
De Cel. Tekening Janneke de Boer, jannekedeboer.nl
De cel is een universum dat zichzelf waarneemt, een oneindig bewustzijn dat zich tijdelijk in stof heeft gehuld, dansend op het mysterie van haar eigen bestaan. Dit perspectief verbindt de biologische realiteit met de diepste spirituele inzichten, namelijk dat wij, net als elke cel, zowel de waarnemer als hetgeen wordt waargenomen zijn.
De cel is de microkosmos van leven. Je zou het ook kunnen beschouwen als het onzichtbare universum. Als we naar onszelf of naar de wereld om ons heen kijken, zien we zelden de verbijsterende realiteit, namelijk het feit dat elk levend wezen bestaat uit triljoenen minuscule, perfect georganiseerde universa, cellen genoemd. Deze biologische eenheid, vaak onzichtbaar voor het blote oog, vormt niet alleen de basis van al het leven, maar is ook een meesterwerk van evolutionaire innovatie. Elke cel is een wonder van organisatie. Want stelt u zich voor, in een ruimte kleiner dan een zandkorrel bevindt zich een complete fabriek met een genetische bibliotheek, met energetische krachtcentrales, met transportnetwerken en communicatiesystemen.
- De genetische bibliotheek is een meesterwerk van organisatie. Het bibliotheekgebouw is de celkern. De architectuur, de chromatine structuur, zijn de rekken en planken. De chromosomen zijn de boeken. Zesenveertig boeken in elke menselijke cel (23 paar). Elk chromosoom is een samengebonden boek. En de genen zijn de individuele hoofdstukken in deze boeken. De letters zijn het alfabet van leven. Bestaande uit 4 basen: A, T, C, G (Adenine, Thymine, Cytosine en Guanine). En in combinatie net zoals letters woorden vormen, vormen basen genen. Drie miljard letters in de complete menselijke bibliotheek. Histonen zijn de boekenplanken, eiwitstructuren waar DNA omheen gewonden is. Het zorgt tevens voor de organisatie, als boeken die netjes op planken zijn gerangschikt. En heeft invloed op de toegankelijkheid. Strak opgerold betekent minder toegankelijk en losjes opgerold betekent makkelijk te lezen. Het bibliotheek personeel kent gespecialiseerde transcriptie medewerkers. De foto kopieerder die als het RNA-polymerase specifieke pagina’s kopieert. Het Transfer-RNA, de bibliotheek medewerkers die aminozuren aanleveren. En dan natuurlijk nog de bibliothecarissen, de transscriptiefactoren die bepalen welke boeken mogen worden uitgeleend. Epigenetische markers, de plakbriefjes die aangeven of een boek wel/niet mag worden gelezen. In die bibliotheek zijn ook nog bijzondere afdelingen. Zoals de afdeling Handboek, ongeveer 2% van de ruimte in het gebouw, speciaal ontworpen voor coderend DNA. Genen die voor eiwitten coderen, die essentiële instructies bevatten voor bouwplannen en levensprocessen. De archieven voor niet coderend DNA, vroeger ook wel junk-DNA genoemd, beslaat 98% van de ruimte in het gebouw. Ze hebben een regulerende functie, het zijn schakelaars, ze bepalen het tempo en bieden structurele ondersteuning. Er bestaan ook nog reservedocumenten (back-up systemen). De DNA reparatie enzymen, die de boek restauratoren kunnen worden genoemd en de telomeren, de schutbladen die slijtage opvangen. De dynamische bibliotheek kent een adaptief systeem, zoals genexpressie, waarbij verschillende cellen verschillende boeken lenen. De bibliotheek past zich altijd aan aan omgevingsinvloeden. En heeft ook de erfelijkheidsstatus waarbij een complete kopie wordt doorgegeven bij celdeling. Ook kent de bibliotheek nog vele mysterieuze aspecten zoals Splicing waarbij de vraag zich voordoet hoe het mogelijk is dat dezelfde genen verschillende boeken kunnen produceren. Splicing is de moleculaire kunst van het weglaten, want wat er niet is kan even belangrijk zijn als wat er wel is. De mysterieuze vraag van de epigenetica: Hoe worden “gelezen “ voorkeuren doorgegeven? Hoe weet een epigenetisch mechanisme welke genen het moet aanpassen? En hoelang die aanpassing moet duren? En wanneer het moet worden doorgegeven? Onopgeloste vragen en zo komen we bij een hypothese van het zelfbewustzijn van de cel. Deze beschouwing probeert het mysterie te omcirkelen dat de cel niet alleen is, maar ook lijkt te weten dat ze is en dat dit misschien de diepste waarheid van het leven zelf is. Epi genetica toont dat we niet vastgeketend zijn aan ons genetische lot. We zijn actieve deelnemers in onze biologische expressie. Elke gedachte, elke maaltijd, elke ademhaling speelt mee in de totale symfonie van onze genexpressie. Dit is eigenlijk het grootste mysterie, dat we dagelijks meeschrijven aan ons eigen epigenetisch verhaal en dat verhaal weer deels doorgeven aan toekomstige generaties.
