Een blik in de wereld van het kleine
NEEM eens een prachtig door mensen vervaardigd produkt in ogenschouw: een stoel of een tafel. Mooi niet, dat vernis en die sierlijke vormen? Maar draai het meubelstuk eens om en bekijk het eens aan de onderkant; hoe ruw en onaantrekkelijk ziet het er dan vaak uit, misschien zelfs wel onafgewerkt. En het prachtige vernis blijkt onder een vergrootglas een zeer grof en onregelmatig uiterlijk te vertonen.
Wat zou u vinden van een kunstenaar wiens produkten zo voortreffelijk waren dat ze waar men ze ook zou bekijken of onder de loep zou nemen, slechts schoonheid, orde en symmetrie te zien zouden geven? Ja, dat de verrukkelijkheid ervan bij een intensievere beschouwing slechts zou toenemen? Ongetwijfeld zou uw reactie zijn dat daar een superieure vakman aan het werk is geweest, met uitzonderlijke vermogens, en een grote liefde voor het detail.
En dat is nu precies wat u ziet als u naar het werk van de Schepper kijkt. Maar behalve schoonheid, vertoont al het werk van de Schepper ook een prachtige functionele waarde, en een nauw-verweven onderlinge afhankelijkheid. Hoe elk levend organisme ten behoeve van andere bestaat, wordt meer en meer duidelijk naarmate de mens in staat is met krachtiger microscopen de wereld van het kleine dieper te doorvorsen.
Over Gods werk zei Jezus Christus: „Leert een les van de leliën des velds, . . . ik zeg u dat zelfs Salomo in al zijn heerlijkheid niet als een van deze getooid was” (Matth. 6:28, 29). Het is niet moeilijk waardering op te brengen voor de tere schoonheid van een bloem, haar ongeëvenaarde kleurenpracht en fijnheid. Maar zie eens een stukje bloem onder de microscoop; dan verdwijnt de bewondering niet — de schoonheid en technische volmaaktheid van de celstructuur is weergaloos.
Nu we toch aan een minutieus onderzoek begonnen zijn — wat let ons eens een blik te werpen op de „onderkant” van het planten- en dierenrijk — dat wat normaal niet door een mensenoog te zien is en ook zonder microscoop nooit te zien zou zijn? In dit rijk van het kleine vinden we een even grote pracht als boven de grens van het zichtbare.
Het rijk van de waterplanten
Waar die betoverende wereld te vinden is? Neem een druppel zout of brak water en plaats die tussen twee plaatjes glas. Leg dit „objectglaasje” op de voorwerpstafel van de microscoop. U ziet dan kleine figuren — sommige stilstaand, andere langzaam bewegend, weer andere wild rondschietend. Er zijn er ook die ronddraaien als een tol of schijnbaar doelloos en willekeurig rondzwerven. Het zijn plantjes — „algen” — en diertjes — „protozoën”.
Het plantenrijk verschaft uiteindelijk al het voedsel voor het menselijk en dierlijk leven op aarde (Gen. 1:29, 30). Planten benutten door middel van het proces van de „fotosynthese” het koolzuur dat zich in de lucht of opgelost in het water bevindt, om anorganisch materiaal om te zetten in voedsel dat voor dieren verteerbaar is. Wateralgen produceren ontelbare miljarden kilo’s zetmeel, suikers eiwitten en oliën per jaar. Geleerden hebben de geheimen van dit proces — fotosynthese — nog niet kunnen ontraadselen. De ingewikkelde reeks van chemische reacties waaruit dit proces bestaat en waarvan al het leven op aarde afhankelijk is, getuigt van de onnaspeurlijke wijsheid van de Schepper.
Stel nu uw microscoop in op een sterkere vergroting. U zult dan een verzameling uitgelezen juwelen aanschouwen. Dat zijn Diatomeeën, ook wel kiezelwieren genoemd. Deze glasachtige planten hebben een harde celwand die een grote verscheidenheid van ingewikkelde, symmetrische patronen kan bezitten en silicium bevat.
