De vermelding van Charles Darwin roept voor de meesten beelden op van onverschrokken Victoriaanse zeereizen, reuzenschildpadden en Galapagos-vinken. Weinigen van ons associëren Darwin met plantenseks. Die eer gaat meestal naar zijn grootvader, Erasmus Darwin, die erotische gedichten over het onderwerp schreef.
Hoewel Darwin's On the Origin of Species, die zijn evolutietheorie beschrijft door natuurlijke selectie, al zijn andere onderzoek heeft overschaduwd, ging zijn carrière meer dan twee decennia door na de publicatie van het monumentale werk. Een groot deel van de tijd van de verouderende natuuronderzoeker werd besteed aan het bestuderen van plantkunde, en zijn onderzoek leverde ontdekkingen op die, als hij niet beroemd was geworden voor natuurlijke selectie, hem een bekende botanicus zouden hebben gemaakt.
Darwin voer van 1831 tot 1836 op de HMS Beagle, verkende kustgebieden in Zuid-Amerika en reisde rond de wereld. Maar toen hij op 27-jarige leeftijd thuiskwam, verliet hij Groot-Brittannië nooit meer. Een slechte gezondheid die hem de rest van zijn leven zou plagen, bracht hem in 1842 naar een rustig verblijf in Down House, zijn huis op het platteland van Kent, tot zijn dood 40 jaar later.
Hoewel Darwin zijn reputatie als wetenschapper al had verdiend, werden die laatste jaren nauwelijks inactief doorgebracht. Hij veranderde zijn tuinen en kassen in Down House in een persoonlijk laboratorium. In plaats van te reizen om verre exotische soorten te zien, liet Darwin de exemplaren naar hem toe brengen, overeenkomend met verafgelegen botanici en verzamelaars en het regelen van zaden en planten die naar zijn huis zouden worden gestuurd. Hij maakte ook uitstapjes over het Britse platteland om inheemse orchideeën te observeren, wiens vormen hem fascineerden. Darwin was gefascineerd door de vraag waarom bloemen in zoveel vormen, maten en rangschikkingen voorkomen als ze allemaal bedoeld zijn om hetzelfde te bereiken: bemesting.
Darwin schreef over een aantal botanische onderwerpen, waaronder vleesetende planten. Maar zijn belangrijkste plantwerk was misschien zijn boek over orchideeën uit 1862, getiteld On the Various Contrivances by Which British and Foreign Orchids are Fertilized by Insects, and on the Good Effects of Intercrossing . In dit boek en anderen schreef hij over bloemvormen en kruisbestuiving, die de rigoureuze experimentele gegevens zouden opleveren die zijn theorie van natuurlijke selectie wijdverspreide acceptatie in de wetenschappelijke gemeenschap brachten. Darwins experimenten met bloemen zouden ook de basis leggen voor het ontluikende veld van plantenreproductiebiologie.
Na de publicatie van On the Origin of Species, verwachtte Darwin pushback van zijn wetenschappelijke collega's in de vorm van kritiek op het vermogen van de theorie om bekende fenomenen te verklaren - een aanval van wetenschappelijke sparring waarop hij was voorbereid. Wat hij niet voorzag, waren de aanvallen op zijn karakter als wetenschapper. Omdat Origin voornamelijk gebaseerd was op Darwin's uitgebreide observaties, waarbij hij zijn theorie gebruikte om uit te leggen wat hij zag, bekritiseerden wetenschappers van die tijd het omdat het de kracht ontbrak om voorspellingen te doen en experimenten te begeleiden zoals elke bruikbare theorie zou moeten.
Darwins tegenstanders suggereerden dat Origin niets meer was dan een verwennerij in wilde speculatie, een hoofdzonde voor een respectabele Victoriaanse wetenschapper. In zijn studie van orchideeën ontwierp Darwin echter zeer rigoureuze experimenten en deed hij voorspellingen - die correct bleken - met behulp van zijn theorie van natuurlijke selectie. Hij voorspelde bijvoorbeeld dat de talloze bloemaanpassingen die hij zag bestaan om ervoor te zorgen dat bloemen werden gekruist of bevrucht door andere personen dan zijzelf. Hij testte deze hypothese vervolgens met meer dan tien jaar bestuivingsexperimenten en ontdekte dat zelfbestuiving leidt tot een lagere fitheid en hogere steriliteit. Inteeltplanten, zoals inteeltdieren, doen het niet goed, althans na verloop van tijd - een fenomeen dat nu bekend staat als inteeltdepressie.