- De energetische krachtcentrales, de mitochondriën die brandstof omzetten in levenskracht. Er bestaan zo’n 1000-2500 mitochondriën per cel. Het zijn eigenlijk zelfstandige organellen met een dubbelmembraan en met een eigen kleine genoom (mtDNA), dat verschilt van het DNA uit de celkern en dat grotendeels via de moeder wordt overerft. Ze produceren 90% van uw lichaamsenergie. In één enkele seconde worden er 10 miljoen moleculen ATP per mitochondrie geproduceerd. Uit zuurstof + voedsel wordt ATP opgebouwd + water en warmte. Adenosine Trifosfaat ( ATP) is de universele energiemunt van alle levende cellen. ATP is als een oplaadbare batterij, de opgeladen vorm heet ATP (volle energie) en de ontladen vorm heet ADP (lege batterij) en de lader zijn de mitochondriën. Zonder ATP bestaat er geen spierbeweging, geen zenuwgeleiding, geen celgroei, geen onderhoud van alle lichaamsfuncties en binnen seconden zou leven onmogelijk zijn. ATP is de essentie van biologische energie in haar puurste, direct bruikbare vorm. Het is de moleculaire munt waarmee alle cellen betalen voor hun levensprocessen.
- De transportnetwerken van de cel zijn een geavanceerd logistiek systeem. Het endomembraansysteem kan worden beschouwd als de cellulaire snelwegen. We spreken van het endoplasmatischreticulum (ER), waarbij er een onderscheid wordt gemaakt tussen het ruw ER, met ribosomen voor eiwitproductie en transport. En het glad ER, voor lipide synthese en ontgifting. Hun functie is de transportroute voor nieuw gesynthetiseerde moleculen. Het Golgi-apparaat kun je beschouwen als het distributiecentrum, het ontvangt eiwitten van het ER, sorteert, bewerkt en verpakt moleculen en stuurt ze naar hun bestemming. Dit kan zijn naar de celmembraan, naar lysosomen of naar de extracellulaire ruimte. Verder spreken we nog over het cytoskelet, de combinatie van spoorwegen en snelwegen. Dit netwerk bestaat uit microfilamenten (actine), welke we provinciale weggetjes kunnen noemen. De intermediaire filamenten, de steunpilaren en de microtubuli, de snelwegen voor vrachttransport. De microtubuli zijn holle buisvormige structuren die bestaan uit eiwitketens van tubuline. Ze dienen als rails waarlangs de motoreiwitten kinesine en dyneïne moleculen (vrachtwagens), organellen en vesikels door de cel transporteren. Kinesine loopt naar de periferie van de cel en dyneïne loopt naar de celkern en beide gebruiken ATP als brandstof. Er bestaan nog gespecialiseerde transportmechanismen via membraanzakjes (vesikels) of door kernporiën of via membraantransporteiwitten. Via deze transporteiwitten lopen kanalen voor passief transport en pompen voor actief transport, waarvoor weer ATP nodig is. Verder worden er dragers onderscheiden voor een gefaciliteerde diffusie. Verder worden nog bijzondere vormen onderscheiden zoals het axonaal transport in zenuwcellen en het bulktransport voor de opname van grote deeltjes (endocytose) of uitscheiding van grote deeltjes (exocytose). Het cel transport is uiterst gereguleerd met vergelijkbare adreslabels als signaalsequenties. Kwaliteitscontrole waarbij onjuist gevouwen eiwitten worden afgebroken. Ook verkeersregelaars als de GTPasen en chaperonne eiwitten. GTPasen zijn moleculaire schakelaars die processen reguleren, chaperonnes zijn vouwassistenten die eiwitstructuur bewaken, samen zijn het essentiële spelers in de cellulaire homeostase. Zij vormen samen het ritme en de harmonie van het cellulaire leven.
- De communicatiesystemen van de cel zijn een meesterwerk van moleculair ontwerp. De cel is geen geïsoleerd eiland, maar een sociaal wezen dat constant communiceert met zijn omgeving en met zichzelf. Dit communicatienetwerk is essentieel voor overleving, groei en homeostase. Er bestaan ruwweg drie hoofdvormen van communicatie: Ten eerste het directe contact, vergeleken met de handdruk. Gap junctions, als directe verbinding tussen aangrenzende cellen. De membraaneiwit interacties, de receptor-ligand binding genoemd. De receptor-ligand binding is de interactie waarbij een molecuul (de ligand) zich specifiek bindt aan een ander molecuul (de receptor), wat een signaal binnen een cel in gang zet. De binding veroorzaakt een verandering in de vorm van de receptor, wat weer leidt tot een reactie, zoals het doorgeven van een signaal dat processen in de cel beïnvloedt, zoals cel communicatie, immuniteit en metabolisme.