Grote afzettingen bestaande uit celwanden van Diatomeeën, treft men aan in dikke lagen, die eeuwen geleden zijn neergeslagen op plekken waar eens water was. Zulke afzettingen dragen de naam „diatomeeënaarde”. De celwanden van deze plantjes zijn zo klein dat er meer dan drie miljoen voor nodig zijn om één kubieke centimeter aarde te vormen!
Heeft de mens enig direct nut van het bestaan van Diatomeeën? Ja, inderdaad. Diatomeeënaarde vindt in diverse industrieën toepassing als fijn filtermateriaal, als bestanddeel van niet-glanzende verven en als isolatiestof. Wegens zijn goede polijsteigenschappen is de aarde tevens een ingrediënt van tal van schuurprodukten. Waarschijnlijk hebt u er nog pas uw tanden mee gepoetst.
Bij het gadeslaan van deze microscopische planten, valt u een grote verscheidenheid van kleuren op. Ook hun voortplanting is, als men een beetje geluk heeft, onder de microscoop te zien. Eén zoetwaterplant, Spirogyra, groeit in lange draden van enkelvoudige aan elkaar gehechte cellen. Elke cel lijkt op een stukje buis. Bij de geslachtelijke voortplanting liggen twee celdraden naast elkaar, en als u dan goed kijkt, ziet u uit elke cel een bobbeltje groeien. De bobbeltjes blijven groeien tot ze de andere draad hebben bereikt. Op dat moment lijken de twee draden op een ladder met een groot aantal sporten. U ziet dan vervolgens het celmateriaal van de ene celdraad naar de andere bewegen. Dit is een geslachtelijk proces en leidt tot de vorming van nieuwe cellen en een nieuwe draad.
Onderwijl hebt u misschien nog andere miniatuurplanten in het oog gekregen, een bolvormige kolonie eencellige wieren (Volvox). Een Volvox-kolonie kan wel uit honderden en soms zelfs duizenden individuele cellen bestaan; nochtans zal ze niet groter worden dan een halve speldeknop.
Microscopisch dierenleven
Hoewel enkele vissen en andere grote zeedieren algen eten, zijn de grootste consumenten ervan toch dieren die zelf ook van microscopische afmetingen zijn. Deze worden op hun beurt weer gegeten door de grotere zeedieren. Tot deze kleine diertjes behoren veel eencelligen, zoals de foraminiferen, levend in de zoute wateren van de oceaan. Hun schalen maken een belangrijk deel uit van de zeebodem. De witte kalkrotsen van Dover aan de Engelse Kanaalkust zijn opgebouwd uit de schalen van foraminiferen. Mogelijk ziet u in uw druppel water nog andere eencellige dieren, bijvoorbeeld de prachtige Radiolaria, die ook in een schaal leven. Het zou ondoenlijk zijn ze allemaal op te noemen, want er leven momenteel meer dan dertigduizend soorten eencellige diertjes op aarde.
Opmerkelijk is dat deze kleine zeedieren, alsook al het microscopische planteleven, zo klein en teer, toch eeuwenlang in miljarden variaties hebben kunnen blijven bestaan. En nòg opmerkelijker is dat ze niet veranderd zijn. Dezelfde kenmerken gaan van geslacht op geslacht over, zodat een fossiel van eeuwen geleden niet verschilt van zijn thans levende nazaten. Welk een stabiliteit! Maar als men zich realiseert dat elk onderdeeltje van de schepping, in afhankelijke relatie tot de rest van de schepping, het ontwerp is van een superieure Intelligentie, is het alleen maar logisch dat het zo moet zijn wil het leven op aarde kunnen blijven bestaan. Want elk schepsel vervult een essentiële rol in de kringloop van het leven.
