De mensheid weet veel, maar lang niet alles. Wat is nog onbekend? Quest vroeg zeven prominente Nederlandse wetenschappers naar de grote, onbeantwoorde vraag op hun vakgebied. Een zoektocht naar de raadselen van mens, aarde en heelal.

Zie de kennis die de mensheid door de eeuwen heen heeft vergaard als een enorme ronde kaas. Snijd deze kaas met een groot mes in blokjes. Zo krijg je een blokje met kennis om een man mee op de maan te zetten. Een blokje om met een microscoop bacteriën te kunnen begluren. Om olie mee te kunnen boren op kilometers diepte. Om hiërogliefen te ontcijferen. Om een hart, een nier of een heel gezicht mee te transplanteren. En een blokje om energie mee op te wekken uit een klompje radioactief plutonium.

Wat blijkt als we blijven snijden? We komen steeds meer gaten in de kaas tegen. Want onze kennis is verre van compleet. Er zitten kleine gaten in de kaas, maar er zijn ook grote gaten. En het bijzondere aan de kaas van kennis is dat deze grote gaten misschien wel interessanter zijn dan de kaas zelf. Het zijn de fascinerende raadsels waar wetenschappers momenteel mee geconfronteerd worden. Elk gat representeert een spannende zoektocht naar nog meer begrip voor de wereld waarin wij leven.

Waar staan die grote gaten voor? Wat zijn de grote vragen waar de wetenschap zich het hoofd over breekt? Quest bezocht zeven prominente Nederlandse onderzoekers. Mensen met internationaal aanzien, en stuk voor stuk winnaar van een Spinozapremie, de ‘Nederlandse Nobelprijs’. Aan hen de vraag: wat is de grootste onbeantwoorde vraag op jouw vakgebied? Het leidde tot zeven boeiende gesprekken over de huidige stand van de wetenschap.

Is deze lijst van zeven grote vragen compleet? Absoluut niet. Met gemak kunnen we nog zeven andere lijsten met zeven andere grote vragen samenstellen. Zo gaan we voorbij aan de raadselen rondom het ontstaan van het allereerste leven, aan de kwestie hoe het binnenste van de aarde werkt, en het wel of niet bestaan van levende wezens op andere planeten. Ook het ontstaan van taal, een mogelijk vaccin tegen HIV, en de oorzaak van ijstijden blijven onbesproken. Welke fascinerende, maar onbeantwoorde (en wellicht onbeantwoordbare) vragen wel aan bod komen? Ze staan, in willekeurige volgorde, op de komende pagina’s.

1. Waar ligt de grens tussen leven en niet-leven?

Cees Dekker (1959) is universiteitshoogleraar aan de TU Delft en werkzaam in de moleculaire biofysica. In 2003 ontving hij de Spinozapremie, onder meer voor zijn onderzoek aan nanobuizen van koolstof.

Het is een interessant gedachte-experiment. Stap 1: pak je pincet en ontleed de buurvrouw totdat je alleen de atomen over hebt waaruit ze is opgebouwd. Stap 2: probeer met deze atomen diezelfde buurvrouw weer op te bouwen. Wat er tijdens de uitvoering van deze handelingen ook gebeurt, ergens passeer je de grens tussen leven en niet-leven. Want wanneer de buurvrouw nog geheel intact is, leeft ze. En wanneer ze is teruggebracht tot een stapel atomen niet meer. Maar waar ligt die grens?

Die vraag is zeer lastig te beantwoorden, meent Cees Dekker, hoogleraar moleculaire biofysica aan de TU Delft. Er zijn al heftige discussies over de vraag wat ‘leven’ nu precies is. ‘Er is geen duidelijke definitie. Natuurlijk hebben we onze intuïtie: ik leef, een stoel niet. En we kunnen ook een aantal kenmerken van leven opnoemen: een levend organisme zet voedingsstoffen om in energie, het plant zich voort, het is complex, past zich aan zijn omgeving aan. Maar verder? Zowel de levende als de levenloze wereld bestaat uit moleculen. Hoe moet je die rangschikken zodat het een levend systeem wordt?’

