Kleine dingen met grote gevolgen

In de wetenschaps bijlage van de Volkskrant stond in de jaren tachtig wel eens iets over de chaos theorie. Wat ik eruit overhield was vooral dat kleine oorzaken, kleine verschillen een fors verschil in uitkomst kunnen veroorzaken. In mijn dierexperimenteel werk voor mijn promotieonderzoek werkte ik met identieke muizen die allemaal met het zelfde werden ingespoten. Ik vond het altijd zo frappant dat de verschillen in uitkomst per muis vaak zo verschillend waren. Sommigen kregen heel snel glomerulonephritis (nierlijden) andere helemaal niet; bepaalde auto-antistoffen kreeg de ene muis wel en de andere niet.
Die individuele verschillen in uitkomst heb ik destijds altijd wel in enig verband gezien met die eerste beginselen van de chaos theorie. Een muis heeft ondanks alles kleine verschillen in voorgeschiedenis of wat dan ook met de andere; het is geen buisje met een chemisch mengsel.
Maar een andere leuke bevinding deed ik in die tijd bij een wijnproeverij. Op vakantie in Frankrijk met een stel vrienden kwamen we bij een klein wijnboertje met een aantal fusten wijn die allemaal uit het zelfde grote vergistingstank waren gekomen maar wel apart hadden gerijpt. De smaken waren grappig genoeg licht verschillend; uitgangsmateriaal het zelfde en toch een duidelijk merkbaar verschil in de subtiliteit van de uitkomst. Wijn en gist in een rijpingsvat is natuurlijk niets anders dan een complex mengsel en de tong is een gevoelig en subtiel meetinstrument waar het smaak betreft. Ook hier legde ik destijds een verband met de chaostheorie, althans dat kleine verschillen en verschil in uitkomst veroorzaakten; het betrof hier bijna een experimentele opstelling.

Maar zo'n vijftien jaar geleden kreeg ik van Roos een boek te leen: De rand van chaos, van de hand van M. Mitchell Waldrop (1993). Dit boek handelt op bijzonder leesbare wijze over complexe systemen en in dat kader over de Chaos theorie, een benaming die mij niet zo aanstaat eerlijk gezegd vanwege de negatieve connotatie van het woord Chaos. Ik zou het liever willen hebben over de theorie van complexe systemen. Het boek heeft mijn inzicht in heel veel zaken ingrijpend vergroot en veranderd.
Complexe systemen zijn rondom ons; een organisme, dus ook wijzelf zijn complexe systemen; een ecosysteem is een complex systeem; een samenleving, maar ook een micro-organisme, een zandduin, een strand. En binnen een complex systeem treedt als vanzelf ordening op als er maar genoeg energie in het systeem zit; een complex systeem kan zich aanpassen aan veranderende omstandigheden. Binnen complexe systemen heb je stabiele situaties die vrijwel onvermijdelijk op zullen treden.

Echter, de zin die mij als een bliksemflits trof ging over het werk van Stuart Kaufmann: autokatalytische kringprocessen en complexe systemen. Ik besefte onmiddellijk dat daar de hoeksteen lag voor het ontstaan van het leven. Hoe dat precies in zijn werk zou moeten gegaan zijn kon ik niet direct overzien; daarvoor waren nog vele jaren van nadenken nodig. Maar dat zal ik ook in dit Blog formuleren.

Wormen uit de diepste aardlagen

Al een paar keer las ik over een vondst van wat "hogere" organismen in diepe aardlagen. Onder zee waren al hele eco-systemen ontdekt rond diepzee geisers, de zogenaamde "black smokers": plekken waar onderaardse spuiters een mengsel van oververhit water, met allerlei daarin opgeloste mineralen in het koelere oceaan water spuiten. Daarin leven dan bacteriën die zonder zuurstof en zonder licht leven van de chemische energie die biologisch uit de opgeloste mineralen vrij te maken is. Chemo-autotrofe processen heet dat met een fraaie Latijnse uitdrukking. En die bacteriën zijn weer voedsel voor o.a. een soort wormen die leeft onder hoge druk en temperatuur bij deze black smokers. Maar nu zijn er ook diep onder de aarde "hogere" diersoorten ontdekt; wormen die zonder zuurstof bij 50 graden, diep onder de aarde leven. Hun voedsel bestaat uit bacteriën die eveneens op grote diepte en zonder zuurstof leven.
Mij verbaast het niet zo; al vele jaren geleden heb ik stilgestaan bij de processen die volgens mij de basis vormen van het ontstaan van leven en het ontstaan van de eerste organismen: autokatalytische kringprocessen. Deze processen ontstonden vanzelf, doken op, toen het hoogenergetisch sterrenstof, per slot van rekening niet meer dan een complex chemisch mengsel, ging afkoelen. Daarbij zijn, aldus de theorie van Stuart Kaufmann, zonder enige twijfel autokatalytische kringprocessen opgedoken, die zich bij verder koelen hebben ontwikkeld, zijn samen gegaan, zich van anorganisch naar organisch hebben ontwikkeld, van hydrofoob naar hydrofiel en uiteindelijk naar biologisch. Dat alles in het totaal van de afkoelende kluit sterrenstof die wij planeet zijn gaan noemen. Aan het oppervlak kwam daarbij een proces op gang waarbij in de ontwikkeling naast de afkoelingsenergie ook de zonneënergie werd aangewend. Daarbij ontstond zuurstof, aanvankelijk een giftige afvalstof, maar uiteindelijk de basis van veel aan het aardoppervlak levende organismen zoals wij mensen.
Edoch, de onderaardse processen zijn primair en naar mijn verwachting ook overal aanwezig waar complexe hoog-energetische chemie (plasma chemie) heeft plaats kunnen vinden; een merkwaardig soort chemie waarin de reactie juist wordt veroorzaakt door afkoeling en niet door verhitting?!