1. De wetenschappelijke methode.

- Wat is wetenschap?

Wetenschap is het proces dat leidt tot verifieerbare kennis. Kennis dus waarvan we op diverse manieren kunnen controleren hoe accuraat deze is. Het woord wetenschap wordt ook gebruikt om het resultaat van dit proces (dus: verifieerbare kennis) mee aan te duiden.

- Hoe werkt wetenschap?

Wetenschap is een doorlopend proces, maar is misschien het gemakkelijkst uit te leggen in termen van discrete stappen.

- De eerste stap is het idee: iemand doet een bepaalde waarneming, en heeft een idee dat zou kunnen verklaren hoe het waargenomen fenomeen tot stand is gekomen.

- De tweede stap is de hypothese: het idee wordt omgeschreven tot een vorm die leidt tot testbare voorspellingen. De voorspellingen betreffen waarnemingen die logischerwijs zouden moeten volgen als het model in de hypothese accuraat is. De voorspellingen moeten zaken betreffen die meetbaar zijn. De hypothese kan natuurlijk ook voorspellingen opleveren die niet direct meetbaar zijn; dit zijn dan secundaire conclusies van de hypothese. Als de waarnemingen de meetbare voorspellingen van de hypothese bevestigen, dan is de kans goed dat ook de niet-meetbare voorspellingen accuraat zijn.

- De derde stap is bevestiging of verwerping van de hypothese. In de tweede stap legde ik uit dat een hypothese leidt tot voorspellingen: als de hypothese klopt, dan zouden we dit of dat moeten zien. De derde stap is het verzamelen van waarnemingen om aan de hypothese te toetsen. Let wel: een hypothese hoeft nooit "waar" te zijn; je kunt jarenlang waarnemingen verzamelen die allemaal consistent zijn met voorspellingen van de hypothese, maar je kunt nooit uitsluiten dat je het jaar daarop een waarneming doet die je hele hypothese onderuithaalt - of misschien een wijziging van de hypothese noodzakelijk maakt.

- De vierde stap is het samenvoegen van waarnemingen, wetten (wetten zijn feitelijk beschrijvingen van reeksen waarnemingen) en hypotheses tot een sluitend geheel, een verklarend model voor een groep waarnemingen. Dit sluitende geheel heeft, als er voldoende waarnemingen zijn die consistent zijn met voorspellingen die volgen uit het geheel, de kans om te worden verheven tot de status van "theorie".

- Enkele sleutelbegrippen in de wetenschap:

*** Testbaarheid. Wetenschappelijke kennis moet testbaar zijn; er moeten manieren zijn om op basis van waarnemingen te bepalen hoe accuraat deze kennis is.

*** Falsifieerbaarheid. Om te kunnen zeggen hoe accuraat een hypothese is moeten we onderscheid kunnen maken tussen het hypothetische geval waarin de hypothese wordt bevestigd, en het hypothetische geval waarin de hypothese wordt verworpen. We moeten dus een lijst met hypothetische waarnemingen hebben op basis waarvan de hypothese zou kunnen worden verworpen. Voorbeeld: de hypothese dat alle dingen altijd omlaag vallen zou worden verworpen als je ooit iets omhoog zou zien vallen. De hypothese dat alle paarden vier benen hebben zou worden verworpen als je ooit een paard met zes benen zag. Et cetera.

*** Onafhankelijke verificatie. Wetenschap erkent de fallibiliteit van de menselijke zintuigen, en de invloed die de menselijke geest kan hebben op onze waarnemingen. Om deze invloed zoveel mogelijk teniet te doen is het in de wetenschap een eis dat waarnemingen die worden aangedragen als bewijs voor de accuratesse van een hypothese bevestigd kan worden met verschillende methodes. Ook is het een eis dat *iedereen*, ongeacht diens politieke, religieuze of ideologische overtuigingen, in staat moet zijn om tot dezelfde waarneming te komen. Ik kan dus niet zomaar zeggen dat Relativiteitstheorie accuraat is: ik moet ervoor zorgen dat andere mensen onafhankelijk kunnen bevestigen dat mijn claims kloppen; anders zijn mijn claims niets waard.

*** Bewijs. Bewijs ('evidence') is een onafhankelijk verifieerbare waarneming die consistent is met voorspellingen die logisch volgen uit een testbare en falsifieerbare hypothese.

2. Wat is evolutie?

Evolutie is gedefinieerd als: veranderingen in de frequenties van erfelijke eigenschappen van organismen in een populatie van generatie tot generatie.