Hoe ver zijn we?

Om het raadsel van het leven te ontmaskeren, zijn wetenschappers op zoek gegaan naar de meest simpele levensvorm. De mens heeft 20.000 tot 30.000 genen, maar er zijn eencellige bacteriën die met 500 genen kunnen overleven. Kan het nog minder? Jazeker. Genetici hebben stukken genetisch materiaal uit het DNA van deze simpele bacteriën geknipt. Vervolgens bekeken ze of het ‘uitgeklede’ organisme zich kon blijven voortplanten. Was dat het geval, dan knipten ze nog iets weg. Uiteindelijk concludeerden ze dat ongeveer 300 genen nodig zijn voor een levend systeem. ‘Teleurstellend veel’, vindt Dekker. ‘Dat is nog altijd een gigantische hoeveelheid informatie.’

Het probleem is ook van de andere kant te benaderen: kunnen we een levend organisme maken, als we een goed gevulde moleculenbouwdoos hebben? Een mooi idee, maar zo ver is het nog lang niet. De nanotechnologie maakt het sinds een jaar of twintig mogelijk te werken met losse atomen en moleculen. Zo kunnen wetenschappers met een tastmicroscoop atoomstructuren van dichtbij bekijken. Een minuscule naald ‘voelt’ waar atomen zitten, een computer kan daar vervolgens een afbeelding van maken. Ook is het mogelijk om met deze piepkleine deeltjes te spelen. ‘We kunnen bouwwerkjes van een paar moleculen groot maken’, vertelt Dekker. ‘Of een enkel DNA-molecuul beetpakken en eraan trekken en draaien om te kijken hoe sterk het is. Maar een levende cel maken? Daar kunnen we nu alleen nog van dromen.’

Hoe lang nog?

Kan het wel, leven construeren uit dode moleculen? Dekker ziet ‘geen fundamentele onmogelijkheden’. Maar we moeten niet verwachten dat dat binnen enkele jaren het geval is. Momenteel kunnen de nanowetenschappers een ‘nanokamer’ bouwen, een heel klein hokje waar ze een paar moleculen indoen. Zo kunnen ze zien hoe die op elkaar reageren. ‘Uiteindelijk kunnen we er steeds meer moleculen bijdoen, zodat het systeem iets functioneels gaat doen. Wat gebeurt er als we dit stap voor stap doorzetten? Misschien eindigen we dan over vijftig tot honderd jaar met iets dat lijkt op een levende cel.’ En dan zal ook meer bekend zijn over de grens van leven en niet-leven.

2. Waarvoor dient het bewustzijn?

Peter Hagoort (1954) is hoogleraar cognitieve neurowetenschap. Hij is directeur van het F.C. Donderscentrum van de Radboud Universiteit Nijmegen. In 2005 ontving hij een Spinozapremie voor zijn onderzoek naar het menselijk taalvermogen. Hij onderzocht onder meer taalstoornissen bij mensen met hersenbeschadiging.

Loop door Amsterdam, van het Centraal Station naar de Dam. Onderweg slalom je tussen tegenliggers door, je haalt een warrige toerist met een grote paarse rugzak in, en je ontwijkt een haastige fietser. Je stapt keurig om de hondendrollen heen en zorgt ervoor dat je niet struikelt over een losliggende stoeptegel. Maar wat herinner je je van die details als je op de plaats van bestemming bent aangekomen? Bar weinig, want het ging vrijwel allemaal automatisch. We hebben de informatie verwerkt zonder ons er bewust van te zijn.

