Doorgaan naar inhoud

Doorgaan naar inhoudsopgave

 VRAAG 3

Waar komen de instructies vandaan?

Waar komen de instructies vandaan?

Wat heeft je uiterlijk bepaald, zoals de kleur van je ogen, je haar en je huid? En hoe zit het met je lengte en je bouw? Hoe komt het dat je op één van je ouders lijkt of op allebei? En hoe komt het dat er op de uiteinden van je vingers aan de ene kant een zacht gedeelte zit en aan de andere kant een harde, beschermende nagel?

In de tijd van Darwin waren de antwoorden op zulke vragen een mysterie. Darwin zelf was gefascineerd door de manier waarop kenmerken van de ene generatie worden doorgegeven aan de volgende. Maar hij wist niet veel af van de wetten van de genetica en nog minder van de mechanismen in de cel die de erfelijkheid bepalen. Inmiddels bestuderen biologen al tientallen jaren de genetische code van de mens en de gedetailleerde instructies die opgeslagen zijn in een bijzondere molecule die DNA wordt genoemd. De grote vraag is natuurlijk: waar komen die instructies vandaan?

Wat zeggen veel wetenschappers? Veel biologen en andere wetenschappers denken dat DNA en de gecodeerde instructies erin door ongeleid toeval en in de loop van miljoenen jaren zijn ontstaan. Ze zeggen dat er geen bewijs voor ontwerp is in de structuur van DNA of in de gegevens die het bevat en overdraagt, en ook niet in de manier waarop het functioneert.17

Wat zegt de Bijbel? De Bijbel geeft te kennen dat de vorming van onze lichaamsdelen en zelfs het moment waarop ze worden gevormd, verband houden met een figuurlijk boek dat door God gemaakt is. Onder inspiratie schreef koning David het volgende over God: ‘Uw ogen zagen mij zelfs als embryo. In uw boek waren alle delen ervan beschreven, de dagen dat ze werden gevormd, voordat ook maar één ervan bestond’ (Psalm 139:16).

Wat zeggen de bewijzen? Als de evolutietheorie waar is, moet het op zijn minst enigszins mogelijk lijken dat DNA door een serie toevallige gebeurtenissen kan zijn ontstaan. Als de Bijbel waar is, zouden er in DNA overtuigende bewijzen te vinden moeten zijn dat het ontworpen is door een ordelijk, intelligent brein.

Als je naar de basisprincipes kijkt, is het onderwerp DNA goed te begrijpen en heel fascinerend. Laten we dus opnieuw een kijkje in een cel nemen. Maar dit keer gaan we naar een menselijke cel. Stel je voor dat je naar een museum gaat dat bedoeld is om  te laten zien hoe zo’n cel werkt. Het hele museum is een model van een cel zoals die bij mensen voorkomt — maar dan ongeveer dertien miljoen keer vergroot. De cel is nu zo groot als een gigantisch sportstadion met plaats voor wel 70.000 toeschouwers.

Als je het museum binnenkomt, kijk je vol verwondering om je heen. Je ziet een bijzondere plek vol vreemde vormen en structuren. Vlak bij het midden van de cel bevindt zich de kern, een ronde bol van ongeveer twintig verdiepingen hoog. Je loopt ernaartoe.

Een ‘uitzonderlijk staaltje van techniek’ — Hoe DNA geordend is: Het rangschikken van DNA in de celkern is een uitzonderlijk staaltje van techniek: het is alsof er 40 kilometer superdun draad in een tennisbal wordt gestopt

Via een deur in de buitenste laag van de celkern, het membraan, ga je naar binnen en je kijkt rond. In deze kamer vind je 46 chromosomen. Ze zijn verdeeld in identieke paren en ze verschillen in grootte, maar het dichtstbijzijnde paar is ongeveer twaalf verdiepingen hoog (1). Elk chromosoom heeft ongeveer in het midden een smaller gedeelte en is zo dik als een stevige boomstam. Over de modelchromosomen lopen allerlei banden. Wanneer je dichterbij komt, zie je dat elke horizontale band door verticale strepen wordt verdeeld. Daartussenin zitten weer kortere horizontale strepen (2). Zijn het stapels boeken? Nee, het zijn de uiteinden van lussen, die dicht op elkaar zitten in kolommen. Je trekt aan een lus en die komt los. Tot je verbazing bestaat de lus uit kleinere spiralen (3), die ook weer netjes geordend zijn. Die spiralen bevatten waar het allemaal om gaat: iets wat lijkt op een heel lang touw. Wat is het?

