Radboud Universiteit Nijmegen
Promovendus gaat verder waar Darwin ophoudt
Volgende stap in evolutie: een technische levensvorm die kennis en ervaring doorgeeft
Datum bericht: 19 augustus 2010
De evolutietheorie van Darwin beschrijft dat de best aangepaste organismen overleven, maar besteedt weinig aandacht aan de opeenvolging van levensvormen tijdens de evolutie. Bioloog Gerard Jagers op Akkerhuis ontwierp de 'operator hierarchy', een systeem gebaseerd op de complexiteit van deeltjes én organismen, dat kan voorspellen wat de volgende stap is in de evolutie: een technische levensvorm, die zijn kennis en ervaring doorgeeft aan de volgende generatie. Jagers promoveert op maandag 6 september aan de Radboud Universiteit Nijmegen.
Slordig hoor, zoals biologen zich de hiërarchie van het leven voorstellen. Dat hindert het vak, vindt Gerard Jagers op Akkerhuis. En het kan beter: Jagers kwam na langdurig onderzoek op een indeling die consequenter is en die meteen ook de ordening van de anorganische natuur meepakt.
Oude biologie: de ecologische hiërarchie
Dit is de veel gebruikte ordening van complexiteit die meestal wordt aangeduid als de ecologische hiërarchie. Wat eraan mankeert volgens Jagers? 'De opeenvolging van de dingen klopt niet. Niet alleen staan er dingen op een rijtje die niet vergelijkbaar zijn - bijvoorbeeld: elementen die wel en niet zelfstandig voorkomen - maar ook is de manier waarop je van het ene naar het volgende niveau komt, steeds anders. Dat is slordig.'
'Bovendien gaat deze lineaire hiërarchie, aldus Jagers, voorbij aan het feit dat er niet één maar drie verschillende richtingen zijn in de toename van complexiteit. Namelijk:
1) er is een ontwikkeling van individuele deeltjes naar groepen deeltjes. Bijvoorbeeld: moleculen vormen chemische mengsels en organismen vormen een ecosysteem.
2) er is een ontwikkeling van eenvoudige fysische deeltjes naar complexe levende deeltjes. Bijvoorbeeld: de stap van fundamentele deeltjes naar atomen of van moleculen naar cellen.
3) er is complexiteit binnenin ieder deeltje. Een voorbeeld hiervan is de ontwikkeling van organen en weefsels in een meercellig organisme.
Nieuw model: de 'operator hierarchy'
Jagers op Akkerhuis stelt voor het zo te doen:
De middenkolom is de centrale as die laat zien hoe de complexiteit toeneemt van fysische deeltjes naar chemische en vervolgens organische deeltjes (de organismen). Links is te zien welke systemen ontstaan uit interacties ván deeltjes. De rechterkolom geeft een beeld van de toename van complexiteit ín de deeltjes.
In de middenas staan alleen deeltjes die ieder voor zich ontstaan op basis van de direct voorafgaande deeltjes: de zogenaamde operatoren. Op basis van de hiërarchie van operatoren geeft Gerard Jagers overigens - en dat was niet eens een onderzoeksvraag - een oplossing voor een eeuwenoud probleem: de definitie van leven. Volgens zijn benadering is iets een levensvorm als het een operator is en het minstens de complexiteit heeft van een cel. Onder deze definitie vallen ook toekomstige technische levensvormen.
De operatoren van Jagers zijn op een strikte manier geordend: de interacties tussen atomen leiden tot moleculen; de interacties tussen moleculen met een membraan eromheen leiden tot de cel, de interacties van cellen vormen een meercellige, enzovoort.
Jagers constateert dat nieuwe eenheden ontstaan volgens een vast stramien op basis van processen die in het proefschrift closures worden genoemd. Closure staat voor de sluiting van een kringvormig proces of een kringvormige structuur. Iedere closure leidt tot een hogere vorm van zelforganisatie en een nieuwe herkenbare eenheid: een nieuwe operator.
P3, een robotje dat via een neuraal netwerk leert. Als een onderzoeker ( de 'ouder') hem aan de hand leert lopen, kan hij het daarna zelf (University of New Hampshire robotics)
Nieuwe stap in de evolutie
Van closure tot nieuwe closure (of: van operator tot operator) is er steeds één voor de hand liggende nieuwe stap en daarmee krijgt het model ook voorspellende waarde. Na de Memons, de meercelligen met een neuraal netwerk, die bovenaan in zijn schema staan, leidt de volgende closure, denkt Jagers, tot een levensvorm waarin de overdracht van het bouwplan via genen wordt vervangen door de overdracht van kennis en verzamelde ervaring via zogenaamde 'memen'.
Memen zijn in Jagers' opvatting codes voor de structuur van hersenen. De hersenstructuur is op zijn beurt bepalend voor iemands kennis, Daarmee zijn memen dragers van hersenstructuur en bijbehorende kennis, zoals genen dragers zijn van eiwitrecepten en bijbehorende celfysiologie.
Die volgende levensvorm hoeft niet noodzakelijkerwijs voort te komen uit biologische evolutie: een apparaat dat intelligent gedrag vertoont op basis van een neuraal netwerk voldoet wat Jagers op Akkerhuis betreft ook aan de definitie van leven. Als dit systeem dan ook nog zijn geheugen overdraagt aan de volgende generatie, dan is er een nieuwe stap gezet in de evolutie. 'Voorlopig heeft zo'n robot echter nog wel de mens nodig om hem te bouwen.'
Promotie de heer dr. G.A.J.M. Jagers op Akkerhuis. The operator hierarchy. A chain of closures linking matter, life and artificial intelligence. Promotie maandag 6 september 2010, 15.30 uur, Radboud Universiteit Nijmegen.Promotor: prof. dr. Hub Zwart, Institute for Science, Innovation and Society (ISIS). Gerard Jagers op Akkerhuis (Hengelo, 1960) is ecoloog/ecotoxicoloog en werkt bij Alterra, Wageningen.