De meeste prikkels die onze zintuigen opvangen, verwerken we in de kelders van onze geest: het onderbewustzijn. En dat is maar goed ook. Want als we alle honderden miljoenen signalen bewust voorbij zouden zien komen, werden we stapelgek. Het onderbewustzijn is nog tot veel meer in staat, vertelt hersenwetenschapper Peter Hagoort van het Nijmeegse F.C. Donderscentrum. ‘Een vriendje van mij op de lagere school is een keer slaapwandelend via de dakgoot en de regenpijp naar beneden geklommen. Dat is een taak met veel complexe handelingen en waarnemingen. Toch voerde hij het uit zonder zich ervan bewust te zijn.’ En dus rijst de vraag: waarom doen we niet alles met behulp van deze automatische piloot? Waar hebben we het bewustzijn nog voor nodig, als we ook zo vaak zonder kunnen?

Hoe ver zijn we?

Eeuwenlang was het denken over ons bewustzijn het terrein van de filosofen. Zij vroegen zich af wat bewustzijn was, of dieren bewustzijn hebben en wanneer het is ontstaan. Voor ‘harde’ wetenschappers was er weinig eer aan te behalen. Wat in de hersenen gebeurde, konden ze niet zien. Dus experimenteren was vrijwel onmogelijk. Inmiddels is daar verandering in gekomen. Met de komst van geavanceerde apparaten als de MRI-scanner is het eenvoudig om diep in het hoofd te kijken. Hersenwetenschappers kunnen nu zien welke delen van het brein op welk moment actief zijn.

Een voorbeeld. Om de werking van ons bewustzijn te achterhalen, krijgt een proefpersoon twee beelden te zien: een foto van een huis voor zijn linkeroog, en een foto van een gezicht voor zijn rechteroog. ‘De visuele informatie van beide beelden komt tegelijkertijd in de hersenen terecht, maar het bewustzijn kan er maar een tegelijk aan’, vertelt Hagoort. ‘Dat verschijnsel heet ‘binoculaire rivaliteit’. Van welk beeld je je bewust bent, kan wisselen. Op het moment dat het huis uit je bewustzijn gaat en het gezicht erin komt, verandert iets in de hersenen. Dat kunnen we met de apparatuur registreren. Op die manier wordt het steeds beter mogelijk om te achterhalen hoe het bewustzijn in de hersenen is verankerd.’

Hoe lang nog?

Binnen een aantal decennia, zo verwacht Hagoort, weet de wetenschap vrij precies welke processen in de hersenen verantwoordelijk zijn voor het bewustzijn. Is daarmee de vraag beantwoord? Nee. ‘We weten dan nog steeds niet waar het bewustzijn voor dient, en welke evolutionaire voordelen het heeft. Misschien is die vraag ook wel niet te beantwoorden. Mijn visie? Ik denk dat de mens bewustzijn heeft omdat hij daarmee kan aanvoelen hoe anderen zich voelen. Dat is essentieel om in een complexe, sociale organisatie samen te kunnen leven.’

3. Is er een ‘theorie van alles’?

Jan Zaanen (1957) is hoogleraar theoretische natuurkunde aan de Universiteit Leiden. Hij ontvangt dit jaar de Spinozapremie, onder meer voor zijn baanbrekende inzichten in de elektronische eigenschappen van materialen.

Kijk naar buiten en verwonder je. Alles om ons heen volgt regels: de twee magneten die elkaar afstoten, de elektriciteit die door de bovenleiding stroomt, de planeten die in banen rondcirkelen, en de perzik die van de boom valt. Natuurkundigen hebben vrijwel alles in wetten gevangen, keurig gecomponeerde vergelijkingen die de verschijnselen om ons heen feilloos verklaren. Alhoewel, feilloos? Ergens in dit vredige stelsel van formules staan twee kemphanen lijnrecht tegenover elkaar.

Het zijn twee theorieën die voor een normale sterveling nauwelijks te bevatten zijn. Aan de ene kant bestaat Albert Einsteins algemene relativiteitstheorie. Die beschrijft de krachten die grote dingen als planeten en sterren op elkaar uitoefenen. Deze theorie verklaart onder meer waarom een klok die meereist in een spaceshuttle bij terugkomst achter loopt op een klok die altijd op aarde is gebleven. Aan de andere kant vinden we de kwantummechanica. Die beschrijft de wereld van de kleine dingen: welke krachten oefenen atomen en moleculen op elkaar uit? Deze theorie is nog ingewikkelder dan de relativiteitstheorie. Hij verklaart onder andere het wonderlijke verschijnsel dat een elektron zich de ene keer als een deeltje lijkt te gedragen en de volgende keer als een golf.

