Al zolang de mensheid bestaat, denken we na over de vraag wat de diepste laag van realiteit is. Is dat de wereld zoals we die waarnemen, of is er een diepere laag die we niet direct waar kunnen nemen? Wetenaschappelijk onderzoek uit de afgelopen eeuwen heeft opgeleverd dat ‘vaste’ voorwerpen, zoals massief lood, in feite grotendeels uit leegte bestaan. Ook hieronder houden zich diepere lagen van werkelijkheid schuil. En veel wijst erop dat ook onze laatste inzichten incompleet zijn. Zullen we ooit een definitief antwoord vinden op de vraag, wat realiteit is?
In deze video een kort overzicht van de nu heersende ideeën.
De genetische code van het fruitvliegje Drosophila melanogaster is gekraakt, waardoor de vlieg eiwitten produceert die niet van nature voorkomen. De ontdekking kan uiteindelijk leiden tot de schepping van nieuwe of “verbeterde” levensvormen in het bloeiende onderzoeksveld van synthetische biologie.
Alfabet van het leven
Onze genetische code bestaat uit vier chemische ‘letters’: A, G, C en T. Een combinatie van drie ‘letters’ (bijvoorbeeld ATA), een codon, staat voor een aminozuur in een eiwit (in dit geval: het aminozuur isoleukine). Voor de liefhebbers: de complete tabel staat hier. Er zijn in totaal 4*4*4=64 mogelijke combinaties, die elk voor een bepaald aminozuur staan (of voor een stopcodon). Er zijn overigens aminozuren die door meerdere, tot zelfs zes, codons vertegenwoordigd worden. Er zijn drie lettercombinaties die het aflezen stoppen: TAA, TAG, TGA. Deze heten dan ook stopcodons. Eerdere genetici zijn er al in geslaagd één van deze drie stopcodons te laten vertalen in een synthetisch aminozuur in een nematode (een rondworm). De rondwormen begonnen vervolgens eiwitten te maken met het niet in de natuur voorkomende aminozuren.
Voor het eerst ie het gelukt kunstmatige aminozuren in een gezonde vlieg in te bouwen. Bron: Wikimedia Commons/Andre Harwáth
Fruitvlieg met nog niet bestaande aminozuren
Jason Chin van het Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology van het Britse Cambridge is nu een stap verder gegaan door dit te bereiken in fruitvliegen. Een fruitvlieg is aanmerkelijk slimmer dan een worm. De diertjes kunnen leren en beschikken over een primitief brein en enkele instinctieve gedragingen. Aangezien een volwassen vlieg het resultaat is van een ingewikkelde wisselwerking tussen diverse genen, die elk een specifiek eiwit produceren of andere genen aansturen, was het maar de vraag of dit zou lukken.
Desondanks is de groep van Chin er nu in geslaagd om drie nieuwe aminozuren in eiwitten in de eierstokcellen van de vliegen te laten produceren. Hiervoor gebruikten ze genetisch gemanipuleerde bacteriën als drager. De vliegen kregen zelfs gezonde nakomelingen die de afwijkende eiwitten ook produceerden. Wetenschappelijk is deze ontdekking erg nuttig, want doordat nu specifiek bepaalde eiwitten kunnen worden gemanipuleerd, krijgen biologen veel meer mogelijkheden om tot in detail biochemische processen te onderzoeken. Als je de chemische structuurformule van het synthetische aminozuur bekijkt, in het plaatje rechts, zie je dat dat echt een bizar ingewikkelde stof is waarbij zelfs het ingewikkeldste aminozuur, tryptofaan, nog simpel is. Als zelfs dit gedrocht zonder problemen in de vlieg kan worden verwerkt, opent dat mogelijkheden.
Vlieg met aan-uit schakelaar
Het feit dat de vliegen deze mailtraitering klaarblijkelijk gezond en wel overleven, opent mogelijkheden voor ondernemende knutselaars. Zo kan je denken aan aminozuren met radicaal afwijkende chemische eigenschappen die in de natuur niet voorkomen. Als je bedenkt dat een aminozuur bestaat uit een aminogroep, een zuurgroep, een koolstofatoom daartussenin en (aan het genoemde koolstofatoom) een restgroep naar keuze, kan je de meest bizarre aminozuren bedenken. Denk aan lichtgevoelige aminozuren, die een enzym aan- of juist uitschakelen als er licht op schijnt. Erg handig als je wilt uitvinden of een bepaald enzym wel of juist niet betrokken is bij een chemische reactie. Of aminozuren die onderling dwarsverbindingen vormen. Daarmee zou je exotische eiwitten kunnen vormen met bizarre eigenschappen. En dus, wie weet, supervliegen met bijzondere eigenschappen. In ieder geval zijn Chin en de zijnen er in geslaagd een compleet nieuwe vlieg te ontwerpen.