Geen beschrijving van het eencellige dierenleven is compleet zonder melding te maken van de amoeben. We horen vaak van mensen die ziek worden van het drinken van onzuiver water dat met amoeben is besmet. Niettemin spelen ze een belangrijke rol. Amoeben hebben geen schaal. Ze bewegen zich voort door een „vloeiende” beweging van hun zachte inwendige substantie, en veranderen bijgevolg constant van vorm. Wanneer een amoebe voedsel op zijn weg ontmoet — bacteriën, protozoën of materiaal dat in ontbinding verkeert — strekt hij zijn pseudopodia of „schijnvoetjes” uit om het object te omsluiten, en het zodoende in zijn lichaam op te nemen en te verteren. (De witte bloedlichaampjes in ons lichaam gedragen zich op dezelfde wijze bij hun opname en vernietiging van bacteriën en andere „vreemde” stoffen in de bloedbaan.)
Wat grotere, maar toch nog buitengewoon kleine diertjes zijn in onze druppel water de Daphnia of gewoner „watervlooien”, een naam die ze te danken hebben aan de sprongachtige bewegingen waarmee ze zich in het water verplaatsen. Hun zwembewegingen zelf verrichten ze met twee grote sprieten. Verder is een watervlo in het bezit van vijf paar poten die hij voornamelijk gebruikt om voedselhoudend water door zijn schaal te laten circuleren. Hoewel weinig groter dan een stip, bezitten ze één oog, „hersenen”, een spijsverteringsstelsel en een hartje dat driehonderdmaal per minuut klopt, en bloed door een lichaampje pompt dat geen aderen of slagaderen bezit.
U vraagt u misschien af welke functie deze onbeduidende „vlooien” ten behoeve van de mens vervullen. Hun levensduur bedraagt waarschijnlijk slechts zesendertig tot vijftig dagen, een leeftijd waar ze echter meestal niet aan toe komen doordat ze het voedsel vormen van waterinsekten, bepaalde wormen en kevers, en kleine visjes. Met hun ontelbare miljoenen zijn ze de voedselfabriek voor de wat grotere dieren — die op hun beurt weer gegeten worden door de nog grotere zeedieren, welke vervolgens in de vorm van vis, garnalen, kreeft en ander zeebanket op de eettafel van de mens komen.
Bovendien hebben de watervlooien zich werkelijke vrienden van de mens betoond door het oplossen van een belangrijk watertechnisch probleem. Stadswaterreservoirs vormen vaak een ideale groeiplaats voor microscopische algen. Maar wanneer er te veel algen komen, krijgt het water een slechte reuk en smaak. Het filtreren van het water met vilterplaten is ondoenlijk omdat deze weldra met de microscopische plantjes verstopt raken. Maar de watervlo biedt uitkomst. Technici voegen watervlooien aan het water toe die de algengroei „afgrazen”. Dit doen ze zo doeltreffend dat ze het water er volledig vrij van kunnen houden. De watervlooien zijn door grove filters uit het water te zeven, zodat de stadsbewoner fris en zuiver water uit zijn kraan kan tappen.
Een kort verhaal over de microscoop
De eerste onderzoekers in de wereld van het kleine, gebruikten vaak stukjes kwarts als natuurlijke lensjes, en soms zelfs druppels water. Een van de eerste werkelijk effectieve microscopen had een glazen kraal als lens. Voorwerpjes ter grootte van Diatomeeën konden ermee worden waargenomen.
De enkelvoudige microscopen van thans bestaan uit één enkele lens of een samenstel van lenzen. Een enorme verbetering vormt de samengestelde microscoop, die twee samenstelsels of systemen van lenzen bezit. Het ene lenzensysteem versterkt de vergroting van het andere. Als het ene stelsel (het objectief genaamd) het te onderzoeken voorwerp tachtigmaal vergroot en het andere lenzenstel (oculair genoemd) dat beeld tienmaal vergroot, zal het uiteindelijke beeld achthonderdmaal zo groot zijn als het te onderzoeken voorwerp (80 x 10). De grootste scherpe vergroting die thans met een samengestelde microscoop is te verkrijgen, ligt in de buurt van de 1000-maal. Verdere vergroting van het beeld gaat ten koste van de scherpte en helderheid ervan; men is bij 1000, zoals dat heet, aan de grens van het „scheidend” of „oplossend” vermogen van de microscoop.