Uit experimenten blijkt dat beide theorieën uitstekend kloppen. Dat wil zeggen: als ze bij elkaar uit de buurt blijven. Maar helaas lukt dat niet altijd. Er zijn situaties waarin de relativiteitstheorie en de kwantummechanica elkaar treffen. ‘Wanneer natuurkundigen de oerknal willen bestuderen, bijvoorbeeld’, vertelt Jan Zaanen van de Universiteit Leiden. ‘Want toen kwam het grote en het kleine samen: alle massa van het universum was opgepropt in een heel klein puntje.’ Wie hiermee wil rekenen, heeft beide theorieën nodig. En wat blijkt dan? Dat ze niet tegelijkertijd kunnen kloppen. ‘Het is de grootste paradox uit de hedendaagse wetenschap.’

Hoe ver zijn we?

En toen was daar, begin jaren tachtig, opeens de snaartheorie. Dat is een soort vredesverdrag dat een einde kan maken aan het gevecht tussen de kemphanen. Deze theorie gaat er vanuit dat alles in het universum gemaakt is van trillende snaartjes. Zaanen: ‘Via boeiende, maar moeilijk uit te leggen wiskundige constructies wordt een verbinding gelegd tussen de kwantummechanica en de relativiteitstheorie.’ Is dit de heilige graal van de natuurkunde? Dat valt nog te betwijfelen. Want de snaartheorie is het meest omstreden gebied in de natuurkunde. ‘Veel grote geesten zien het als onzin.’

Een van de problemen is dat de snaartheorie veronderstelt dat er, naast de vier dimensies die wij kennen (de drie ruimtelijke dimensies lengte, breedte en hoogte en de tijd), nog zes andere dimensies bestaan. Die zouden zijn ‘opgerold’, waardoor wij ze niet kunnen zien. ‘De grote zwakte van deze theorie is dat er geen enkele aanwijzing is dat die extra dimensies ook echt bestaan’, vertelt Zaanen. ‘En de aanhangers van de snaartheorie hebben nog geen enkel experiment kunnen verzinnen om hun stelling te bewijzen.’

Hoe lang nog?

Naast de snaartheorie zijn er nog andere pogingen om de paradox van de tegenstrijdige theorieën op te lossen. Tot nu toe allemaal zonder succes. Hoe lang moeten we nog wachten op een definitieve verzoening? ‘Dat is niet te voorspellen’, meent Zaanen. ‘Bovendien is het goed denkbaar dat daarachter nog meer grote raadsels zitten. Ik vrees dan ook dat onze mensenhersens er op een gegeven moment niet meer bij kunnen. Dat we het niet meer begrijpen. Want eigenlijk is het al wonderlijk dat er mensen zijn die de kwantumwereld snappen.’

4. Wanneer zijn wij kanker de baas?

René Bernards (1953) is verbonden aan het Nederlands Kanker Instituut in Amsterdam. In 2005 ontving de moleculair bioloog een Spinozapremie voor zijn onderzoek naar kanker. Met zijn bedrijf Agendia bracht hij een techniek op de markt om een betere diagnose te kunnen stellen bij kankerpatiënten.

De ‘magic bullet’ noemden ze hem, de wonderpil die elke vorm van kanker geneest. Wetenschappers zijn er lang naar op zoek geweest, maar nu is duidelijk dat de pil niet bestaat. ‘Er is geen universele geneeswijze voor kanker’, vertelt René Bernards van het Nederlands Kanker Instituut. ‘Elke tumor is uniek. En dat betekent dat we bij iedere patiënt het probleem opnieuw moeten oplossen.’

