Don’t believe the model, don’t ignore the model

Evolutie

Een goede raad: don’t believe the model: de werkelijkheid is altijd anders, rijker, gedetailleerder, genuanceerder en veelkleuriger. Nog een goede raad: don’t ignore the model, want goede modellen doen uitspraken over een stukje van de werkelijkheid, uitspraken die in veel gevallen waar zijn.
Vooral de combinatie van deze adviezen is waardevol: zonder het eerste advies is de verleiding groot het tweede in te korten tot: ‘modellen doen uitspraken over de werkelijkheid die waar zijn’. Samen geven ze het evenwicht dat het mogelijk maakt beschikbare modellen te onderzoeken en ze zinvol toe te passen als de situatie zich daarvoor leent.

Zoals de IT haar eigen modellen kent zo kennen ook andere disciplines hun eigen modellen. Dat zijn modellen die uitspraken doen die we niet zonder meer mogen vertalen naar ons vakgebied. Als we echter rekening houden met het ‘don’t believe’, dan kunnen we er op een verantwoorde manier van profiteren.
In een serie artikelen laat ik een aantal modellen uit andere disciplines de revue passeren. Dit keer is dat de ‘evolutietheorie’.

Het begrip evolutie wordt in verschillende betekenissen gebruikt. Het wordt, heel algemeen, wel omschreven als geleidelijke verandering. Het biologische evolutiebegrip is specifieker en heeft betrekking op de verandering van generatie op generatie in de kenmerken van organismen in een populatie. Biologische evolutie is het gevolg van natuurlijke selectie, van genetische drift¹ en van mutaties in het genetisch materiaal.

Bijna 140 jaar geleden, in november 1859, publiceerde Darwin zijn boek On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or The Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. Darwin omschrijft daarin het begrip natuurlijke selectie als volgt:

‘As many more individuals of each species are born than can possibly survive, and as, consequently, there is a frequently recurring struggle for existence, it follows that any being, if it vary however slightly in any manner profitable to itself, under the complex and sometimes varying conditions of life, will have a better chance of surviving, and thus be naturally selected. From the strong principle of inheritance, any selected variety will tend to propagate its new and modified form.’

Darwin zegt hier niet dat natuurlijke selectie de enige oorzaak is van evolutie. Hij zegt evenmin iets over de oorsprong van variatie. Hij geeft slechts aan hoe, als aan bepaalde voorwaarden is voldaan, de evolutie door natuurlijke selectie verloopt.

De uitdrukking survival of the fittest is afkomstig van de filosoof Herbert Spencer en is door Darwin in latere edities van The Origin of Species overgenomen. De betekenis die Darwin aan fitness toekende, was voorspellend: individuen met een hoge fitness hadden een grotere kans om te-overleven en zich voort te planten dan individuen met een lage fitness. Het huidige fitnessbegrip is een vaststelling achteraf: de fitness wordt bepaald door het tellen van het aantal vruchtbare nakomelingen van een individu. Gegeven het huidige gebruik van het begrip is ‘the survival of the fittest’ dus een tautologie: de overlevers overleven.

Adaptatie is de aanpassing van een organisme aan zijn natuurlijke leefomgeving. Adaptatie is binnen de evolutietheorie een belangrijk begrip omdat adaptatie de fitness van een organisme verhoogt. Adaptatie betekent soms optimalisatie — de vleugels van een albatros zijn aërodynamisch perfect — maar lang niet altijd. Soms leidt de optimalisatie op één punt tot handicaps op andere punten. Het bekendste voorbeeld is wel de staart van de mannetjespauw. Het feit dat de vrouwtjes van deze soort kiezen voor het mannetje met de meeste ogen in zijn staart, heeft voor de mannetjes het vervelende bijeffect dat ze, bijvoorbeeld bij het zoeken naar voedsel en het ontkomen aan vijanden, ernstig gehinderd worden.

Darwin heeft met het model van natuurlijke selectie de biologie ingrijpend veranderd. Opmerkelijk is dat hij dat kon doen zonder een idee te hebben van de bron van de variatie: het concept gen bestond nog niet en de ontdekking van DNA vond pas zo'n 100 jaar later plaats.