DE STRUCTUUR VAN EEN BIJZONDERE MOLECULE

Voor het gemak noemen we dit deel van het modelchromosoom een touw. Het is ongeveer 2,5 centimeter dik. Het is strak om spoelen (4) gewonden, waardoor er spiralen binnen de spiralen gevormd kunnen worden. Deze spiralen zitten vast aan een soort stellage die ze op hun plek houdt. Op een bordje lees je dat het touw heel efficiënt is gerangschikt. Als je het touw van alle modelchromosomen helemaal zou uittrekken, zou het ongeveer de helft van de aarde omspannen! *

Een wetenschappelijk boek noemt dit efficiënte systeem ‘een uitzonderlijk staaltje van techniek’.18 Vind je het idee dat hier geen ontwerper aan te pas is gekomen logisch klinken? Stel dat dit museum een grote winkel had waarin miljoenen artikelen te koop waren en al die artikelen zo netjes geordend waren dat je makkelijk kon vinden wat je zocht. Zou je er dan van uitgaan dat niemand die winkel ingericht had? Natuurlijk niet! Toch zou het inrichten  van zo’n winkel in verhouding een simpel karweitje zijn.

In het museum staat op een bordje dat je een stuk touw mag vastpakken om het beter te kunnen bekijken (5). Terwijl je het door je handen laat glijden, zie je dat het geen gewoon touw is. Het bestaat uit twee om elkaar gewikkelde strengen. De strengen worden verbonden door kleine staafjes, die op gelijke afstand van elkaar zitten. Het touw ziet eruit als een ladder die gedraaid is in de vorm van een wenteltrap (6). Opeens besef je dat je een model van een DNA-molecule vasthoudt, een van de grootste mysteries van het leven!

Eén DNA-molecule, netjes geordend met spoelen en stellage, vormt een chromosoom. De sporten van de ladder staan bekend als basenparen (7). Wat doen ze en welk doel hebben ze? Op een bordje vind je een vereenvoudigde uitleg.

HET ULTIEME SYSTEEM VOOR INFORMATIEOPSLAG

Volgens het bord vormen de sporten van de ladder het geheim van DNA. Stel dat de ladder in tweeën gedeeld wordt. Aan elke kant steken de delen van de sporten uit. Er zijn maar vier soorten. Wetenschappers noemen ze A, T, G en C. Tot verrassing van de wetenschappers bleek dat door de volgorde van de letters informatie overgedragen wordt in een soort code.

 Zoals je waarschijnlijk weet, is morsecode een uitvinding uit de negentiende eeuw waardoor mensen via de telegraaf konden communiceren. Die code had maar twee ‘letters’: een punt en een streep. Toch kon je daarmee zo veel woorden en zinnen samenstellen als je maar wilde. DNA heeft een code van vier letters. Door de volgorde waarin deze letters (A, T, G en C) verschijnen, worden ‘woorden’ gevormd die codons worden genoemd. Codons worden samengesteld tot ‘verhalen’ die genen worden genoemd. Elk gen bevat gemiddeld 27.000 letters. Deze genen en de lange stukken ertussen vormen samen als het ware hoofdstukken: de afzonderlijke chromosomen. Er zijn 23 chromosomen nodig om een compleet ‘boek’ te vormen: het genoom. Het genoom is het totaal van de genetische informatie over een organisme. *

Het genoom zou een gigantisch boek zijn. Hoeveel informatie zou erin staan? Het menselijk genoom bestaat in totaal uit zo’n drie miljard basenparen, de sporten van de DNA-ladder.19 Stel je eens een encyclopedie voor waarvan elk deel meer dan duizend bladzijden bevat. Het genoom zou 428 van die delen vullen. Als je het tweede exemplaar toevoegt dat in elke cel voorkomt, worden dat 856 delen. Als je het genoom helemaal zou uittypen, zou je daar tachtig jaar lang fulltime mee bezig zijn, zonder vakanties!