Aangezien het grootste deel van de eigenschappen van elk organisme erfelijk worden bepaald, kan deze definitie zowel de minieme variaties tussen opeenvolgende generaties omvatten, als de significante morfologische veranderingen vele duizenden of zelfs miljoenen generaties uiteen.

Dat evolutie bestaat staat dus als paal boven water, gezien het feit dat wij haar op het kleinste niveau - de veranderingen in erfelijke eigenschappen tussen twee opeenvolgende generaties - kunnen waarnemen.

3. Wat is evolutietheorie?

Een wetenschappelijke theorie - zoals in het voorwoord besproken - is een testbaar, verklarend model voor een groep waarnemingen. De waarnemingen die evolutietheorie beoogt te verklaren worden gedaan in de genetica, de moleculaire biologie, de ontwikkelingsbiologie, gedragswetenschappen, de paleontologie, en nog een aantal andere takken van de wetenschap. Evolutietheorie is het model dat beoogt deze waarnemingen te verklaren in het licht van wat we weten over evolutie, over genetische mechanismes, over het gedrag van organismen in groepen en in hun omgevingen.

4. Wat stelt evolutietheorie?

Evolutietheorie stelt, om even de meest basale principes in de allereenvoudigste bewoordingen weer te geven, het volgende:

- Dat organismen zich voortplanten met variatie.Diverse genetische processen (genetische variabiliteit) zorgen ervoor dat vrijwel geen enkel oganisme gelijk is aan een ander; tussen elke twee organismen van dezelfde soort bestaan verschillen, hoe miniem ook. Deze verschillen kunnen zich uiten in de lengte van poten, de kleur van de vacht, maar soms zelfs alleen op genetisch vlak, door een kleine variatie in een voor eiwitten coderend gen dat er voor zorgt dat een bepaald eiwit zich net even iets anders gedraagt dan dat van zijn soortgenoten.

- Dat deze verschillende varianten bestaan in een beperkte omgeving.De omgeving van een soort wordt gevormd door de natuurlijke bronnen die beschikbaar zijn, maar ook door andere populaties van dezelfde, een gerelateerde, of een andere soort. Beperkingen in die omgeving bestaan dankzij de eigenschappen van die omgeving (bijv.: hoeveel groen is er aanwezig, en wat voor soorten; welke roofdieren zijn aanwezig, en op welke prooi azen die) maar ook door eigenschappen van de soort zelf (bijv.: kan het dier een bepaalde soort groen bereiken en verteren ja dan nee).

- Dat varianten die bestaan in een beperkte omgeving wedijveren om toegankelijke natuurlijke bronnen en mogelijkheden tot voortplanting. Dit hoeft niet te betekenen dat de dieren elkaar bestrijden; het kan eenvoudigweg betekenen dat sommige varianten door hun geerfde eigenschappen minder goed in staat zijn bepaalde bronnen te bereiken dan andere. Het resultaat van deze competitie uit zich in de hoeveelheid nakomelingen die een bepaalde variant *gemiddeld* ter wereld brengt. Dit resultaat heet: "fitheid". Het hoeft dus niet te betekenen dat bepaalde varianten het loodje leggen terwijl alleen de "fitste" varianten zich voortplanten: nee, het verschil tussen varianten is doorgaans statistisch - een zaak van gemiddelden.

- Dat varianten die "fitter" zijn(dus: gemiddeld meer nakomelingen op de wereld zetten) verantwoordelijk zijn voor een grotere component van de populatie dan varianten die minder fit zijn. Hierbij moet je bedenken dat de eigenschappen voor een bepaalde soort een limiet stellen aan de grootte van de populatie. Een populatie leeft tenslotte van de bronnen in haar omgeving, en kan niet meer individuen bevatten dan die bronnen kunnen ondersteunen. Competitie tussen varianten zorgt ervoor dat sommige varianten gemiddeld meer nakomelingen hebben dan anderen, waardoor er voor die anderen binnen de populatie automatisch minder ruimte overblijft. "Fittere" varianten maken zo na verloop van tijd dus automatisch een groter deel uit van de totale populatie dan minder "fitte" varianten.

- Dat populaties soms door samenloop van omstandigheden kunnen splitsen.Stel, een populatie groeit door een plotselinge toename in beschikbare bronnen dusdanig dat de bronnen plots niet meer toereikend zijn, en een deel van de populatie migreert, gaat op zoek naar meer bronnen. Een ander voorbeeld: een deel van een populatie is aan het fourageren, en raakt gescheiden van de rest van de populatie door een plotselinge vloed, of een ander natuurfenomeen. Recentelijk is gezien dat er zelfs splitsing op kan treden tussen delen van een populatie zonder dat deze geografisch van elkaar gescheiden raken: groepen migrerende volgels, bijvoorbeeld, waarvan een deel in de steden blijft plakken, gelokt door het voer dat mensen voor hen klaarzetten, terwijl de rest doorvliegt naar Afrika - terwijl deze beide groepen wel samen nestelen.

