Columns:
De magie van leven en dood
Dick Swaab
Neurobiologie
Prof. dr. D.F. Swaab is programmaleider bij het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen van de KNAW en hoogleraar Neurobiologie aan de Universiteit van Amsterdam.
Zelfs voor de Instituten Levenswetenschappen van de KNAW zijn leven en dood moeilijk te definiëren. Leven moet voldoen aan een aantal criteria zoals beweeglijkheid, stofwisseling, groei, zelfstandige voortplanting (waar informatiedragende moleculen als DNA of RNA voor nodig zijn), integratie en regulatie. Hoewel de laatste twee eigenschappen ook al aanwezig zijn bij eencelligen, zijn ze bij uitstek tot grote ontwikkeling gekomen door de evolutie van de zenuwcel. Afzonderlijk bewijst ieder criterium geen leven. Stromend water beweegt, roestend ijzer heeft stofwisseling, een kristal kan groeien en er zijn tegenwoordig vele jonge mensen die besluiten dat er voor hen meer leven is zonder voortplanting. Integratie en regulatie zijn eigenschappen die je ook in een computer kan programmeren. Om van leven te spreken moet de combinatie van al die criteria aanwezig zijn.
Klik op de afbeelding voor een vergroting
De dood stelt de dokter al eeuwenlang vast door de afwezigheid van hartslag en ademhaling, en door in te schatten dat die functies niet meer terugkomen. Na een paar spannende minuten wordt de dokter steeds zekerder van zijn diagnose. 'Dood, niets aan te doen' zoals Johnny the Selfkicker eens dichtte. Wij hebben altijd geleerd dat zenuwcellen extreem gevoelig zijn voor zuurstofgebrek. Na 4-5 minuten zonder zuurstof zou onherstelbare hersenschade optreden. Dat is ook zo, maar het blijken niet de zenuwcellen te zijn die zo gevoelig zijn voor een zuurstoftekort. Door het zuurstoftekort zwellen de cellen van de haarvaten zo sterk op, dat ook als na 4-5 minuten het hart weer gaat kloppen en de ademhaling weer begint, de rode bloedcellen de haarvaten in de hersenen niet meer kunnen passeren om hun zuurstof af te geven. Door een zuurstoftekort van een halve dag gaan de hersencellen uiteindelijk dood.
Belcampo heeft in zijn prachtige verhaal over het transplanteren van mooie herinneringen, 'De Achtbaan' (1953), voorspeld dat men er in het jaar 2000 in zou slagen menselijke hersencellen te kweken. Inderdaad, als we obductiemateriaal van overleden donoren van de Nederlandse Hersenbank binnen tien uur na het overlijden verkrijgen, dan kunnen we neuronen (zenuwcellen) in dunne plakjes hersenweefsel weken lang in kweek houden. Ronald Verwer heeft in 2002 als eerste gepubliceerd dat zulke plakjes cellen nog in staat zijn eiwitten te maken en stoffen te transporteren. Ze kunnen ook elektrisch actief zijn. Gliacellen (steuncellen) zijn zelfs zo'n achttien uur na de dood nog uit hersenweefsel te kweken. Het kweken van plakjes postmortem hersenweefsel laat zien dat hersencellen tegen een zuurstoftekort van tien uur bestand zijn, en dat dood van de patiënt iets anders is dan de dood van zijn cellen. De vraag wat leven en dood eigenlijk is wordt extra intrigerend als we vervolgens bedenken dat deze levende cellen zijn opgebouwd uit dode moleculen, zoals DNA, RNA, eiwitten en vetten. Zou men uit dode moleculen leven kunnen maken?
Craig Venter heeft al in 2003 het eerste stapje op deze weg gezet door een virus (Ph-X174) te synthetiseren uit dode materie. Maar een virus heeft voor zijn voortplanting de hele moleculaire machinerie van de cel die hij infecteert, nodig. Omdat een virus zich niet zelfstandig kan voortplanten, bevindt deze zich dus op de grens tussen levende en dode materie en telt dit dus niet als het synthetiseren van leven. Op het niveau van de bouwstenen van de moleculen, de atomen, is er sprake van volledige reïncarnatie. Atomen hebben zo'n lange levensduur dat iedere atoom waaruit we bestaan, vele miljoenen organismen heeft gepasseerd voordat het in ons lichaam werd ingebouwd. Je hebt dus een goede kans dat je atomen bezit die eens in het lichaam huisden van een van je eigen historische helden. De cel bevat verder watermoleculen die ook niet nieuw zijn. We drinken water dat via de rivieren naar beneden is gestroomd. We plassen het uit, het wordt gezuiverd, gaat naar zee, verdampt en komt via regen en rivieren weer in ons glas terecht. De bioloog Lewis Wolpert heeft uitgerekend dat het aantal watermoleculen in een glas zo groot is dat de kans dat daar een molecuul bij zit dat eerder de blaas van een historische figuur is gepasseerd, zeg Lodewijk Napoleon, heel reëel is. Onze moleculen zijn dus opgebouwd uit zoveelste-handsatomen. Ze zijn omgeven door water dat reeds vele lichamen is gepasseerd. De moleculaire bouwstenen van het leven zijn in principe te synthetiseren, en de hypothese is dat als alle noodzakelijke moleculen op de juiste wijze bijeengebracht worden, het leven als een emergente, nieuwe, eigenschap ontstaat. Het bewijs dat dit zo is kan slechts geleverd worden door uit dode materie bijvoorbeeld een levende bacterie te synthetiseren.
Craig Venter heeft begin 2008 het volledige DNA van een bacterie, Mycoplasma genitalium, gesynthetiseerd. Dit zijn meer dan een half miljoen bouwstenen. Hij schatte dat het project van het synthetiseren van een bacterie in 2010 klaar zal zijn. Ik moet het nog zien dat er zo snel een levende bacterie uit dode materie gesynthetiseerd kan worden. Maar als dit gebeurt betekent dit nog niet meteen een Nobelprijs, want de prioriteit zal onmiddellijk geclaimd worden door de creationisten met een verwijzing naar een eerder magisch experiment, zoals beschreven in Genesis 1:2-7: 'Toen formeerde de Here God de mens van stof uit de aardbodem, en blies de levensadem in zijn neus: alzo werd de mens tot een levend wezen'.