Natuurlijk zou al dat typen niet iets opleveren waar je lichaam wat aan heeft. Hoe zou je honderden dikke boeken in elk van de honderd biljoen microscopisch kleine cellen in je lichaam kunnen proppen? Zo veel informatie zo goed comprimeren kunnen wij gewoon niet.

Een hoogleraar moleculaire biologie en computerwetenschap merkte op: ‘Eén gram DNA, dat in droge toestand ongeveer een kubieke centimeter in beslag zou nemen, kan net zo veel informatie bevatten als ongeveer een biljoen cd’s.’20 Wat betekent dat? Zoals gezegd, bevat DNA de genen, de instructies voor het bouwen van een uniek menselijk lichaam. Elke cel bevat een complete set instructies. De informatie in DNA is zo compact dat een theelepel ervan de instructies zou kunnen bevatten voor het bouwen van ongeveer 350 keer het aantal mensen dat nu leeft! Het DNA dat nodig is voor de zeven miljard mensen die nu op aarde leven, zou nauwelijks een dun laagje vormen op het oppervlak van die theelepel.21

EEN BOEK ZONDER SCHRIJVER?

Eén gram DNA bevat net zo veel informatie als een biljoen cd’s kunnen bevatten

Ondanks de ontwikkelingen op het gebied van de miniaturisatie kunnen mensen geen informatieopslagsysteem maken dat die capaciteit benadert. Maar laten we als vergelijking toch de compact disc gebruiken. Die ziet er mooi uit met zijn symmetrische vorm, glimmende oppervlak en slimme ontwerp. Het is duidelijk dat de cd door  intelligente mensen bedacht is. En stel dat hij ook nog eens vol informatie zit — geen nutteloze gegevens, maar logische, gedetailleerde instructies voor het bouwen, onderhouden en repareren van ingewikkelde machines. Die informatie verandert op zich niets aan het gewicht of de grootte van de cd. Toch is die informatie het belangrijkste kenmerk van de cd. Zouden die instructies je er niet van overtuigen dat hier een intelligent persoon aan het werk is geweest? Is voor iets wat geschreven is, geen schrijver nodig?

Het is niet vergezocht om DNA te vergelijken met een cd of een boek. Een boek over het genoom zegt zelfs: ‘Het idee van het genoom als boek is, strikt genomen, niet eens echt beeldspraak. Het is letterlijk waar. Een boek is een stuk digitale informatie (...) En dat is een genoom ook.’ De schrijver zegt verder: ‘Het genoom is een heel knap boek. Onder de juiste omstandigheden kan het zichzelf zowel kopiëren als lezen.’22 Dat brengt ons bij een ander belangrijk aspect van DNA.

BEWEGENDE MACHINES

Terwijl je in het stille museum rondkijkt, vraag je je af of het in de celkern in het echt ook zo rustig is. Dan zie je achter glas een model van een stuk DNA met een bordje erbij: ‘Druk op de knop voor een demonstratie.’ Je drukt op het knopje en een stem vertelt: ‘DNA heeft op zijn minst twee heel belangrijke taken. De eerste noemen we replicatie. DNA moet gekopieerd worden zodat elke nieuwe cel een volledige kopie heeft van dezelfde genetische informatie. Kijk eens naar deze simulatie.’

Via een deurtje verschijnt een machine die er ingewikkeld uitziet. Eigenlijk is het een cluster van robots die aan elkaar vastzitten. De machine gaat naar het DNA, hecht zich eraan en begint langs het DNA te bewegen als een trein langs een spoor. Het gaat iets te snel om precies te kunnen zien wat er gebeurt, maar je kunt zien dat er achter de machine nu twee complete stukken touw liggen in plaats van één.