Natuurlijke selectie als model

Als we de eerder geciteerde tekst uit The Origin of Species generaliseren, ontstaat het volgende model:

Als er meer individuen (entiteiten, elementen, …) ontstaan dan er kunnen overleven, en er bestaat erfelijke variatie tussen de individuen, dan hebben de individuen met de gunstigste eigenschappen de grootste kans om geselecteerd te worden, dat wil zeggen: om te overleven, en zullen in een volgende generatie meer individuen met deze eigenschappen voorkomen.

Zo geformuleerd is het een algemeen model, een algoritme, zonder relatie met een specifiek toepassingsgebied. In de levende natuur kunnen we gemakkelijk voorbeelden vinden van de werking van dit algoritme. Neem bijvoorbeeld een populatie muizen. De populatie heeft een omvang die maximaal is, gegeven het voedselaanbod en de overige omstandigheden. De kleur van de vacht van de muizen is genetisch bepaald en kan licht-of donkergrijS zijn. Als deze populatie leeft in een omgeving waarin de donkergrijze muizen een kleinere kans hebben ten prooi te vallen aan natuurlijke vijanden dan de lichtgrijze, dan is er dus een selectiedruk die leidt tot een toename van het percentage donkergrijze muizen in de populatie.

Het is vooral Richard Dawkins geweest die gewezen heeft op het algemene karakter van dit mechanisme. Hij legde in zijn boek Selfish Genes de nadruk op de replicerende eenheden als de elementen die overleefden. Zo bezien zijn organismen niet meer dan een transportmiddel voor genen. Een transportmiddel dat genen van het heden naar de toekomst brengt. Dawkins introduceerde het woord ‘mem’ voor een ander soort replicerende eenheid: ‘Voorbeelden van memen zijn melodieën, ideeën, cliché-uitdrukkingen, de mode op het gebied van kleding, methoden om potten te bakken of bogen te bouwen. Net zoals genen zich verspreiden in de genenpool door van lichaam naar lichaam te springen via sperma of eicellen, zo verspreiden memen zich in de memenpool doorvan hersenen naar hersenen te springen via een proces dat, in ruime zin, imitatie genoemd kan worden.’

In het NRC van 10 juli stond een artikel over de Zeeuwse boeren rond 1600. Hierin wordt het boek Geschiedenis van de Zeeuwse landbouw, circa 1600-1910 van Peter Priester besproken. Priester rekent af met de eeuwenoude opvatting dat de Zeeuwse boeren in de Gouden Eeuw niet met hun tijd meegingen en maakt duidelijk dat de Zeeuwse landbouw al eerder zeer productief en gespecialiseerd was. De reden dat men eerder veronderstelde dat de Zeeuwen niet met hun tijd meegingen, was dat ze allerlei technische innovaties niet toepasten. Priester laat zien dat die innovaties in de specifieke Zeeuwse situatie — de mogelijkheden die de natuurlijke omstandigheden boden en de eisen die aan de producten werden gesteld — geen toegevoegde waarde hadden, omdat de Zeeuwse boeren hun maximale opbrengst op een andere manier bereikten.

Bij de natuurlijke selectie van muizen is er geen discussie over het algoritmische, geestloze karakter van de selectie. Bij de Zeeuwse boeren speelden ongetWijfeld rationele overwegingen een rol, maar ook daar is het algoritmische selectieproces een kracht die in een bepaalde richting duwt: er zijn meer boerenzoons dan boerenbedrijven. En in die hoofden van de boeren en hun zoons strijden memen voor verschillende methoden van grondgebruik, oogsten en dorsen om voorrang…

Essentieel?