Momenteel is het nog niet zover. Nu komt het er, simpel gezegd, op neer dat iedereen met een bepaalde vorm van kanker hetzelfde medicijn krijgt toegediend. Vaak werkt dit in hooguit drie op de tien gevallen. ‘Dat betekent dat de behandeling bij zeventig procent niet aanslaat. Dan proberen ze het volgende middel en eventueel nog een. Maar daarmee verliezen deze patiënten veel tijd. Bovendien kunnen de bijwerkingen veel schade aanrichten.’ Kan dat niet anders?

Hoe ver zijn we?

Het genezen van kanker is te vergelijken met het verdelgen van ongedierte. Stel dat een huiseigenaar last heeft van muizen. Dan kan hij zijn hele huis, van keuken tot slaapkamer, vol strooien met gif. Grote kans dat de muizen sterven, maar tegelijk bestaat de mogelijkheid dat de hond of de dochter van de huiseigenaar ziek wordt na het snoepen van het gif. Zo werkt ook de klassieke chemotherapie. ‘Die geeft niet alleen tumorcellen, maar ook andere sneldelende cellen een klap om de oren,’ vertelt Bernards. ‘Ook gezonde cellen lijden eronder, waardoor vervelende bijwerkingen ontstaan.’

Maar waarom gaat de huiseigenaar niet eerst op onderzoek uit? Hij zoekt dan naar sporen, en strooit alleen gif in de hoeken en spleten waar hij muizenkeutels aantreft. Door de keutels weet hij waar de muizen komen. En de kans dat hond of kind nu het slachtoffer van het gif worden, is veel kleiner. Zo ongeveer werkt ‘targeted therapeutics’, de ‘doelgerichte therapie’: het medicijn valt alleen de kankercellen aan, terwijl het gezonde cellen met rust laat. En zo behoren de bijwerkingen tot het verleden.

Het probleem: hoe weet een medicijn dat het met kankercellen te maken heeft? Daarvoor moet het op zoek naar een kenmerk, zoals de keutels wezen op de aanwezigheid van muizen. Voor sommige kankersoorten zijn de ‘keutels’ gevonden. ‘Bij een vorm van leukemie hebben we ontdekt dat de kankercellen een unieke genetische verandering hebben ondergaan. Er wordt nu een medicijn gebruikt, Gleevec, dat alleen de cellen met dat kenmerk probeert te vernietigen.’

Bernards is ervan overtuigd dat elke ankersoort zo zijn achilleshiel heeft. ‘We moeten nu uitzoeken waar die zit. Voor leukemie en borstkanker zijn we vrij ver. Maar bij longkanker hebben we de afgelopen twintig jaar nauwelijks vooruitgang geboekt.’

Hoe lang nog?

Momenteel groeit de kans om kanker te overleven jaarlijks met een half procent, vertelt Bernards. ‘Binnen enkele decennia zal kanker van een dodelijke ziekte zijn veranderd in een chronische ziekte, net als aids. Daar ben ik van overtuigd. Al zullen er altijd een paar vormen van kanker resistent blijken te zijn tegen de nieuwe medicijnen.’ Dat we kanker ooit helemaal kunnen genezen, lijkt de onderzoeker sterk. ‘Tumorcellen krijg je heel moeilijk weg. Ze passen zich makkelijk aan nieuwe omstandigheden aan.’

5. Wat doen de micro-organismen in de oceanen?

Jaap Sinninghe Damste (1959) is biogeochemicus: hij combineert kennis van de biologie, de geologie en de chemie. Bij het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) is hij hoofd van de afdeling Mariene Biogeochemie en Toxicologie. Daarnaast is hij hoogleraar moleculaire paleontologie aan de Universiteit Utrecht. In 2004 ontving hij een Spinozapremie voor zijn onderzoek.