 De stem legt uit: ‘Dit is een sterk vereenvoudigde weergave van wat er gebeurt als DNA gerepliceerd wordt. Een aantal moleculaire machines die enzymen genoemd worden, gaan langs het DNA, splitsen het in tweeën en gebruiken dan elke streng als matrijs om een nieuwe complementaire streng te maken. We kunnen je niet alle onderdelen laten zien, zoals het kleine apparaatje dat voor de repliceermachine uitgaat en één kant van het DNA doorknipt zodat het vrij kan ronddraaien en niet te strak opgewonden wordt. We kunnen je ook niet laten zien hoe DNA meerdere keren “proefgelezen” wordt. Fouten worden ongelofelijk nauwkeurig opgemerkt en gecorrigeerd.’ (Zie de  afbeelding op blz. 16 en 17.)

Het verhaal gaat verder: ‘We kunnen je hier wel laten zien hoe snel het gaat. Je hebt gezien dat die robot een behoorlijke vaart had. In het echt gaat de enzymenmachine met een snelheid van ongeveer honderd treden of basenparen per seconde langs het DNA.23 Als het “spoor” net zo groot was als een treinspoor, zou deze “locomotief” er met een snelheid van ruim tachtig kilometer per uur langsrazen. Bij bacteriën kunnen deze repliceermachines nog wel tien keer zo snel gaan! In de cellen van mensen gaan honderden van deze repliceermachines aan het werk op verschillende plekken langs het DNA-’spoor’. Binnen acht uur kopiëren ze het hele genoom.’24 (Zie het kader ‘ Een molecule die gelezen en gekopieerd kan worden’ op blz. 20.)

DNA LEZEN

De DNA-replicerende robots verdwijnen uit beeld. Dan komt er een andere machine. Ook die beweegt langs een stuk DNA, maar langzamer. Je ziet dat het touw er aan de ene kant van deze machine ingaat en er aan de andere kant weer uitkomt — onveranderd. Maar uit een andere opening van de machine komt een nieuwe, enkele streng, alsof er een staart groeit. Wat gebeurt er?

De verteller legt uit: ‘De tweede taak van DNA wordt transcriptie genoemd. Het DNA komt nooit buiten de veilige celkern. Dus hoe kunnen de genen, de recepten voor alle eiwitten waar je lichaam uit bestaat, gelezen en gebruikt worden? De enzymenmachine zoekt een plek in het DNA waar een gen is ingeschakeld door chemische signalen die van buiten de celkern komen. Deze machine gebruikt dan een molecule die RNA genoemd wordt om een kopie van dat gen te maken. RNA lijkt veel op een enkele DNA-streng, maar is anders. De taak van RNA is de gecodeerde informatie die in de genen zit over te nemen. Het RNA krijgt die informatie in de enzymenmachine, verlaat dan de kern en gaat verder naar een van de ribosomen, waar de  informatie gebruikt wordt om een eiwit te bouwen.’

Je kijkt vol verwondering toe bij deze demonstratie. Je bent diep onder de indruk van het museum en de vindingrijkheid waarmee de machines ontworpen en gebouwd zijn. Maar stel dat alle onderdelen van de tentoonstelling in beweging gezet konden worden om de duizenden taken te demonstreren die tegelijkertijd in de menselijke cel plaatsvinden. Dat zou nog eens een bijzonder spektakel zijn!

Je beseft dat al deze processen op dit moment door minuscule, ingewikkelde machines worden uitgevoerd in je eigen honderd biljoen cellen! Je DNA wordt gelezen en geeft instructies voor het bouwen van de honderdduizenden verschillende eiwitten waaruit je lichaam bestaat: enzymen, weefsels, organen, enzovoorts. Op dit moment wordt je DNA gekopieerd en proefgelezen op fouten zodat er in elke nieuwe cel een nieuw stel instructies is dat gelezen kan worden.

WAT MAAKT HET UIT?

