Toen Charles Darwin zijn reis rond de wereld begon aan boord van de H.M.S. Beagle, deelde hij met zijn tijdgenoten de bijna onbetwiste overtuiging dat elke plant- en diersoort die toen op aarde leefde, door een afzonderlijke scheppingsdaad was ontstaan. Er was nog nooit een andere manier gevonden om de voortreffelijke aanpassingen van structuur en gedrag te verklaren waardoor elke levensvorm zo perfect ontworpen lijkt voor zijn plaats in de natuur. Tegen het einde van de reis van een jaar begon zich in de geest van de jonge natuuronderzoeker een totaal nieuw en opzienbarend idee te ontwikkelen. Vandaag, minder dan een eeuw na de publicatie van The Origin of Species, is de evolutietheorie al lang aanvaard als een feit van het leven.

Het briljante van Darwins inzicht lag in zijn integratie van twee eenvoudige en schijnbaar ongerelateerde biologische waarheden, en in zijn projectie van hun onvermijdelijke gevolgen op een enorme schaal in de tijd. De ene was dat de individuele leden van een soort niet allemaal precies gelijk zijn, de verschillen tussen hen neigen ertoe overgeërfd te worden. De andere, iets minder voor de hand liggende, was dat de oneindige uitbreiding van populaties wordt beperkt door beperkingen in de beschikbaarheid van voedsel, en door andere beperkende levensomstandigheden. Hieruit volgt rechtstreeks, zo redeneerde Darwin, dat elke overerfbare eigenschap die de overleving en de vruchtbaarheid van een individu bevordert, “natuurlijk geselecteerd” zal worden – dat wil zeggen, in elke volgende generatie aan een groter deel van de bevolking zal worden doorgegeven. Op deze manier, door de geleidelijke accumulatie van aanpassingsvariaties, zijn de soorten die nu bestaan geëvolueerd uit vroegere en primitievere voorouders, en danken zij hun ingewikkelde aanpassingsmechanismen niet aan doelgerichte planning, maar aan de onbewogen werking van natuurwetten.

In de grote omwenteling van het wetenschappelijk denken die volgde op de aankondiging van de evolutietheorie, werden de verschijnselen van erfelijkheid en variatie plotseling naar de voorgrond van de biologie geduwd. Bijna’ niets was bekend over de manier waarop erfelijke verschillen ontstaan, en over de mechanismen van hun overdracht, maar Darwin voorzag de ontwikkeling van een “groots en bijna onontgonnen gebied van onderzoek” waarin de oorzaken van variatie en de wetten van erfelijkheid zouden worden ontdekt. Zelfs toen Darwin de toekomst opriep om de mysteries van de erfelijkheid op te lossen, legde Gregor Mendel de grondslag voor de nieuwe wetenschap van de genetica. De genetica heeft rijkelijk bijgedragen tot de synthese van feiten en ideeën uit bijna elke tak van de natuurwetenschappen die op het Darwinisme is gebouwd. Naarmate de diverse en ingewikkelde mechanismen van de evolutie zijn begrepen, is het steeds zekerder geworden dat de grondstoffen waarvan zij afhankelijk zijn, de mutaties van de genen zijn.

Meer Verhalen

Het is nu bekend dat de erfelijke aanleg van een plant of dier wordt bepaald door een zeer speciaal soort materiaal dat voornamelijk wordt aangetroffen in de draadvormige chromosomen die onder de microscoop in de celkern kunnen worden gezien. De onzichtbare elementen waaruit dit materiaal is opgebouwd, de genen, werden vroeger beschouwd als afzonderlijke deeltjes die als kralen langs het chromosoom waren geregen. Recente gegevens hebben dit concept aanzienlijk gewijzigd, en veel genetici denken nu aan genen als chemisch gedifferentieerde gebieden van het chromosoom, niet noodzakelijk van elkaar gescheiden door duidelijke grenzen, maar elk met een onderscheidend structureel patroon waaraan het een zeer specifieke rol in het metabolisme van de cel ontleent.

Elke cel in het lichaam bevat een reeks chromosomen en genen, die door een lange reeks celdelingen rechtstreeks afstammen van de reeks die oorspronkelijk bij de bevruchting in de eicel is gevormd. Het menselijk embryo ontwikkelt zich tot een persoon, in plaats van tot een boom of een olifant of een gedrocht, omdat het materiaal in zijn chromosomen, zijn constellatie van genen, een wonderbaarlijk gecoördineerde reeks reacties initieert en leidt, die onvermijdelijk, onder normale omstandigheden, leidt tot de differentiatie en groei van een menselijk wezen.