- Dat er tussen gesplitste populaties minder uitwisseling van genetische wijzigingen zal plaatsvindendan tussen de voortplantingslijnen in een ongedeelde populatie. Dit is eenvoudig uit te leggen: doorgaans verspreiden wijzigingen in het erfelijk materiaal zich door een populatie doordat de varianten zich met elkaar reproduceren. Als een splitsing in de populatie optreedt dan zullen wijzigingen dus niet zo gemakkelijk meer in het andere deel van de populatie terechtkomen. Wijzigingen die uniek zijn voor het ene deel van die populatie hopen zich op in het ene deel, en wijzigingen die uniek zijn voor het andere deel hopen zich op in het andere deel. Dit fenomeen heet: genetische divergentie.

- Dat naarmate de genetische divergentie tussen twee delen van een populatie groter wordt, hybridisatie tussen de twee delen afneemt.Divergentie tussen populaties uit zich in allerlei dingen, zoals gedrag, geur, voedingspatroon. Al deze dingen beinvloeden de manier waarop de individuen van de soort elkaar zullen herkennen en waarderen. Naarmate de twee delen van de populatie meer van elkaar verschillen, zullen mannetjes en vrouwtjes van beide delen het steeds minder aantrekkelijk vinden om met een individu uit het andere deel van de populatie te paren.

- Dat naarmate er minder hybridisatie plaatsvindt tussen twee delen van een populatie, de genetische divergentie tussen beide delen zich steeds sneller zal ontwikkelen.Dit is feitelijk een herhaling van het punt vóór het voorgaande punt, waarin ik stelde dat twee delen van een gesplitste populatie van elkaar zullen gaan verschillen. Zoals je ziet heb je hier dus te maken met een zichzelf versterkend fenomeen: de twee delen zullen van elkaar gaan verschillen, waardoor ze minder met elkaar voortplanten, waardoor ze nog sneller zullen gaan verschillen.

- Dat dit zichzelf versterkende fenomeen uiteindelijk zal leiden tot een situatie waarin de twee populaties nauwelijks nog met elkaar voortplanten, en genetische divergentie dus vrijelijk toe kan nemen. Dit noemt men: soortvorming ('speciation'). Het resultaat van dit proces is dus dat zich uit één soort twee of meerdere soorten ontwikkelen.

- Dat in twee soorten die niet of nauwelijks meer met elkaar voortplanten de variaties in de erfelijke eigenschappen zich vrijelijk zullen ophopen, waardoor de twee soorten in de loop van tijd steeds meer van elkaar zullen verschillen. Wederom een herhaling van een eerder punt, maar op dit punt het vermelden waard.

- Dat alle ons bekende soorten door middel van het hierboven beschreven proces een gedeelde afkomst kennen; voortkomen uit een enkele eerste soort, of een kleine groep van eerste soorten.

4. Hoe verklaart evolutietheorie de passende geneste hierarchieen in de biologie?

De laatste stelling van bovengenoemde stellingen is dat alle soorten met elkaar verwant zijn door afkomst. Uit één soort komen dus meerdere soorten voort, en zo krijg je een steeds groeiende boom van afstammingen. Een tak leidt tot meerdere takken, en uit elk van die takken komen weer takjes. Dit verklaart het patroon van geneste hierarchieen dat we zowel op morfologisch als op genetisch niveau tegenkomen in elk facet van elk levend wezen. Deze patronen uiten zich in variaties in zichtbare eigenschappen, maar ook in varianten in de codering van genetisch materiaal dat zich niet uitdrukt in een organisme.

Degene die het eerste opmerkte dat alle leven op de planeet is onder te verdelen in geneste hierarchieen was overigens een creationist, een wetenschapper met de naam Karl Linnaeus. Hij was degene die het eerst heeft bepaald dat de mens in dezelfde groep valt als de apen, en dat apen en mensen samen weer deel uitmaken van de groep der primaten, en primaten samen met een aantal andere groepen weer deel uitmaakten van de groep der zoogdieren, enzovoort.

5. Hoe verklaart evolutietheorie de aanwezigheid van twee centromeren en drie telomerische gebieden in chromosoom #2 van het menselijk genoom?

Als evolutietheorie klopt, dan delen mensen een voorouder met alle andere mensapen. Nu hebben alle andere mensapen 48 chromosomen (2x24), terwijl mensen er maar 46 (2x23) hebben. Toen men dit voor het eerst constateerde stond men voor een raadsel; hoe kan dit? Dit moest natuurlijk onderzocht worden.

