicht is weggelegd voor de ionkanalen van neuronen, de bouwstenen van ons brein (265). Elektrische activiteit voortkomend uit neuronen met actieve ionkanalen is er toe in staat om alle informatie uit individuele neuronen samen te binden middels het grotere elektromagnetisch veld in ons brein (268). Het zou zelfs mogelijk moeten zijn dat zulke velden op hun beurt weer kunnen interfereren met de activiteit van individuele neuronen. Of dit concept ons werkelijk een stap dichter bij de oplossing van het binding problem brengt, valt te betwijfelen. Bovendien verklaart het ook nog steeds niet waarom ik die Van Gogh op een bepaalde manier ervaar. Het is me na het lezen van dit hoofdstuk nog steeds niet helemaal duidelijk of nu werkelijk de kwantumbiologie de beste kaarten heeft als het gaat om het ontrafelen van ons bewustzijn. Gelukkig zijn de auteurs het aardig met me eens, aangezien ze zelf ook niet pretenderen de oplossing te hebben gevonden tot dit specifieke mysterie van het ‘leven’. De overige hoofdstukken daarentegen zijn verrassend overtuigend, en suggereren inderdaad dat we kwantummechanische principes (zoals quantum tunnelling) inmiddels niet meer kunnen negeren in de zoektocht naar een verklaring voor bepaalde verschijnselen (zoals mutaties in DNA) in levende organismen. Mijns inziens is het veelbelovende en spannende vakgebied van de kwantumbiologie door de auteurs op een genuanceerde maar overtuigende manier op de kaart gezet.
‘Life is remarkable’ (25), dat is het uitgangspunt van de schrijvers, en daar zou ik deze boekbespreking ook mee af willen sluiten. Misschien is het maar goed ook dat we er nog niet in zijn geslaagd ‘leven’ te creëren in een petrischaaltje in het lab. Dat betekent dat we het nog niet volledig begrijpen en er dus nog een heleboel te ontdekken valt. Wie weet is het een kwantumbioloog die voor het eerst ‘leven’ weet te genereren uit materie, maar tot die tijd zijn er nog tal van onbeantwoorde vragen.
Recensie van: Jim Al-Khalili & John McFadden (2014), Life on the Edge, The coming of age of quantum biology, London: Bantam Press, 356 pagina’s.
Deze recensie is eerder verschenen in Radix, Vo. 42 (2016) , nr. 2