Tijdens het leven van het individu blijven de genen hun controle uitoefenen op de complexe chemie van de cellen en weefsels van het lichaam. Terwijl ouder weefsel geleidelijk wordt vervangen door nieuw weefsel in de volwassen persoon, wordt het voedsel dat wordt geconsumeerd heel specifiek omgezet in meer van precies hetzelfde individu, ook al zou een identiek dieet, gevoerd aan een hond, worden omgezet in meer hond. We begrijpen nog lang niet hoe genen de vele activiteiten van levende systemen sturen, maar we weten met toenemende zekerheid dat het scala van mogelijke reacties van een cel of organisme op de omstandigheden waarmee het kan worden geconfronteerd, grotendeels genen-afhankelijk is.

Alle leden van onze soort hebben de fundamentele genetische opmaak gemeen die ons onderscheidt van andere vormen van leven. Toch hebben geen twee individuen, met uitzondering van eeneiige tweelingen, precies dezelfde erfelijkheid, wat een andere manier is om te zeggen dat ieder mens een uniek patroon van chromosomale genen bezit. Verschillen in huidpigmentatie, oog- en haarkleur, gestalte en gelaatstrekken zijn bekende erfelijke kenmerken waardoor individuen en groepen individuen van elkaar verschillen. Deze en tal van andere erfelijke variaties, van vingerafdrukpatronen tot bloedgroepen, zijn manifestaties van de verschillen die bestaan in de structuur en rangschikking van het genenmateriaal.

Sommige erfelijke variaties, zoals de kleur van de ogen, zijn bekend als afhankelijk van verschillen in de toestand van één enkel gen. Dit betekent niet dat één gen op zichzelf verantwoordelijk is voor de vorming van blauw of bruin pigment in de iris van het oog. Het betekent dat een verandering in dit specifieke gen de geïntegreerde werking van het hele genensysteem kan veranderen en kan leiden tot de productie van een ander soort pigment. Andere kenmerken, zoals lengte, hangen af van de toestand van een relatief groot aantal genen.

Genen bestaan niet in een vacuüm. Zij zijn altijd aanwezig in een omgeving waarmee rekening moet worden gehouden om te begrijpen hoe zij werken. Het milieu in de cel en in het organisme, en het meer onvoorspelbare milieu daarbuiten, zijn nauw verbonden met het functioneren van de genen en hebben in verschillende mate invloed op de uiteindelijke uitdrukking van de erfelijkheid. Een eigenschap of kenmerk is op zichzelf niet erfelijk. Wat door de genen wordt bepaald, is het vermogen om onder bepaalde omstandigheden bepaalde eigenschappen voort te brengen.

In het geval van de kleur van de ogen kan dit onderscheid onbelangrijk lijken, aangezien een individu met de genetische constitutie voor blauwe ogen onder alle omgevingsomstandigheden blauwe ogen zal hebben. De betekenis ervan wordt echter duidelijk, wanneer wij overgeërfde kenmerken beschouwen, die meer direct op milieuvariabelen reageren. Het Himalaya konijn is hier een goed voorbeeld van. Dit konijn heeft een patroon van witte vacht, met zwarte vacht aan de uiteinden (oren, uiteinden van poten, staart), en dit patroon wordt van generatie op generatie doorgegeven. Als een stukje witte vacht van de rug van zo’n konijn wordt geschoren, en men laat de nieuwe vacht teruggroeien terwijl het dier op een koele plaats wordt gehouden, zal de vacht zwart in plaats van wit worden. Het is dus niet het patroon zelf dat wordt geërfd, maar het vermogen om zwart pigment te produceren bij lage temperaturen en niet bij hogere temperaturen. Aangezien de temperatuur aan de uiteinden normaal lager is dan die van de rest van het lichaam, wordt het typische Himalayapatroon verkregen. Hoewel de lichaamslengte in principe door de genen wordt bepaald, kan zij ook aanzienlijk worden beïnvloed door voedingsfactoren.