Men stelde dat er twee mogelijkheden zijn:

A. Dat mensen geen voorouder delen met de andere mensapen.

B. Dat er ergens tussen die voorouder en de huidige mens iets heeft plaatsgevonden waardoor er een chromosoom verloren ging.

Gezien de hoeveelheid aanwijzingen die aantonen dat mensen wel degelijk een voorouder delen besloot men eerst optie B verder te onderzoeken. Het overwegen van optie B leidt tot de volgende redenering:

Het is onmogelijk dat er zomaar een chromosoom verloren is gegaan. Het verlies van zoveel erfelijk materiaal kan niet tot levensvatbare nakomelingen leiden. Er moet dus een fusie tussen twee chromosomen hebben plaatsgevonden. Fusies tussen chromosomen worden bij de deling van cellen wel vaker waargenomen, en zijn doorgaans niet bijzonder schadelijk voor het organisme. Het is dus goed mogelijk dat ergens in de afstamming van de mens twee chromosomen aan elkaar zijn blijven plakken waardoor bij alle nakomelingen van dat individu niet 2x24, maar 2x23 chromosomen in het genoom zaten, zonder dat dat leidde tot verlies van erfelijk materiaal.

Maar als dat het geval is, dan moeten we aan dat chromosoom kunnen zien dat het bestaat uit twee samengevoegde chromosomen!

Pas recentelijk was men in staat om het genoom van de mens in zijn geheel in kaart te brengen, en dus duurde het even voordat de uiteindelijke bevestiging van die hypothese binnen was. Maar zodra dat in kaart brengen van het menselijk genoom compleet was zag men een aantal dingen:

- Chromosoom #2 bevatte niet alleen telomeren aan de beide uiteinden, maar ook in het midden. Telomeren zijn reeksen baseparen die men normaliter aan de uiteinden van een chromosoom vindt.

- Chromosoom #2 bevatte niet één, maar twee centromeren. Centromeren zijn reeksen baseparen die men normaliter in het midden van een chromosoom vindt.

- De reeksen baseparen die de éne helft van het chromosoom vormen komen bijna 100% overeen met chromosoom #2 in de andere mensapen.

- De reeksen baseparen die de andere helft van het chromosoom vormen komen bijna 100% overeen met chromosoom #13 in de andere mensapen.

Precies dus wat men zou verwachten als er inderdaad een fusie tussen twee chromosomen had plaatsgevonden. Hiermee was die hypothese bevestigd.

6. Hoe verklaart evolutietheorie het bestaan van overgangsvormen in het fossiele bestand?

Het bestaan van overgangsvormen is een voorspelling vanuit de evolutietheorie. Evolutietheorie stelt dat, als nieuwe soorten inderdaad voortkomen uit bestaande soorten, er soorten bestaan moeten hebben met kenmerkende eigenschappen tussen de voorouderlijke soort, en de bestaande soorten die daaruit voort zijn gekomen. Dus, als uit soort A soorten D en E zijn voortgekomen zou er in theorie minstens één soort B bestaan moeten hebben die kenmerken bezit die alleen in A, C en D worden gevonden, en die het plaatst op een lijn van A naar D en C. Een voorbeeld van een dergelijke tussenvorm is de Archaeopteryx, die alle kenmerken van de dinosaurier heeft, maar bovendien een aantal kenmerkende eigenschappen van de moderne vogel, en qua eigenschappen net tussen de dinosaurus en de vogel staat. (Terzijde: oppervlakkig gezien zijn er gelijkenissen tussen de vogel-achtige pelvis van de Ornithischia en die van de moderne vogel. Analyse op basis van overige kenmerken en fossiele vondsten maakt het echter vele malen waarschijnlijker dat vogels afstammen van Saurischia. Dit is dan ook het taxon waarbij vogels zijn ingedeeld.)

Je zult merken dat de term 'overgangsvorm' niets te maken heeft met afstamming. De term overgangsvorm is een term die betrekking heeft op de kenmerkende eigenschappen van een vorm, niet over hypothetische afkomst of nakomelingenschap. Tenslotte kunnen we over de eigenschappen van een vorm op basis van evolutietheorie wel testbare uitspraken doen (dat zijn trends), maar niet over of een specifiek organisme al dan niet nakomelingen heeft gehad. De voorspelling is dat een organisme met bepaalde eigenschappen bestaan moet hebben, en elk fossiel dat gevonden wordt met die eigenschappen is dus een bevestiging van de voorspelling, en dus van het voorspellend model.