De neushand en het fabeldier

April is de maand van de filosofie, met als thema ‘Het redelijke beest’. Daarmee bedoelde de Griekse filosoof Aristoteles de mens. Bioloog Tijs Goldschmidt laat zich inspireren door Aristoteles’ fascinatie voor de natuur.

Een afgehakte hand is geen hand. Twee afgehakte handen zijn nog altijd geen hand en ook drie niet. Aristoteles was zich daarvan al bewust. Hij besefte dat het geheel telde. Dat een hand zonder het bijbehorende lichaam hopeloos verloren is. Een hand wordt pas hand wanneer hij op de juiste plaats aan een mens vast zit, en gitaar speelt, een dij streelt of een pen vasthoudt. Een hand wordt hand wanneer hij af en toe een speer werpt, of toch ten minste de slaap krabt van het hoofd dat hem bestuurt dankzij de harmonieuze samenwerking van zenuw, bot, spier, bloed en vat. Wie met de hand schrijft prikkelt zijn hoofd en komt op ideeën. Schrijven en denken gaan hand in hand. Alleen een hand die door een schouder en een arm wordt gedragen, is in staat een draad door het oog van een naald te steken, razendsnel de tekst van een sms-je in te tikken, en wie weet zelfs het brein aan te sporen om tussen het Griekse en hedendaagse denken heen en weer te schakelen.

garnalen

Enkele decennia geleden werkte in de natuurhistorische collectie van Leiden, tegenwoordig opgeborgen in de toren van Naturalis, de taxonoom L.B. Holthuis. Het zou me niet verbazen als hij daar nog altijd actief is, want taxonomen zijn niet stuk te krijgen. Deze nauwgezette boekhouder van zowel kosmopolitische als honkvaste garnalen had als motto ‘een dier komt pas tot leven zodra het dood is’. Zoiets kan alleen iemand zeggen wiens vingertoppen door het vele werken met formaline al decennialang doof zijn geworden. Dat neemt niet weg dat hij zichzelf onsterfelijk maakte met vakkundige beschrijvingen van talloze nieuwe krabben, kreeften en garnalensoorten waarvan hij anatomische kenmerken als telson (letterlijke vertaling uit het Grieks: grens), pleopoden (achterlijfpoten) en zoeä (larf wordt leven) treffend in veelal Griekse termen had weten te vangen. Dat minutieuze benoemen, kwantificeren en vergelijken werd pas mogelijk zodra de garnalen morsdood in de conserveringsvloeistof op een petrischaal onder zijn binoculair lagen. Een ander zou er misschien zijn neus voor ophalen, dag in dag uit, deze diertjes in stinkend vocht te bestuderen, maar Holt-huis bleef er juist door op de been. Het was de grote taxonoom zelf die tot leven kwam wanneer hij weer een garnaal had omgelegd en met scalpel en pincet in de hand aan grensverleggend peuteren kon beginnen. Deze bioloog genoot, in de geest van Aristoteles, van de onpretentieuze schoonheid en variatie in vorm van de gepantserde komma’s die hij als dé kenner op zijn terrein van over de hele wereld kreeg toegestuurd. Vermoedelijk kent elke taxonoom dat plezier in vergelijkend kijken. Vooral als hij werkt aan een soortenzwerm die ontstond uit één vooroudersoort zoals de darwinvinken van de Galapagoseilanden, de honingkruipers van Hawaï, of de cichliden uit het Oost-Afrikaanse Victoriameer. Net zoals een muziekliefhebber geniet van het horen van variaties op een thema, heeft een taxonoom plezier in het kijken naar evolutionaire varianten op één bouwplan.

Elk dier kan worden opgevat als een driedimensionale legpuzzel onderwees de Leidse constructiemorfoloog Cees Barel in diezelfde tijd zijn studenten. En als nauwverwante soorten hetzelfde bouwplan hebben, zijn de puzzelstukken waaruit de individuen zijn samengesteld dus ook hetzelfde. Alleen variëren zij in grootte, uiterlijke vorm, inwendige structuur en positie. En dat geeft de mogelijkheid om de relatie tussen vorm en functie te doorgronden. Maar bovendien kun je er zo achter komen welke functies wél en welke níet met elkaar verenigbaar zijn. Het is onmogelijk te sleutelen aan het ene puzzelstuk zonder repercussies voor andere bouwelementen. Je ziet dat al binnen onze eigen soort zodra atleten op hoog niveau aan wedstrijdsport gaat doen. Een gewichtheffer met zijn zware schouders, sterke armspieren en korte, kromme pootjes, zal nooit een goede tijd lopen op de marathon. Maar omgekeerd kan een marathonloper met zijn lange benen en ranke bouw zijn vrouw niet eens de lucht in gooien. Hier gaat het steeds om menselijke varianten op het zelfde bouwplan die, deels door aanleg en deels door Spartaanse training, hun afwijking van de norm bereiken. In wezen gaat het er in de natuur niet anders, en zo mogelijk nog harder, aan toe.