Genen zijn niet alleen opmerkelijk door de manier waarop zij de ingewikkelde paden van metabolisme en ontwikkeling sturen. Zij hebben bovendien unieke eigenschappen die hen van bijzonder belang maken in de biologie, als de grondstoffen niet alleen van de evolutie maar waarschijnlijk van het leven zelf. Genen hebben het vermogen om materiaal uit hun omgeving te ordenen in nauwkeurige kopieën van hun eigen moleculaire configuraties, en zij oefenen dit vermogen uit telkens wanneer een cel zich deelt.

Zij zijn ook in staat structurele veranderingen, of mutaties, te ondergaan; en zodra een dergelijke verandering heeft plaatsgevonden, wordt deze opgenomen in de kopieën die het gen van zichzelf maakt. Een enkele eenheid die deze eigenschappen bezit, en die ook het vermogen heeft om zich met andere dergelijke eenheden samen te voegen, zou de essentiële kenmerken bezitten van een levend wezen, dat in staat is tot onbeperkte evolutie door de natuurlijke selectie van varianten en combinaties die het meest efficiënt zijn in het reproduceren van zichzelf. Veel biologen geloven dat het leven kan zijn ontstaan door de toevallige vorming van “naakte genen”, organische moleculen die in staat zijn hun eigen structuur, en hun variaties in structuur, te dupliceren uit in het milieu beschikbare materialen.

Hoewel de chemische aard van genen nog niet met zekerheid bekend is, is een van de belangrijkste recente vorderingen in de genetica het bewijs dat hun definitieve eigenschappen kunnen worden verklaard door de theoretische structuur en het gedrag van de moleculen van verbindingen bekend als desoxyribonucleïnezuren, of DNA. Chromosomen bevatten grote hoeveelheden DNA. De moleculen ervan zijn zeer groot, zoals moleculen, en in lange ketens opgebouwd uit slechts vier soorten eenvoudige chemische bouwstenen. De volgorde waarin deze eenheden voorkomen, en het aantal herhalingen van soortgelijke groeperingen, liggen vermoedelijk aan de basis van de specifieke activiteit van verschillende regio’s van het chromosoom – met andere woorden, van genen. De studie van de eigenschappen van deze moleculen biedt een manier om het mechanisme te verklaren waardoor genen zichzelf dupliceren en de variaties die zij kunnen ondergaan reproduceren.

Mutaties, zoals reeds is gesuggereerd, worden beschouwd als veranderingen, op moleculair niveau, in de structuur of organisatie van genen. Een mutatie in een gen zal waarschijnlijk tot uiting komen in een wijziging van zijn bijdrage aan het fijnmazige controlepatroon dat door de gehele constellatie van genen wordt uitgeoefend, en kan worden waargenomen door het effect ervan op een of andere fysische of metabolische eigenschap van het organisme.

Mutaties zijn in de natuur vrij zeldzame gebeurtenissen, die zich gewoonlijk voordoen met frequenties van één op duizend tot één op een miljard genverdubbelingen. Zij hebben een uiterst breed spectrum van effecten, van fatale verstoringen van de normale ontwikkeling tot waarneembare verkortingen van de levensverwachting, van opvallende veranderingen in het uiterlijk tot geringe veranderingen in het metabolisme die alleen met gevoelige laboratoriuminstrumenten kunnen worden opgespoord.

Mutaties bij de mens zijn verantwoordelijk voor de soorten erfelijke verschillen die we reeds hebben besproken, en kunnen ook effecten veroorzaken als vroeggeboorte, doodgeboorte, ziekten als hemofilie en sikkelcelanemie, kleurenblindheid en hazenlip. Het lijkt zeer wel mogelijk dat kanker, leukemie en andere kwaadaardige ziekten hun oorsprong vinden in het optreden van mutaties in andere lichaamscellen dan de voortplantingscellen.

Hoewel de totale frequentie van mutaties aanzienlijk kan worden verhoogd door blootstelling aan straling en een verscheidenheid van chemicaliën, is er gewoonlijk geen verband tussen milieu-omstandigheden en het soort mutaties dat optreedt. Mutaties van allerlei aard komen in natuurlijke populaties voor met een lage maar regelmatige frequentie, op een manier die het best te verklaren is door ze te beschouwen als de gevolgen van toevallige moleculaire herschikkingen, die min of meer willekeurig in het genetisch materiaal optreden. Röntgenstralen en andere soorten hoogenergetische straling vergroten de kans dat deze ongelukken of mutaties zich voordoen, maar wij weten niet met zekerheid wat de oorzaken van de zogenaamde “spontane” mutaties zijn. Natuurlijke stralingen, zoals kosmische stralen, veroorzaken ongetwijfeld een fractie ervan, maar men schat dat de intensiteit van natuurlijke stralingen niet voldoende is om alle mutaties te verklaren die in planten- en dierenpopulaties voorkomen.