Zoals Richard Bellon, universitair hoofddocent aan de Michigan State University en specialist in de 19e - eeuwse wetenschapsgeschiedenis, stelt: “De plantkunde liet echt zien dat [natuurlijke selectie] een hulpmiddel zou kunnen zijn om vooruit te komen en nieuwe dingen over de natuurlijke wereld te ontdekken, en wetenschappers waarde theorieën niet zozeer omdat ze hen vertellen wat ze moeten denken, maar omdat het hen dingen geeft om te doen in de natuurlijke wereld. '
Door zijn theorie over planten in plaats van dieren aan te tonen, werd het gesprek over natuurlijke selectie ook verplaatst van een intens en hardnekkig debat over menselijke evolutie naar een veiliger, meer vertrouwd terrein. Het orchideeonderzoek bracht natuurlijke selectie "uit een van deze zeer omstreden gebieden van abstracte, religieuze en metafysische speculatie, tot het soort werk waarbij je gewoon naar beneden gaat en je knieën vuil maakt", zegt Bellon. “Zelfs natuuronderzoekers die sceptisch waren, of in sommige gevallen onverzoenlijk vijandig tegenover evolutie door natuurlijke selectie, bewonderden tenminste wat hij deed in dit soort onderzoek. Als ze bereid zijn om zich bij hem aan te sluiten om hun knieën vuil te maken, kunnen ze dit gesprek voeren waarbij, als ze het over menselijke afkomst hadden, ze absoluut op gespannen voet zouden blijven. "
Darwin zelf erkende deze strategie in een brief aan de Amerikaanse botanicus Asa Gray, die zijn orchideeënwerk 'een' flankbeweging 'tegen de vijand noemde. Tegen 1863, het jaar na de publicatie van Orchideeën, was het wetenschappelijke debat over natuurlijke selectie verschoven zijn gunst.
Maar het belang van Darwin's botanische werk eindigt niet met zijn overwinning die hedendaagse wetenschappers overtuigt van de waarde van zijn natuurlijke selectietheorie. Zijn onderzoek legde een nieuw paradigma vast voor het bestuderen van bloemenadaptatie dat het hele veld versterkte. "Het is niet alleen dat Darwin plantkunde deed, maar hij inspireerde letterlijk duizenden andere studies, groot en klein, die begonnen met zijn basisaannames en die vervolgens volgden naar andere soorten soorten en vervolgens naar andere omgevingen, " zegt Bellon. Darwins verklaring van nieuwsgierige bloemvormen als het resultaat van natuurlijke selectie in plaats van het fantasierijke werk van een goddelijke schepper stelde wetenschappers in staat om veel eerder onbegrijpelijke fenomenen te begrijpen. Eeuwige organen, of organen die gedegradeerd en nutteloos waren geworden naarmate de soort zich ontwikkelde, waren voor de eerste keer logisch. Het leek niet logisch dat God een bloem zou begiftigen met de verschrompelde, niet-functionele overblijfselen van een meeldraad, maar het was wel logisch dat een meeldraad die niet langer nodig is voor effectieve reproductie in de loop van vele generaties zou verslechteren.
“Wat betreft het geheel van onderzoek, [Darwin's bestuivingswerk] had echt een blijvende erfenis en stimuleerde het in zekere zin wat een enorm veld is vandaag: plant reproductieve biologie, ” zegt Spencer Barrett, emeritus hoogleraar ecologie en evolutionair biologie aan de Universiteit van Toronto. “Het is moeilijk om een kwestie van de meeste toptijdschriften in ecologie en evolutionaire biologie aan de orde te stellen zonder te zien dat iemand iets publiceert uit de bestuiving hiervan, of het paringsysteem daarvan, enzovoort. Je kunt dat allemaal op een bepaalde manier herleiden tot Darwin. '
"Hij was zeker een botanicus, " voegt Barrett toe. "Er is geen vraag."
De conclusies die Darwin trok uit zijn plantenwerk staan vandaag de dag grotendeels op. Barrett denkt dat deze levensduur kan worden toegeschreven aan de volledigheid van zijn experimenten en observaties. "Darwin was niet tevreden met het kijken naar één soort, " zegt Barrett. "Hij deed het gewoon steeds opnieuw, in verschillende soorten en verschillende families. Hij wilde echt een algemeen resultaat krijgen."
Darwin heeft meer jaren aan planten gewerkt dan welk ander soort organisme dan ook. Hij gebruikte plantkunde om zijn evolutietheorie te ondersteunen en richtte daarbij het veld van de reproductieve biologie van planten op. De man die erom bekend staat dat hij de wereld van de biologie tot in de kern heeft geschud, was nooit gelukkiger dan in die jaren na de Beagle- reis, weggestopt in zijn kaslaboratorium in Down House, waar hij bloemen bestudeerde.
Zoals Darwin in zijn autobiografie schreef, verwijzend naar zijn werk over de florale vormen van primula's, "denk ik niet dat iets in mijn wetenschappelijke leven mij zoveel voldoening heeft gegeven als het achterhalen van de betekenis van de structuur van deze planten."