Als je met een duikbril op je neus en zuurstofflessen op je rug boven de zeebodem zweeft, denk je waarschijnlijk dat het leven in de oceaan bestaat uit vissen, krabben, dolfijnen en haaien. Maar er is veel meer. Want wie per ongeluk een slok zeewater inslikt, heeft vele miljarden microben door zijn slokdarm stromen. Met het blote oog zijn ze niet te zien. Ze zijn zo klein dat er in een polonaise met een lengte van één millimeter duizend kunnen ‘meelopen’. Maar ze zijn er wel degelijk.

Dat deze micro-organismen een grote invloed op het leven op aarde hebben, is bekend. Zo ontstonden cyanobacteriën vrij vroeg in de evolutie van het leven op aarde. Het waren de eerste organismen die koolstofdioxide (CO2) konden omzetten in zuurstof. Het gevolg: de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer nam toe. En daardoor kon het leven uit de zee kruipen om zich op de continenten te vestigen.

Nog steeds beïnvloeden de oceaan en de atmosfeer elkaar. Het onzichtbare leven onder water speelt daarbij een essentiële rol. Maar welke rol dat is? ‘Daar weten we nog bijzonder weinig van’, vertelt Jaap Sinninghe Damsté van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee. ‘Er wordt wel gezegd dat we meer van het heelal weten dan van de microbiële diversiteit in onze eigen oceaan.’

Waarom is het belangrijk te weten wat al dat kleine leven doet? Om de effecten van het broeikaseffect te voorspellen bijvoorbeeld. ‘Doordat we veel olie verstoken, komt steeds meer CO2 in de atmosfeer’, zegt Sinninghe Damsté. ‘Een groot deel daarvan lost op in de oceanen. Daardoor verzuren ze, waardoor het voor organismen met kalkskeletten moeilijker wordt om te overleven. En dat heeft weer gevolgen voor andere processen in de oceaan. Kortom: als we willen weten wat de gevolgen van de toenemende CO2-uitstoot zijn, moeten we precies weten wat in de oceaan gebeurt.’

Hoe ver zijn we?

Microbiologen schatten dat we van hooguit een op de twintig microben weten wat ze precies doen, vertelt Sinninghe Damsté. Maar er is hoop. De laatste tien jaar zijn met de komst van DNA-technieken nieuwe mogelijkheden ontstaan. Er is nu een database met daarin de genetische vingerafdruk van een grote hoeveelheid micro-organismen uit de oceaan. ‘Maar dat is pas het begin. Heb je de vingerafdruk, dan weet je nog steeds niet wat dat organisme doet. Vergelijk het met een mens. Heb je een afdruk van een duim, dan weet je nog niet dat je met een timmerman uit Hilversum te maken hebt.’

Om te achterhalen wat een organisme precies doet, moeten de onderzoekers nog meer hun best doen: ze moeten de microben isoleren, zodat ze ze kunnen bestuderen in het laboratorium. ‘Dan haal je dus uit een druppel zeewater drie exemplaren van een micro-organisme en die kweek je op. Daar kun je vervolgens mee experimenteren. Wat als je ammonia toevoegt? Wat gebeurt er in het donker? Maar dat is heel veel werk.’

Hoe lang nog?

Het kan nog wel even duren voordat een biogeochemisch model van de oceaan beschikbaar is, met daarin alle belangrijke soorten micro-organismen. Sinninge Damsté: ‘Ik denk dat daar nog zeker twintig tot dertig jaar voor nodig is.’

6. Hoe kunnen wij veroudering vertragen?

Jan Hoeijmakers (1951) is als hoogleraar moleculaire genetica verbonden aan het Erasmus MC in Rotterdam. In 1998 ontving hij een Spinozapremie voor zijn onderzoek naar veroudering en kanker.

Botontkalking en stramme spieren. Een bril om te lezen én een bril voor veraf. Hart- en vaatziekten, diabetes en dementie. Waar denken we aan bij het horen van die termen? Precies, aan ouder worden. Valt er niets te doen aan al die ellende? Misschien wel. ‘We zijn erin geslaagd meer jaren in een leven te stoppen’, zegt Jan Hoeijmakers van het Erasmus Medisch Centrum. ‘Nu moeten we nog meer leven in onze jaren zien te krijgen.’ De Rotterdamse onderzoeker is hard op zoek naar manieren om de veroudering te vertragen. Maar daarvoor moet hij eerst weten hoe veroudering precies werkt.