Darwin geloofde dat de overerfbare variaties waarop de natuurlijke selectie werkt, rechtstreeks veroorzaakt worden door de invloed van de levensomstandigheden op het organisme, of door de effecten van gebruik en onbruik van bepaalde lichaamsdelen. Hoewel hij begreep hoe moeilijk het was om uit te leggen hoe het milieu de juiste aanpassingsveranderingen kan uitlokken, en hoe zulke veranderingen in de voortplantingscellen kunnen worden opgenomen om geërfd te worden, leek het in die tijd nog moeilijker om zich voor te stellen dat ze door toeval zouden kunnen ontstaan. Hoe stelt de moderne genetica dan voor dat de ordelijkheid van de evolutie kan volgen uit toevallige variaties in de moleculaire structuur van genen, die zich voordoen zonder verband met de eisen van het milieu?

We hoeven niet op speculatie te vertrouwen om deze vraag te beantwoorden. De studie van de evolutie heeft zich naar het laboratorium verplaatst, en hoewel het niet mogelijk is hier de veranderingen na te bootsen die in de natuur miljoenen jaren hebben gevergd, kunnen de elementaire stappen van de evolutie worden geanalyseerd. Voor dit doel biedt het gebruik van bacteriën vele voordelen. Dit geldt in het bijzonder omdat de mechanismen van erfelijkheid en variatie, waar ook bestudeerd in het planten- en dierenrijk, fundamenteel gelijk schijnen te zijn. Genen en mutaties zijn in hun basisgedrag grotendeels hetzelfde, of zij nu worden onderzocht in fruitvliegen, in maïsplanten, in de mens, of in micro-organismen.

De bacterie Escherichia coli, een staafvormig, eencellig organisme dat gewoonlijk in het darmkanaal van de mens wordt aangetroffen, wordt op grote schaal gebruikt bij het onderzoek naar erfelijkheid. Onder optimale omstandigheden deelt hij zich elke twintig minuten, en één enkele cel, geplaatst in één kubieke centimeter kweekmedium, brengt in één nacht evenveel nakomelingen voort als de menselijke bevolking van de aarde. De recente ontdekking van een seksueel proces in dit organisme, evenals in sommige andere soorten bacteriën, heeft het mogelijk gemaakt verschillende stammen met elkaar te kruisen en veel van de klassieke methoden van genetische analyse toe te passen die werden ontwikkeld bij de studie van hogere vormen. Escherichia coli is een ideaal instrument voor de experimentele studie van de “micro-evolutie”.

In het laboratorium kan een stam van deze bacterie bijna onbeperkt, onder constante omstandigheden, in stand worden gehouden zonder merkbare verandering van zijn eigenschappen te ondergaan. Wanneer echter het milieu waarin de bacterie wordt gekweekt, wordt gewijzigd op een wijze die op de een of andere manier nadelig is voor de populatie, zal deze zich vaak snel en doeltreffend aanpassen aan de nieuwe omstandigheden.

Een goed voorbeeld van de wijze waarop een bacteriecultuur zich kan aanpassen aan een ongunstig milieu is de reactie van Escherichia coli op streptomycine. De meeste stammen van deze bacterie zijn gevoelig voor streptomycine en zijn niet in staat zich te vermenigvuldigen in aanwezigheid van zelfs zeer kleine hoeveelheden van het antibioticum. De gevoeligheid voor streptomycine is een erfelijke eigenschap en wordt onveranderd doorgegeven, gedurende talloze generaties. Indien een hoge concentratie streptomycine wordt toegevoegd aan de kweekbuis waarin een gevoelige stam groeit, hangt het resultaat af van de grootte van de populatie op dat moment. Indien het aantal bacteriën in de kweekbuis op het ogenblik van de toevoeging van het antibioticum betrekkelijk gering is (honderd of duizend), zal de vermenigvuldiging onmiddellijk stoppen en zal in de kweekbuis geen verdere groei meer plaatsvinden, hoe lang deze ook wordt geïncubeerd. Als de populatie groot is (honderd miljoen bacteriën of meer), zal de toevoeging van streptomycine de vermenigvuldiging sterk doen stoppen, maar incubatie van de buis gedurende enkele dagen zal bijna altijd leiden tot het uiteindelijk verschijnen van een volgroeide cultuur met tientallen miljarden bacteriën. Wanneer de bacteriën in deze cultuur worden getest, blijken zij volledig resistent te zijn tegen streptomycine en zijn zij in staat zich in aanwezigheid van streptomycine krachtig te vermenigvuldigen. Verder vinden we dat resistentie tegen streptomycine een stabiele, erfelijke eigenschap is, die voor onbepaalde tijd wordt doorgegeven aan de nakomelingen van deze bacteriën.