Allah’s bewering gebroken
Met de schepping van deze kunstmatige vlieg komen we op een saillant detail. Ergens in de koran, 22:73, staat: O mensen, een gelijkenis wordt gegeven, luistert er naar. Voorzeker, degenen die gij in plaats van Allah aanbidt kunnen zelfs geen vlieg scheppen, al zouden zij daar allen toe samenwerken. En indien een vlieg iets van hen zou wegnemen, zouden zij dat niet kunnen terugnemen. Zwak is zowel de zoeker als de gezochte. Met andere woorden: de koran beweert dat alleen Allah vliegen kan scheppen. Stel, je gelooft dat alle samenwerkende wetenschappers een vorm van god vormen, zeg maar de incarnatie van Wetenschap. Dit is ongeveer de denkwijze van kosmisten en transhumanisten. Dan kan datgene wat zij “aanbidden” dus wat Allah ook kan. Ik ben benieuwd hoe de imams en andere ware gelovigen die de koran letterlijk nemen zich hier uit gaan lullen, want hiermee komen ze behoorlijk in de problemen. Dit is nog maar een voorproefje trouwens. Als mensen onsterfelijk worden, kan je pas echt lachen.
Vergeet de weesgegroetjes, bedevaarten en goed karma. Volgens visionair denker Ray Kurzweil zal de wetenschap er rond 2045 in slagen om de mens onsterfelijk te maken. Dus zorg dat je voor die tijd niet doodgaat, is het devies volgens hem. Volgens Kurzweil leven we op dit moment in een tijdperk van steeds snellere technische vooruitgang. Er zijn nu meer wetenschappers dan ooit die met steeds betere apparatuur werken en ook steeds slimmer worden in gericht onderzoek doen. Een komende monstergolf van technologische ontdekkingen dus die de wereld zoals we die kennen totaal op zijn kop zal zetten, zoals een achttiende-eeuwer verdwaasd rond had gekeken op een vroeg eenentwintigste eeuws verkeersklaverblad tijdens de ochtendspits.
De Wet van Kurzweil en de Singulariteit
Onze geest in een robot plaatsen is volgens Kurzweil de definitieve oplossing voor het ultieme probleem: de dood.
Volgens de Wet van Kurzweil, een uitgebreidere versie van de Wet van Moore die voorspelt dat computerchips elke 18 maanden verdubbelen in capaciteit, werken al deze vormen van vooruitgang exponentieel op elkaar in. Snellere computers maken bijvoorbeeld betere biochemische simulaties en dus betere medicijnen mogelijk, waardoor de arbeidsproductiviteit en innovatiesnelheid voor onder meer nieuwe energiebronnen omhoog raast. Kunstmatige intelligentie zal het tempo van ontdekkingen nog veel hoger opvoeren: op dit moment is er al software die de wetenschappelijke methode in praktijk kan brengen.
Kurtzweil weet waar hij het over heeft: hij is een veteraan op het gebied van kunstmatige intelligentie en patroonherkenning door computers.
Op een gegeven moment bereiken we stelt hij een punt, door hem en andere toekomstvoorspellers de Singulariteit genoemd, waarna onze bestaande theorieën en inzichten niet meer opgaan. De vooruitgang gaat op dat punt zo snel dat de uitkomst niet te voorspellen is. Rond 2050 zal volgens hem kunstmatige intelligentie het menselijk brein ver in kracht overtreffen. De rekencapaciteit wordt, zo voorspelt hij, miljoenen malen groter dan nu. Al is deze theorie niet onomstreden, er is geen logische reden waarom de technische vooruitgang in de toekomst niet nog veel sneller zou gaan dan nu.
De eerste Brug van Kurzweil: gezonder leven Om onsterfelijkheid te bereiken stelt Kurzweil drie fases, of ‘bruggen’ voor. De eerste Brug, gezonder leven binnen de mogelijkheden van de bestaande techniek, brengt hij nu al in praktijk.
Groenten als paprika's, tomaten en sla bevatten weinig koolhydraten. Dit voorkomt mede suikerziekte, stelt Kurzweil.