notenkraker

Een voorbeeld. In het Oost-Afrikaanse Victoriameer leeft de cichlide Astatoreochromis alluaudi. Een baarsachtige vis met korte, sterke kaken en flinke spieren die goed in de mensenhand ligt. Achterin zijn bek bezit deze krachtpatser een soort notenkraker, het zogenaamde keelkaakapparaat. Het bestaat uit driehoekige beenplaatjes die met molensteenvormige tanden zijn bezet en in de architectonische constructie van de kop boven elkaar zijn geplaatst. Ze worden bediend door zware spieren die een verbazingwekkende kraakkracht kunnen leveren zodat zelfs slakken met dikke huisjes daartegen niet bestand zijn. Maar het scheppen van deze mogelijkheid om slakkenvlees te bereiken, gaat wel ten koste van andere functies. In het Rugweromeer dat een eindje verderop ligt, komen ook alluaudi’s voor, maar in een andere vorm. Zij eten licht verteerbare insectenlarven die eerst worden geperforeerd en dan aan flarden gescheurd met een aanmerkelijk lichter gebouwd stel keelkaken Ze zijn met scherpe tandjes, in plaats van ‘molenstenen’, bezet en worden bediend door lichte spieren. De minder volumineuze spieren en de aanmerkelijk minder zware keelkaken leveren ruimte op die is gebruikt om relatief grote kieuwen te plaatsen. De Rugwero-variant kan weliswaar geen zware slakken kraken, maar heeft wel toegang tot zuurstofarm water. De transformatie in vorm van een licht naar een zwaar keelkaakapparaat betekent dus onherroepelijk dat het dier aangewezen raakt op relatief zuurstofrijk water. Een transformatie in omgekeerde richting betekent dat het dier geen zware slakken meer zal kunnen kraken.

Elke specialisatie heeft consequenties, bij het winnen gaat steeds iets verloren. Aristoteles was zich daar al terdege van bewust. Hij begreep bijvoorbeeld dat een olifant om dat reusachtige lijf in de lucht te houden en te kunnen verplaatsen, zeer sterke poten nodig heeft. En hij besefte bovendien dat die poten door hun logge zwaarte volstrekt ongeschikt waren (geworden) om voedsel mee te hanteren of anderszins fijn te manipuleren. Daarom, meende hij, werd de neus van de olifant een alternatieve voorpoot, of neushand, waarmee hij takken kon afbreken en bladeren naar zijn mond kon brengen. Wanneer een olifant het water ingaat, wist Aristoteles al, gebruikt hij bij gelegenheid zijn slurf als een snorkel door hem recht omhoog te steken. Net als een duiker een bamboebuis. De slurf is zelfs geavanceerder, want zodra er water in dreigt te lopen, kan hij met de slurfspieren worden afgesloten. Al was Aristoteles natuurlijk niet bekend met evolutie door natuurlijke selectie, hij vermoedde wel dat de gespecialiseerde, want extreem zware, poten van de olifant het bestaan van een slurf noodzakelijk maakten. Een slurf die bovendien onvoorziene nevenfuncties kreeg als douche, of snorkel en bij gedomesticeerde dieren, zoals nu bekend is, zelfs als hijskraan of schilderkwast.

Wie voortbouwt op het werk van Aristoteles streeft ernaar de verenigbaarheid én onverenigbaarheid van verschillende functies morfologisch te verklaren en in verband te brengen met de ecologische rol die een diersoort in het ecosysteem speelt. Dieren moeten een grote hoeveelheid verschillende functies uitoefenen om te overleven en zich voort te planten. Het doel van de bioloog is om uiteindelijk de vorm van dieren te kunnen verklaren uit de verzameling functies die zij moeten verrichten om te overleven: ademhalen, eten, zich verdedigen en, de ultieme sleutel tot succes, zoveel mogelijk nageslacht verwekken. In het ideale geval zou de specifieke vorm van een dier mathematisch voorspeld moeten kunnen worden uit de verschillende functie-eisen waarmee het in de praktijk te kampen heeft. Het mooist zou het zijn waneer je uit alle functie-eisen die aan een bepaald dier worden gesteld zijn vorm kon voorspellen zonder zo’n beest ooit in levende lijve gezien te hebben. Pas wanneer ‘het fabeldier’ op papier volledig in elkaar was geflanst, zou je erop uit moeten trekken om te kijken of het in de natuur ook echt bestaat, dus of de vorm goed werd voorspeld. In de praktijk is deze strikt deductieve vorm van morfologie bedrijven nu nog onmogelijk, maar er wordt wel in die richting gewerkt. Het ideaal blijft om niet alleen te voorspellen welke dieren onmogelijk kunnen bestaan door onverenigbaarheid van noodzakelijke functies, maar ten slotte een voorspeld fabeldier te vinden, het in verrukking te bekijken en, zolang mogelijk, de verleiding te weerstaan om het in de formaline te stoppen.

Dit essay staat ook in het gister gepubliceerde ‘Bloed vlees & botten: het beest in Aristoteles’ met bijdragen van Keimpe Algra, Hugo Brandt Corstius, Midas Dekkers, Douwe Draaisma, Tijs Goldschmidt, Vincent Icke en Arjen Mulder. Historische Uitgeverij, 56 blz. €9,95 ISBN 978-90-6554-020-1