Dus, door een grote populatie van streptomycine-gevoelige bacteriën bloot te stellen aan een hoge concentratie van het antibioticum, kan het ontstaan van een genetisch resistente stam worden bewerkstelligd. Dit is inderdaad een opvallend adaptieve verandering en op het eerste gezicht lijkt dit het oude idee te staven dat het milieu nuttige modificaties kan veroorzaken die vervolgens worden overgeërfd. Een zorgvuldige studie van de gebeurtenissen die leiden tot het verschijnen van een streptomycine-resistente stam bewijst zonder twijfel dat dit niet zo is.

In de eerste plaats kan gemakkelijk worden aangetoond dat de aanpassing aan streptomycine niet tot stand komt door de massale omschakeling van de gehele gevoelige populatie, maar veeleer het resultaat is van de selectieve overgroei van de kweek door enkele individuen die in staat zijn zich in aanwezigheid van streptomycine te vermenigvuldigen, terwijl de deling van de rest van de populatie wordt geremd. Daarom vindt aanpassing alleen plaats wanneer de blootgestelde populatie groot genoeg is om ten minste één zo’n individu te bevatten. De cruciale vraag is deze: hoe verwierven deze zeldzame individuen de eigenschappen die hen en hun nakomelingen in staat stelden zich te vermenigvuldigen in aanwezigheid van streptomycine?

Deze vraag heeft diepe wortels in de biologische controverse. Zij herinnert, in een nieuwe vorm, aan de twisten over Lamarcks idee dat door de omgeving veroorzaakte wijzigingen van het individu door de nakomelingen kunnen worden geërfd. Hoewel het Lamarckisme reeds lang geleden tot tevredenheid van de meeste biologen is weerlegd door herhaalde demonstraties dat een dergelijke overerving gewoon niet plaatsvindt, is in de bacteriologie tot zeer onlangs het idee blijven bestaan dat micro-organismen op de een of andere manier heel anders zijn dan andere planten en dieren, en dat permanente erfelijke veranderingen van een adaptieve soort in bacteriën rechtstreeks kunnen worden voortgebracht als gevolg van de werking van de levensomstandigheden.

Twee alternatieve hypothesen kunnen in aanmerking worden genomen bij het plannen van experimenten om de ware oorsprong van streptomycine-resistente varianten te bepalen. De eerste is dat een klein aantal aanvankelijk gevoelige bacteriën werd gewijzigd als rechtstreeks gevolg van de werking van streptomycine, waardoor zij blijvend resistentie verwierven. Dit zou een voorbeeld zijn van een adaptieve erfelijke verandering, veroorzaakt door het milieu, zoals Darwin de oorsprong van de meeste erfelijke variaties voor ogen had. De tweede mogelijkheid is dat de resistente individuen de eigenschappen die nodig zijn voor resistentie reeds hadden verworven voordat zij in contact kwamen met streptomycine, als gevolg van een mutatie tijdens de normale deling van de gevoelige populatie. In dit geval zou de rol van het antibioticum volledig passief zijn, door voorwaarden te scheppen die selectief de vermenigvuldiging bevorderen van die zeldzame individuen die in de populatie aanwezig zijn en die reeds toegerust zijn, krachtens het eerder optreden van een toevallige herschikking van een bepaald gen, om de remmende werking ervan te weerstaan.

In de afgelopen vijftien jaar zijn in een aantal laboratoria een groot aantal experimenten ontworpen en uitgevoerd om vast te stellen welke van deze hypotheses juist is. Zij hebben onomstotelijk vastgesteld dat de tweede juist is, en dat streptomycine-resistente varianten ontstaan door mutatie, in een zeer laag tempo, tijdens de groei van gevoelige stammen die nooit aan streptomycine zijn blootgesteld. Het bewijs hangt af van de demonstratie dat de allereerste generatie van resistente individuen in een cultuur, waaraan zojuist streptomycine is toegevoegd, reeds bestaat uit verwante familiegroepen, of klonen, op precies de manier die zou worden voorspeld als hun resistentie het gevolg zou zijn van een erfelijke verandering die enkele generaties terug had plaatsgevonden.