Toen bij hem in de jaren ’80 ouderdomsdiabetes werd vastgesteld, veronderstelde hij dat de oorzaak bij hem insulineresistentie is. In plaats van te spuiten ging hij op een vezelrijk en extreem koolhydraatarm dieet, sliep langer en bewoog meer. Het gevolg: zijn bloedsuikergehalte is in vijfentwintig jaar gehalveerd tot normaal: onmogelijk, volgens de gevestigde medische wetenschap. Niet iedereen zal het er voor over hebben nog maar 1500 calorieën per dag te nemen en net als Kurzweil honderdvijftig voedingssupplementen per dag te slikken (met wekelijkse injecties met diverse farmaceutische preparaten) en het drinken van tien glazen alkalisch mineraalwater per dag.
De Tweede Brug: stamcellen en klonen De technologie voor de Tweede Brug, stamcellen en klonen, is nu volop in ontwikkeling. Ons lichaam heeft een levensduur van enkele tientallen jaren. Als ook maar één essentieel onderdeel, bijvoorbeeld een nier, het opgeeft betekende dat voor kort een doodvonnis.
Diverse onderzoeksgroepen werken aan het kweken van levers in een lab.
God levert geen reserveonderdelen mee (al hebben we bijvoorbeeld twee nieren en longen). Nu er transplantatietechnieken beschikbaar zijn waar Mary Shelley’s Dr. Frankenstein stikjaloers op zou zijn, is de medische wetenschap ongeveer op het niveau van een autosloper. Uit een gezond lichaam kunnen donororganen worden gehaald en ingebouwd in een levende patiënt. In feite is dit een inferieure techniek. Omdat het DNA van een donororgaan anders is dan dat van de patiënt krijg je afstotingsverschijnselen en moeten patiënten zware, gevaarlijke medicijnen slikken (die vaak ook niet helpen).
Een structurele oplossing is het kweken van nieuwe organen uit stamcellen van de patiënt. Afstoting is dan geen probleem meer, wachttijden op een geschikte donor of overdracht van ziekten zijn dan ook verdwenen. Met huidcellen lukt dit al vrij aardig. Op dit moment is onderzoek naar ‘eenvoudige’ organen als spieren of levers al in volle gang. Het einddoel: zenuwweefsel en een compleet hart. Zodra deze uitdagingen overwonnen zijn, kunnen we elk onderdeel van ons lichaam laten vervangen. Kurzweil kijkt verder: hij wil de cellulaire klok (telomeren, de beschermkapjes van chromosomen, de dragers van ons DNA worden bij elke celdeling korter) terug kunnen zetten en op celniveau vervangingen door kunnen voeren. Ook op deze terreinen vindt heel veel onderzoekplaats. Geen wonder. De farmaciegigant die een levensverlengende behandeling ontwikkelt, loopt binnen.
De Derde Brug: de geest van de mens in een computer Kurzweils derde stap is het meest omstreden. Volgens veel geloven leeft onze geest, de ziel, na de dood voort. Afhankelijk van het geloof wordt je ziel beloond met een toestand van algemene gelukzaligheid bij God (christendom), wijn, gedweeë maagden en schone knapen (islam) of een reïncarnatie in een beter lichaam ( hindoeïsme). Het bewijsmateriaal voor een leven na de dood (bijna dood ervaringen) is niet erg overtuigend; als het al bestaat dan lijkt het weinig uit te maken welk geloof de man of vrouw in kwestie aanhangt.
Kurzweil heeft een methode voor het bereiken van onsterfelijkheid bedacht die volgens modern-wetenschappelijke inzichten wel werkt. Door middel van nanorobotjes (robotjes zo groot als een cel) wordt ons brein synaps voor synaps afgetapt en worden onze herinneringen en manier van denken getransporteerd naar een computer. Dit ligt minder ver buiten bereik dan veel mensen denken: de totale informatieinhoud van ons brein ligt volgens schattingen tussen een moderne harde schijf van een terabyte en duizend terabyte (een exabyte). Kortom: over een paar decennia zijn er waarschijnlijk computers die slimmer zijn dan wij en dus met gemak onze geest kunnen nabootsen. Zullen Kurzweils voorspellingen uitkomen? Zal onze generatie nooit meer sterven? Kurtweils argumenten zijn behoorlijk overtuigend…
Stel dat we allemaal in een enorme wiskundige theorie leven, bijvoorbeeld de natuurlijke getallentheorie. De gedachte is minder gek dan het lijkt. Zo wordt namelijk een netelig filosofisch probleem opgelost. En is wat een Big Bang lijkt is iets heel anders. De gedachte dat we in een wiskundige theorie leven, is niet nieuw en kent een eerbiedwaardige voorgeschiedenis. De Griekse filosoof en mysticus Pythagoras geloofde met zijn aanhangers, de Pythagoreeërs, dat ons heelal uit getallen bestaat.