Hoe ver zijn we?

Uit onderzoek met muizen concludeerde Hoeijmakers dat schade aan het erfelijk materiaal een belangrijke oorzaak van veroudering is. Maar hoe ontstaan die beschadigingen? Simpel: ons DNA wordt continu aangevallen. Door vrije zuurstofradicalen bijvoorbeeld, die we opzuigen bij elke teug adem. Door ultraviolette straling van de zon. En bij elke trek aan een sigaret. Deze boosdoeners tasten het DNA op talloze plaatsen aan, waardoor een cel niet meer kan functioneren. ‘Vergelijk het DNA met een rits’, zegt Hoeijmakers. ‘Als een van de schakels beschadigd is, krijg je je jas niet meer dicht.’

Gelukkig huist in ons lichaam een bataljon reparatietroepen, een leger van verschillende eiwitten die het beschadigde erfelijk materiaal komen herstellen. Stel bijvoorbeeld dat je lang in de zon hebt gelegen en je rug is verbrand. Dan heeft de ultraviolette straling van de zon het DNA in de huidcellen beschadigd. Geen nood! Want de eiwitten knippen het beschadigde deel er met chirurgische precisie uit. Andere eiwitten vullen het gat vervolgens weer foutloos in. ‘Op die manier repareren de troepen dagelijks in elke cel van ons lichaam zo’n 50.000 beschadigingen.’

Zo gaat dat in een gezond lichaam. Maar soms worden fouten ook niet hersteld. Omdat de reparatietroepen ze over het hoofd zien bijvoorbeeld. Of omdat er meer fouten dan reparatietroepen zijn. Dan kunnen grofweg twee dingen gebeuren. De cel overleeft, maar functioneert niet goed meer. Dan kan bijvoorbeeld een ongeremde celgroei ontstaan: kanker. Of de cellen sterven af, wanneer vitale delen geraakt zijn. En zo krijgen we uiteindelijk rimpels en stramme knieën. ‘Het is een tijdsafhankelijk proces. Eerst doen een paar cellen het niet goed, dan een deel van het orgaan. Vervolgens stopt het hele orgaan ermee, en uiteindelijk laat het hele organisme het afweten. Dat is veroudering.’

Hoe lang nog?

Over vijf jaar weten we veel beter hoe veroudering werkt, schat Hoeijmakers. Maar de zoektocht naar middelen om de aftakeling te vertragen, is nu al begonnen. Daarbij spelen de snel verouderende muizen een belangrijke rol. ‘We kunnen bij de proefdieren snel onderzoeken of er middelen zijn die de veroudering vertragen. Wat voor middelen dat zijn? Voedselcomponenten met anti-oxidanten bijvoorbeeld, moleculen die de schadelijke vrije zuurstofradicalen opvangen. Maar het kunnen ook geneesmiddelen zijn.’

Hoe oud kan een mens uiteindelijk worden? Dat is moeilijk te zeggen. Een Britse geneticus beweerde onlangs dat mensen in de toekomst duizend jaar zullen worden. ‘Dat lijkt me lariekoek. En bovendien niet gewenst: het leidt tot een gigantische overbevolking. Maar ik geloof wel dat in de toekomst een groot deel van de mensen honderd jaar wordt. En sommigen misschien 140.’

7. Waar is het heelal van gemaakt?

Ed van den Heuvel (1940) is als hoogleraar astronomie verbonden aan het Astronomisch Instituut ‘Anton Pannekoek’ van de Universiteit van Amsterdam. In 1995 kreeg hij een Spinozapremie voor zijn baanbrekende studies naar de vorming en evolutie van neutronensterren en zwarte gaten.