De ontwikkeling van resistentie tegen streptomycine illustreert de manier waarop mutaties de basis vormen voor adaptieve veranderingen in bacteriële populaties. In feite bevat elke cultuur van Escherichia coli, die vrij homogeen lijkt wanneer men honderden of zelfs duizenden bacteriën vergelijkt, zeldzame varianten die op een of meer van ontelbare manieren van het overheersende type verschillen. Wanneer een geschikt selectief milieu wordt geboden, kan worden aangetoond dat een cultuur mutanten bevat die resistent zijn tegen vele antibiotica, tegen de inwerking van straling, tegen allerlei chemicaliën die bepaalde stappen in het metabolisme remmen – mutanten die van het standaardtype verschillen in de suikers die zij kunnen fermenteren, in hun groeisnelheid, in de complexiteit van hun voedingsbehoeften, in hun antigene eigenschappen, en in vrijwel elke eigenschap waarvoor een methode kan worden gevonden om deze te detecteren.

In alle gevallen die zorgvuldig zijn bestudeerd, blijken deze verschillen te ontstaan zonder enig contact met de omstandigheden waaronder zij toevallig voordelig zijn, en hun frequentie van optreden wordt gewoonlijk niet verhoogd door een dergelijk contact. Dit geldt niet alleen voor bacteriële culturen, waar mutaties snel en op dramatische wijze kunnen worden aangetoond. Het is bekend dat natuurlijke populaties van andere planten en dieren, met inbegrip van de mens, vele soorten mutaties bevatten die voorkomen zonder een duidelijk oorzakelijk verband met de groeiomstandigheden.

Dus, op een manier die Darwin niet had kunnen vermoeden, speelt toeval, via mutatie, een zeer belangrijke rol in de evolutie. Het zou inderdaad moeilijk voor te stellen zijn hoe een soort lang zou kunnen overleven, of vooruitgang in de evolutie zou kunnen boeken, als zij voor haar flexibiliteit afhankelijk zou zijn van variaties die rechtstreeks door de levensomstandigheden worden veroorzaakt. Nog afgezien van het feit dat modificaties die op deze manier tot stand komen niet overgeërfd worden, behalve in zeer speciale gevallen, zou de tussenkomst van een doelgerichte en vooruitziende factor nodig zijn om te garanderen dat voorheen onvoorziene omstandigheden typisch in het organisme precies die reacties kunnen uitlokken die nodig zijn om de aanpassing te verbeteren.

Het voorkomen van een diversiteit aan mutaties in populaties van bacteriën en andere organismen zorgt er natuurlijk niet noodzakelijkerwijs voor dat zij zijn toegerust om elke uitdaging in het milieu met succes aan te gaan. Zo zijn sommige bacteriestammen niet in staat zich aan streptomycine aan te passen, omdat hun spectrum van mutaties niet de specifieke wijziging van het metabolisme omvat die voor streptomycineresistentie vereist is. Voorts, aangezien er grenzen zijn aan de waaier van voorwaarden die leven kunnen ondersteunen, zullen voldoende drastische veranderingen, zoals die welke in het centrum van een waterstofbomexplosie zouden plaatsvinden, waarschijnlijk niet bevorderlijk blijken voor het overleven van om het even welk levend ding.

Zelfs binnen de waaier van meer verdraaglijke voorwaarden, is de plotselingheid van verandering soms doorslaggevender dan zijn omvang. Zo kan bijvoorbeeld de bacterie Escherichia coli resistent worden gemaakt tegen streptomycine, penicilline en chloromycetine, indien de mutanten die resistent zijn tegen elk van deze antibiotica achtereenvolgens worden geselecteerd, maar een dergelijke drievoudig resistente stam kan niet worden verkregen indien de gevoelige stam gelijktijdig aan alle drie de agentia wordt blootgesteld. Dit wordt verklaard door de te verwaarlozen waarschijnlijkheid dat een individu in een eindige populatie mutatie heeft ondergaan in drie bepaalde genen, die elk zeer zelden en onafhankelijk van de andere muteren.