In hun verlangen voortdurend dieper in de wereld van het kleine door te dringen, hebben microscoopbouwers het zichtbare deel van het lichtspectrum verlaten en zich gewend tot het ultraviolette deel ervan, alsmede tot röntgen- en elektronenstralen, die een veel grotere trillingsfrequentie en kortere golflengte hebben en waarmee derhalve een beter oplossend vermogen is te bereiken. Bij zichtbaar licht krijgt men namelijk al gauw het verschijnsel dat de te onderzoeken voorwerpen of details ervan groter zijn dan de lichtgolflengten. De lichtgolven „springen” dan over het detail heen en geven bijgevolg geen signaal door aan het oog.
Voortdurend is men aan het verbeteren. De elektronenmicroscoop biedt scherpe vergrotingen van 100.000- tot 200.000-maal. Door het aldus verkregen beeld met een lichtmicroscoop te bekijken, is er zonder veel kwaliteitsverlies een goede vergroting van wel meer dan een miljoen-maal te verkrijgen. Structuren van slechts een paar Angström groot zijn met deze apparatuur detailscherp waar te nemen. (Een Angström-eenheid is één miljoenste van een millimeter.)
Bij een microscoopfoto staat doorgaans de vergroting vermeld (b.v. 800 x). Daarmee wordt de lineaire vergroting bedoeld. Met andere woorden, de lengte en breedte van het beeld zijn 800-maal zo lang als de werkelijke lengte en breedte van het gefotografeerde voorwerp. Het oppervlak van het beeld is dan 800 x 800 of 6400-maal zo groot als het oppervlak van het voorwerp. Betreft het bijvoorbeeld de foto van een cel, dan zou u 6400 cellen op het fotobeeld van de cel moeten leggen om dit volledig te bedekken. De notatie „2.000.000 x” zou betekenen dat de oppervlaktevergroting 4.000.000.000.000-maal bedraagt!
Betrekkelijk nieuw is de ontwikkeling van de scanning-elektronenmicroscoop. In deze microscoop test („scant”) een elektronenbundel het voorwerp af op vrijwel overeenkomstige wijze als de elektronenbundel in een televisiebuis het scherm aftast. Dankzij recente verbeteringen is het scheidend vermogen vergelijkbaar geworden met dat van de hierboven genoemde elektronenmicroscoop, die terzelfder tijd van alle verlichte punten een beeld vormt. Elke microscoop heeft zijn voordelen en speciale gebruiksmogelijkheden; het hoofdvoordeel van de scanning-microscoop is echter dat hij een grote scherptediepte bezit, en daardoor beelden met een driedimensionaal aanzien levert. Dat biedt de gelegenheid om bepaalde structuren nauwkeuriger te onderzoeken.
Er zijn eindeloos veel dingen op het land en in het water die microscoopgebruikers in opperste verbazing brengen en die een extra bevestiging vormen van de wijsheid en doelmatigheid waarmee de Schepper alles heeft gemaakt.
Ja, het heelal mag dan al onvoorstelbaar groot zijn, misschien wel oneindig — de wereld van het kleine is dat in haar onpeilbaarheid eveneens. De grenzen ervan zijn nog nauwelijks bereikt. Denk aan de grootte van de aarde, de miljoenen mensen die erop leven en de tijd die het vergt om haar rond te reizen. Hoe klein is het niet vergeleken met de aarde. Toch is het in verhouding tot een atoom even groot als de aarde in verhouding tot een golfbal. Stellig herbergt het prachtige heelal waarin wij leven, genoeg wonderen om de menselijke geest tot in alle eeuwigheid te blijven boeien.
[Illustraties op blz. 10]
Diatomeeën
[Illustratie op blz. 11]
Radiolaria
[Illustratie op blz. 11]
Daphnia