Opnieuw is de vraag: waar komen al die instructies vandaan? De Bijbel zegt dat dit ‘boek’ en alles wat erin staat, van een  bovenmenselijke Schrijver komt. Is die conclusie echt uit de tijd of onwetenschappelijk?

Denk eens na over het volgende: Zouden mensen een museum kunnen bouwen zoals we net beschreven hebben? Als ze dat probeerden, zouden ze tegen heel wat problemen aanlopen. Er is nog heel veel wat we niet weten over het menselijk genoom en de manier waarop het functioneert. Wetenschappers proberen er nog steeds achter te komen waar alle genen zitten en wat ze doen. En de genen zijn maar een klein deel van de DNA-streng. Hoe zit het met alle lange stukken DNA die geen genen bevatten? Wetenschappers hebben die gedeelten junk-DNA genoemd, maar inmiddels beginnen ze hun mening daarover bij te stellen. Het kan zijn dat die gedeelten bepalen hoe en in welke mate de genen gebruikt worden. En zelfs als het wetenschappers zou lukken een volledig model te maken van het DNA en van de machines die het DNA kopiëren en proeflezen, is het nog maar de  vraag of ze het ook kunnen laten functioneren als in het echt.

Kort voor zijn dood schreef de beroemde wetenschapper Richard Feynman op een schoolbord: ‘Wat ik niet kan maken, kan ik niet begrijpen.’25 Zijn eerlijkheid en nederigheid doen prettig aan, en zijn uitspraak gaat zeker op voor DNA. Wetenschappers kunnen het DNA met al zijn mechanismen voor replicatie en transcriptie niet namaken, en ze kunnen het ook niet volledig begrijpen. Toch beweren sommigen dat ze zeker weten dat het allemaal is ontstaan door ongeleid toeval. Ondersteunen de bewijzen die je gezien hebt die conclusie echt?

Sommige geleerden hebben geconcludeerd dat de bewijzen het tegendeel aantonen. Francis Crick, een van de wetenschappers die heeft ontdekt dat DNA de vorm van een dubbele helix of wenteltrap heeft, concludeerde dat deze molecule veel te geordend is om door ongeleid toeval te zijn ontstaan. Hij stelde dat intelligente buitenaardse wezens DNA naar de aarde gestuurd kunnen hebben om het leven hier te laten beginnen.26

Een paar jaar geleden heeft de bekende filosoof Antony Flew, die al vijftig jaar atheïsme promootte, zijn mening volledig herzien. Op de leeftijd van 81 jaar liet hij weten dat hij geloofde dat er een intelligentie aan het werk moest zijn geweest om het leven te scheppen. Waarom was hij van mening veranderd? Hij had zich verdiept in het DNA. Toen Flew werd gevraagd of zijn nieuwe ideeën misschien impopulair zouden zijn onder wetenschappers, zei hij volgens een nieuwsbericht: ‘Dat is dan jammer. Ik heb me mijn hele leven laten leiden door het principe (...) volg het bewijs, wat de uitkomst ook is.’27

Wat denk jij? Wat blijkt uit de bewijzen? Stel dat je midden in een fabriek bij een computerruimte komt. Op de computer draait een ingewikkeld programma dat al het werk in de fabriek aanstuurt. Het programma verstuurt zelfs constant instructies voor het bouwen en onderhouden van alle machines in de fabriek, en het maakt kopieën van zichzelf en controleert ze. Welke conclusie zou jij trekken? Dat de computer en het programma zichzelf gemaakt moeten hebben of dat ze gemaakt zijn door personen die georganiseerd en intelligent zijn? De bewijzen spreken eigenlijk voor zich.

^ ¶12 Het lesboek Molecular Biology of the Cell gebruikt een andere schaal. Daarin staat dat het rangschikken van deze lange draden in een celkern net zoiets is als veertig kilometer superdun draad in een tennisbal stoppen — en dan zo netjes en geordend dat elk deel van de draad makkelijk toegankelijk blijft.

^ ¶18 Cellen bevatten twee complete exemplaren van het genoom, alles bij elkaar 46 chromosomen.