Observaties van deze aard, hoewel oorspronkelijk gedaan in laboratoria voor genetica, hebben overigens belangrijke toepassingen gevonden in de medische praktijk. Veel mensen die antibiotica hebben gebruikt om een infectie te bestrijden, hebben ervaren dat de symptomen drastisch werden verlicht, om vervolgens binnen een paar dagen weer terug te keren, ditmaal zonder dat op hetzelfde antibioticum werd gereageerd. Soms kan dit worden verklaard door de selectie van een variant, aanwezig in de infecterende bacteriepopulatie, die resistent is tegen het antibioticum en die de kans krijgt zich te vermenigvuldigen zodra de gevoelige populatie door de eerste behandelingsronde is geëlimineerd. In sommige gevallen zal een arts het gebruik van een combinatie van twee of meer ongerelateerde antibiotica tegelijk aanbevelen, in de wetenschap dat mutanten die resistent zijn tegen meer dan één dergelijk geneesmiddel veel minder kans lopen. Hoewel het gebruik van combinaties van antibiotica om medische redenen niet altijd haalbaar is, heeft het onder bepaalde omstandigheden het optreden van recidieven als gevolg van selectie van resistente varianten doeltreffend voorkomen.

Er is natuurlijk veel meer betrokken bij de gecompliceerde evolutiesaga dan het eenvoudige beeld van mutatie en selectie dat de aanpassing van bacteriën aan streptomycine verklaart. Desalniettemin is de continuïteit van het leven vanaf het eerste begin, en zijn gestage vooruitgang naar hogere niveaus van organisatie, afhankelijk geweest, en blijft deze afhankelijk, van het reservoir van aanpassingsvermogen dat aanvankelijk wordt geleverd door de mutaties van genen.

Waarom, zo kan men zich afvragen, als mutaties de bron zijn van evolutionaire vooruitgang, horen wij zoveel over de genetische gevaren van radioactieve fall-out, overmatige blootstelling van de voortplantingsorganen aan klinische straling, en de verhoogde stralingsniveaus van het atoomtijdperk? Wij weten dat straling de frequentie waarmee allerlei mutaties optreden aanzienlijk verhoogt. Mutaties op zich zijn goed noch slecht. Resistentie tegen streptomycine is goed voor Escherichia coli in aanwezigheid van streptomycine, maar wanneer het antibioticum wordt verwijderd, zijn veel van de resistente mutanten niet in staat te groeien, terwijl sommige eigenlijk streptomycine nodig hebben om te kunnen groeien. Op dezelfde manier zijn mutanten die resistent zijn tegen straling duidelijk in het voordeel bij de aanwezigheid van ultraviolet licht of röntgenstraling, maar wanneer zij concurreren met de gevoelige vorm wanneer er geen straling aanwezig is, sterven zij snel uit. In elk stadium van de geschiedenis van een soort, onder natuurlijke omstandigheden, zijn de mutaties die zich voordoen ongetwijfeld al eerder voorgekomen, en de meeste van die mutaties die onder de dan heersende omstandigheden voordelig zijn, zijn al ingeburgerd als deel van het overheersende genencomplex. De meeste mutaties zijn dus op de een of andere manier schadelijk; van de mutaties die het vaakst voorkomen bij de fruitvlieg is bekend dat zij een dodelijke werking hebben. Een toename van het aantal mutaties als gevolg van blootstelling aan onnatuurlijke hoeveelheden straling zal daarom waarschijnlijk schadelijk zijn, niet alleen voor de individuele nakomelingen van bepaalde mensen, maar voor de kracht van de mensheid.

Hoewel de genetische gevaren van straling de grootste onmiddellijke bezorgdheid wekken, zijn er ook positievere implicaties van de nieuwe kennis van genetica en evolutie voor de toekomst van de mensheid. De mate van beheersing die is bereikt over milieukrachten en over de constitutionele gebreken die anders de overlevings- en voortplantingskansen van een belangrijk deel van de mensheid zouden verminderen, heeft de tot nu toe onbetwiste macht van de natuurlijke selectie reeds verzwakt. Als de mens er op een dag voor kiest gebruik te maken van de veel grotere kracht van zijn bewuste en doelbewuste interventie, zal zijn biologische toekomst door zijn eigen handen worden gevormd. Er zijn nog onvoorstelbare mogelijkheden in de multipotente klei die hij kan kneden.