De Pythagorasboom, een vroege fractal, bedacht door de Nederlandse wiskundeleraar Albert Bosman lijkt levend, maar is een wiskundige structuur.
Alles is wiskunde Pythagoras ontleende zijn ideeën waarschijnlijk van eerdere, Indische wijsgeren die als eersten werkelijk verbijsterend grote getallen construeerden. Zo is de grootste tijdeenheid in de hindoeïstische mystiek, de mahamanvantaram, zo’n 311,04 biljoen jaar: meer dan twintigduizend keer zo lang als de ouderdom van het heelal. De hele natuurkunde gaat uit van de veronderstelling dat het heelal op wiskundige wijze is te beschrijven. Met Pythagoras’ sekte liep het niet al te best af – ze bemoeiden zich te veel met politiek en boze ex-sekteleden begonnen een gewapende aanval – maar de ideeën van de Pythagoreeërs leefden voort en werden in de loop der eeuwen verder uitgewerkt in de vorm van wiskunde en natuurwetenschap.
Wat is wiskunde? Als enige exacte wetenschap is wiskunde zowel reëel als imaginair. Niemand heeft ooit het getal twee of een driehoek gezien; toch gedraagt een twaalftal knikkers zich precies zo als het getal twaalf: het kan slechts worden gedeeld door twee, drie, vier, zes en twaalf (of je moet ze kapotslaan: het dagelijks-leven equivalent van breuken). Deze eigenschap geldt voor alle objecten met een eigen ondeelbare identiteit, of het nu om elektronen, atomen, mieren, mensen, bakstenen, manen, planeten of sterren gaat. Het lijkt dus alsof getallen een metafysische realiteit hebben die ze overal in het heelal laat opduiken.
De grote wiskundige theorieën, denk aan TNT (typographical number theory, de natuurlijke getallentheorie), de meetkunde van Euclides of topologie zijn alle afgeleid van een beperkt aantal beginstellingen: axioma’s. Hierbij worden bepaalde simpele regels gevolgd. Zo is in de natuurlijke-getallentheorie het getal één datgene wat volgt op nul, notatie: S0 (successor van nul). Twee is wat volgt op één: S(S0), dus SS0. Enzovoort. Op die manier is uit de axioma’s van de getallentheorie elk natuurlijk getal te vormen. Uit een paar axioma’s ontstaat een explosie van stellingen, want door twee stellingen te combineren, ontstaan weer nieuwe stellingen.
Wat wiskunde ook een ijzersterke kandidaat maakt als kraamkamer voor een Theorie van Alles. Immers, er is geen onderliggend systeem nodig om wiskunde te produceren. Het is er al op het moment dat je de axioma’s (beginstellingen) bedenkt. Fysica die voortkomt uit metafysica.
Hoe zou een intelligent, uit wiskundige stellingen bestaand wezen zijn wereld zien? De oplossingen van sommige chaotische wiskundige systemen lijken om bepaalde punten heen te dansen: de verborgen attractoren.Stel, er bestaat een wiskundig stelsel dat met wat simpele bewerkingen heel veel complexiteit produceert. Hoe verder je af raakt van het beginaxioma, hoe groter het aantal mogelijke afgeleide stellingen. Dus zou het voor een intelligente waarnemer in dit stelsel het lijken alsof de ‘wereld’ in het ‘verleden’ veel kleiner was en in het verre verleden begonnen is met een ‘oerknal’ (de beginaxioma’s). Dit zou het heelal van het wezen ook een duidelijke tijdpijl verschaffen.
In veel wiskundige, chaotische systemen kennen we ook iets dat zich een beetje gedraagt als zwaartekracht (al zijn er uiteraard veel elementen die er niet overeenkomen): verborgen attractoren. Als het wezen om een verborgen attractor ‘draait’, zal hij dat ervaren als draaien om een zwaar object. Sommige stellingen leiden samen tot één onontkoombare eindconclusie: een zwart gat met een singulariteit in het centrum. Sneller dan het licht kan niet: elke stelling moet rigide afgeleid worden van eerdere stellingen zonder doorsteekjes. Kortom: het heelal van een dergelijk wezen zou wel eens veel op dat van ons kunnen lijken…
{Edit: n.a.v. de terechte op- en aanmerkingen van Attercopus bijgewerkt}