In de jaren dertig van de vorige eeuw zat Jan Hendrik Oort op zijn werkkamer te rekenen. De Leidse hoogleraar kende het gedrag van de sterren en planeten in ons melkwegstelsel. Ook kende hij de belangrijkste wet van de zwaartekracht: hoe groter een object is, hoe harder het aan andere objecten trekt. Toch stuitte hij op een probleem. Hoe hij ook puzzelde, het lukte hem niet om de gemeten versnellingen van de sterren te verklaren. Het sterrenstelsel had niet genoeg massa om zo veel zwaartekracht te veroorzaken.

Omdat Oort zeker wist dat de berekeningen klopten, was er maar één conclusie mogelijk: er is massa in het heelal die we niet kunnen zien. ‘Tachtig tot negentig procent van alle materie die zwaartekracht uitoefent in het heelal is onbekend’, vertelt Ed van den Heuvel, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Amsterdam. Inmiddels is de aanwezigheid van deze ‘donkere materie’ ook met andere methoden aangetoond. ‘Het zit overal, ook in deze kamer. Maar waar het van gemaakt is? Dat weten we niet.’

Hoe ver zijn we?

De onbekende massa bestaat dus niet uit de zogeheten ‘baryonische materie’, de atomen waar alle tastbare dingen om ons heen van gemaakt zijn. Dat zouden sterrenkundigen zien met hun ruimtetelescopen. Waar wel uit? ‘Misschien bestaat donkere materie uit elementaire deeltjes die lijken neutrino’s’, speculeert Van den Heuvel. Zo’n deeltje komt vrij als een neutron tijdens een kernreactie uiteen valt in een positief geladen proton en een negatief geladen elektron. Een neutrino is een muurbloempje, een neutraal deeltje dat vrijwel geen massa heeft en nauwelijks opvalt. ‘Op aarde vliegen per seconde 10 miljard neutrino’s door een oppervlak ter grootte van een vingernagel. Zonder dat we er iets van merken. Ze komen vrij bij de kernreacties van de zon.’

Ondertussen is er een jaar of vijf geleden een nieuw raadsel bijgekomen. Dat het heelal steeds groter wordt, was bekend. In theorie zou deze uitdijing steeds langzamer moeten gaan. Zoals de aarde aan een omhoog gegooide steen trekt, zo trekt de massa binnenin het heelal aan de wegvliegende massa aan de rand van het heelal. Net als de steen, zou ook de uitdijing van het heelal dus op den duur moeten stilvallen. En waar de steen weer terug op aarde valt, zo zou het heelal ook weer kleiner moeten worden.

Maar wat blijkt? De uitdijing gaat juist steeds sneller. En dat hadden de wetenschappers niet verwacht. Van den Heuvel: ‘Er moet dus een extra kracht in het vacuüm in het heelal zijn, die de materie uit elkaar duwt.’ Deze mysterieuze kracht wordt sindsdien ‘donkere energie’ genoemd. Die zorgt naar schatting voor liefst zeventig procent van de energie in het hele heelal. De conclusie: het universum is een nog veel groter raadsel dan we tien jaar geleden dachten. ‘We weten van slechts vijf procent van het heelal waar het van gemaakt is.’

Hoe lang nog?

Wanneer weten we alles over donkere materie en donkere energie? Daar durft Van den Heuvel ‘totaal geen uitspraak over te doen’. Want nu weten we er nog nauwelijks iets vanaf. ‘Er is een model dat materie en energie in het heelal beschrijft. Maar blijkbaar is dat nog niet compleet.’ Een deeltjesversneller, zoals bij het CERN in Zwitserland, zou uitkomst kunnen bieden. Daar laten natuurkundigen deeltjes als elektronen met enorme snelheid op elkaar botsen, zodat ze uiteen vallen in nog kleinere deeltjes. Tussen de ‘scherven’ die daarbij vrijkomen kan donkere materie zitten. ‘Maar misschien is de versnelling bij CERN wel niet groot genoeg.’

© Rik Kuiper / Quest - het is ten strengste verboden deze tekst of delen van deze tekst over te nemen zonder toestemming van de auteur.