Waarom Feynman na 66 jaar gelijk krijgt

Er zijn mensen die urenlang gefascineerd naar Formule 1-wagens kunnen kijken. Of naar de herfstbeelden op tv. Geef mij maar 3D-visualisaties van molecules in actie. Weet je waarom? Ik zit dan te kijken naar een component van 3,5 miljard jaar oud, zeg gerust ‘een fossiel’ dat op een bepaald punt in de evolutie ontstaan is, en tot vandaag in elke cel van elk levend wezen zit. Het enzym ‘ATP-synthase’ kan je beschouwen als de energiecentrale van ons lichaam - het is dé sleutelcomponent om energie uit ons voedsel bruikbaar te maken voor de innerlijke werking van onze cellen. ATP-synthase zorgt ervoor dat ons lichaam DNA kan kopiëren, chemische conversies kan doen en dat cellen zich kunnen bewegen. Kortom: de basis van vrijwel alle processen in ons lichaam. ATP-synthase mooi visualiseren is één ding. Maar binnenkort lukt het om zulke complexe processen zelf te ontwerpen. Wie had dat ooit kunnen denken?

Misschien wel Richard Feynman. De natuurkundige sprak in 1959, tijdens zijn beroemd geworden lezing “There’s plenty of room at the bottom” over moleculaire machines die atomen zouden kunnen rangschikken zoals wij dat willen. Hij had het ook over nanomachines die ons in staat zouden stellen om chirurgen overbodig te maken, of in zijn woorden “de chirurg op te slokken". En dat bedoelde hij letterlijk: minuscule toestelletjes zouden ooit door ons lichaam zwemmen om defecte hartkleppen of falende organen ter plekke te herstellen. Het moet toen als complete sciencefiction geklonken hebben, maar dankzij de miniaturisatie van chiptechnologie komt z’n droom steeds dichterbij. Een voorbeeld zijn de nieuwste generatie ‘slimme pillen’ die samples zullen verzamelen in je darmkanaal. Of een ander voorbeeld: via implanteerbare chips slagen we er steeds beter in om zenuwbanen gericht te stimuleren om bijvoorbeeld chronische pijn of chronische ontstekingen te behandelen.

Feynmans visie was dat je steeds kleinere machines kan maken met behulp van steeds kleinere machines. Wat Feynman niet kon voorspellen - de structuur van DNA was ten slotte nog maar net bepaald – is dat we rekenkracht ook zouden gebruiken om met biologische bouwstenen – molecules - te knutselen. Laat staan dat we problemen binnen het lichaam zouden kunnen oplossen door cellen specifieke instructies mee te geven, zoals bij geavanceerde kankertherapieën. De verkleiningsoperatie van Feynman is in een fenomenale stroomversnelling geraakt.

Wat Feynman niet kon voorspellen is dat we rekenkracht zouden gebruiken om met biologische bouwstenen te knutselen. Laat staan dat we problemen binnen het lichaam zouden kunnen oplossen door cellen specifieke instructies mee te geven.

Synthetische biologie, het onderzoeksdomein voor dat geknutsel met cellen, is bijzonder hot. Deze zomer was er veel te doen over een studie die gepubliceerd werd in Nature. Door het juiste enzym aan te brengen in een E.coli-bacterie, kon plasticafval omgezet worden in de pijnstiller paracetamol. Het is slechts één illustratie: heel wat wereldproblemen zijn gebaat bij oplossingen uit de synthetische biologie. En het potentieel groeit recht evenredig met generatieve AI, een krak in ontwerpen.

We zijn dichter bij Feynmans droom dan ooit dankzij decennia van miniaturisatie én een groeiend vermogen om de biologie op atomaire schaal te ontwerpen. Hij zou ongetwijfeld onder de indruk zijn.

Deze column verscheen eerder in De Tijd.