Ten tweede, de lokale communicatie, het fluisteren genoemd. Paracriene signalering, hierbij werken signaalmoleculen op naburige cellen. De ander is de synaptische transmissie, waarbij neurotransmitters over de synaptische spleet actief zijn. De derde vorm is de hormonale communicatie, die als radio-uitzending kan worden omschreven. Ook wel endocriene signalering genoemd, waarbij hormonen via de bloedbaan invloed uitoefenen op doelcellen. Het is een langzamer maar wijdverspreid effect. Bij een pathologische communicatie kunnen ongecontroleerde groeisignalen ontstaan die kanker kunnen induceren. Of auto-immuunziekten waarbij er verwarring bestaat tussen zelf en niet-zelf. Diabetes door insuline-signaleringsdefecten. Of neurodegereratie door verstoorde synaptische communicatie.
- De celwand is niet slechts een harnas, het is bij nadere beschouwing een uiterst complex en dynamisch orgaan. Naast steun en bescherming, is de celwand onmisbaar voor andere vitale processen. Hij is doordringbaar voor water en opgeloste stoffen, wat een vrije doorgang mogelijk maakt voor nutriënten en signaalmoleculen. Tevens is het belangrijk om een onderscheid te maken tussen de celwand en de celmembraan. Alle cellen hebben een celmembraan, een flexibele, vette dubbellaag die de celinhoud omsluit en de uitwisseling van stoffen regelt. De celwand daarentegen is een extra, stevige laag die buiten het celmembraan ligt. Dierlijke cellen missen een celwand, wat hen hun flexibiliteit en vermogen tot beweging geeft.
Wat mij het meest fascineert is het principe van zelforganisatie. Zonder centrale regisseur coördineren miljarden cellen hun activiteiten. Elke cel weet wanneer te delen, wanneer te specialiseren en dat is misschien wel het meest indrukwekkend, wanneer te sterven voor het grotere geheel. Dit proces van apoptose toont een diepgaand evolutionair besef, want het weet soms is opoffering nodig voor groei en gezondheid.
Er bestaan treffende parallellen tussen de cel en grotere systemen. Net zoals cellen samenwerken in weefsels, vormen wij samen maatschappijen. De communicatie tussen cellen weerspiegelt onze eigen sociale netwerken. Zelfs in de ecologie zien we vergelijkbare patronen van wederzijdse afhankelijkheid. Het is een symfonie van signalen, soms een fluistering tussen buren, dan weer een schreeuw door de bloedbaan, of een intiem gesprek met zichzelf. In deze microscopische samenleving weet elk molecuul zijn plaats, elke boodschap zijn bestemming en elke cel zijn plaats in het grotere geheel.
Wat we nu weten over de biologische cel zijn de basale structuren, veel van de afzonderlijke processen en genetische basisprincipes. Maar wat grotendeels mysterieus blijft is de emergente complexiteit, want hoe ontstaat cel identiteit en weefselorganisatie uit duizenden afzonderlijke chemische reacties? De som der delen is kwalitatief duidelijk meer dan het geheel. Nieuwe eigenschappen ontstaan uit interacties. Het leven is de dans tussen de delen, maar niet de optelsom van de delen zelf. Ook de real-time coördinatie is verrassend. Want hoe coördineren cellen duizenden processen tegelijkertijd zonder een centrale regie? Het is een zelf organiserend netwerk van verbijsterende efficiëntie. Hoe past een cel zich zo snel en nauwkeurig aan aan de veranderende omstandigheden? Het geheugensysteem van cellen overstijgt ons DNA.
Een andere grote vraag blijft, hoe ontstaat bewustzijn uit deze biologische eenheden? Hoe transformeren elektrochemische signalen in neuronen tot gedachten, emoties en zelfbewustzijn?
Vanuit spiritueel filosofisch perspectief zou men kunnen zeggen dat de cel de complexiteit van het universum in het klein weerspiegelt. Er schuilt een diepe intelligentie in biologische systemen die ons begrip te boven gaat. Elke cel bevat nog talloze onontdekte principes en het is de uitnodiging van diezelfde biologische cel om zowel nederig als nieuwsgierig te blijven en doorgaan met zoeken naar de antwoorden, terwijl we het mysterie omtrent die cel blijven eren. Want hoe dieper we in de cel kijken, hoe meer we het onpeilbare van het leven zelf tegenkomen. Misschien dat we ooit zullen begrijpen hoe alle mechanismen samenkomen, maar nooit helemaal waarom. Er blijft een diepe kloof tussen de beschrijvende wetenschap en het existentiële wonder. We kunnen de moleculaire machines in kaart brengen, de krachtige rotatie van het ATP-synthase-enzym, de elegante precisie van DNA-replicatie, de onmetelijke complexiteit van een neuraal netwerk. We kunnen de blauwdruk van het leven ontcijferen. Maar de essentie, het feit dát er vanuit die samenstelling van elementen een bewustzijn, een wil, een “ zelf ” ontstaat, blijft een ondoorgrondelijk mysterie.

In elke triljardste trilling van haar wezen zingt de cel het lied van het universum, een echo van oorsprong, een stil verlangen dat richting geeft. Uit het stille hart van de cel welft een licht dat de eeuwigheid herinnert. Een herinnering zonder herkomst, een weten zonder tijd.
J.J.v.Verre.