Er is nog een ander punt dat ons een (leerzame?) parallel biedt. Voordat de evolutietheorie algemeen werd geaccepteerd als verklaring voor het ontstaan van de soorten, werden soorten gezien als onveranderlijk, en de indeling in soorten als een ‘natuurlijke’ orde. Sinds Darwin weten we dat het ontstaan van variëteiten binnen soorten de eerste stap is in het proces van soortvorming. Een proces dat in oneindig veel oneindig kleine stappen leidt tot het ontstaan van nieuwe soorten, zonder dat we ergens in dat proces tussen twee generaties de streep kunnen zetten die de ene van de andere soort scheidt. Discussies over essentiële verschillen tussen soorten zijn dus zinloos. Wat niet wegneemt dat biologen nog steeds discussiëren over de vraag hoe je een soort moet definiëren. Dit brengt Dennett tot de vraag: ‘moeten wetenschappers hun termen wel definiëren?’, een vraag die hij beantwoordt met: ‘ja natuurlijk, maar alleen tot op zekere hoogte‘ (Dennett, 1995). Ook wij hebben in ons vakgebied baat bij dat antwoord. Het ‘ja’ ligt in lijn met een advies uit The Fifth Discipline Fieldbook (Senge e.a. 1994): ‘staking out the precise meaning of words is important in a field like management, where so much jargon is used so loosely’. Het ‘tot op zekere hoogte’ zal iedereen herkennen die de zinloze discussies heeft meegemaakt waarin werd geprobeerd essentiële verschillen te definiëren, zwart versus wit, terwijl de praktijk alleen gradaties van grijs kent.

Don’t ignore, don’t believe

In het model van natuurlijke selectie is het individu het aangrijpingspunt. Dat leidt soms tot verspilling. Een voorbeeld is de eerder genoemde staart van de pauw. Als een populatie pauwen, of de pauwen als soort, daarin konden ‘sturen’, zouden ze ongetwijfeld kiezen voor een kleinere staart. Maar omdat het ‘in any manner profitable to itself’ betrekking heeft op het individu en niet op de populatie of de soort, werkt dat niet. Iets soortgelijks geldt voor bomen en giraffenekken. In de strijd tussen de individuen zoekt elk individu naar het zonlicht en een nog net bereikbaar blad. Als ze onderling zouden afspreken dat ze klein zouden blijven, zou er veel energie worden bespaard. Maar zo werkt het (helaas/gelukkig?) niet.

Voor mensen gaat dit waarschijnlijk niet onverkort op. Mensen kunnen afspraken maken en nakomen, en in die zin zijn er hogere aggregatieniveaus, groepen mensen, organisaties, die als ‘individu’ beschouwd kunnen worden. Soms gaat dat goed, soms blijkt maar al te zeer dat we als mens in evolutionaire termen nog op de savannen leven, in groepjes van maximaal 200 individuen.

Nothing makes sense

Met in het achterhoofd de rol die Dawkins’ memen vervullen voor groepen mensen, voor organisaties en voor informatiesystemen, kunnen we de beroemde uitspraak van de geneticus Dobzhansky ‘nothing in biology makes sense except in the light of evolution’ veranderen in ‘nothing makes sense, except in the light of evolution’. Niet waar natuurlijk, maar het is wel goed om aandacht te geven aan de memen die een rol spelen in die groep, die organisatie of dat informatiesysteem.

Naschrift

Evolutie is een boeiend onderwerp en zoals zo vaak het geval is bij boeiende onderwerpen, wordt het boeiender naarmate je er meer van weet. De cursus Evolutie van de Open Universiteit is een brede introductie in het onderwerp biologische evolutie. Het boek Darwins Gevaarlijke Idee van Dennett bespreekt de evolutietheorie vanuit allerlei invalshoeken en toepassingen. Zowel memen uit de cursus als uit het boek zijn door mij in dit artikel in ruime mate gerepliceerd.

Noot

1 Genetische drift is de naam van het toevalsproces dat, met name in kleine populaties, kan zorgen voor veranderingen in de genetische samenstelling van een populatie. Hieraan wordt in dit artikel geen aandacht besteed.

Literatuur

Dennett, Daniel C.: Darwins Gevaarlijke Idee, Antwerpen/Amsterdam, Contact,1995. ISBN 90 254 4103 1. Oorspronkelijke titel: Darwins Dangerous Idea; Evolution and The Meanings of Life.
Open Universiteit: Cursus Evolutie, Heerlen, 1998. ISBN 90358 1747 8.
Senge. Peter M. e.a.: The Fifth Discipline Fieldbook, London, Nicholas Bready, 1999. Eerste uitgave 1994, New York, Doubleday/Currency.

oorspronkelijke publicatie: Wil Leeuwis, in: informatie, augustus/september 1999, p. 47-48. © 1999, informatie.