|
| |
| |
| |
De Chemie der Levensverrichtingen.
De mensch is traag tot denken, ongeneigd tot waarnemen, vadsig tot onderzoeken. De hem ingeboren nieuwsgierigheid bevredigt hij makkelijker en liever door gelooven dan door weten. Het komt er niet eens op aan, of zijn geloof al of niet overeenstemt met heldere denkbeelden, met opvattelijke begrippen. Het liefst paait hij zich met bloote woorden, waarmede hij, zooals Kant het ergens zegt, zijn denkvermogen in slaap wiegt op de peluw van duistere voorstellingen.
Men vindt de wet van de minste inspanning (principe du moindre effort) terug in de gansche geschiedenis van het menschdom, en niet het minst in zijn zedelijke en verstandelijke. Niet begrijpend den oorsprong der wereld en zijn mechanisme, lag het den mensch voor de hand te denken aan de tusschenkomst van een of meer machtige wezens met een bewusten wil, aan een God of aan goden, met menschelijke gedaanten en menschelijke gevoelens. En het is dan ook zoo gebeurd. Niet wijs wordend uit zijn aandoeningen en gewaarwordingen, waaraan hij geen stoffelijk substraat, geen stoffelijke oorzaak en geen stoffelijke uitingen herkennen kon, heeft hij zich een mysterieuse, eveneens onstoffelijke ziel toegeschreven. Hij heeft de voorwerpen steeds zien naar omlaag vallen, en heeft dan gesproken van een zwaartekracht, zonder oorzaak op haar beurt. Bij plant en dier geschieden stofwisselingen en bewegingen, zijn ademhaling en voeding, voortplanting en erfelijkheid gade te slaan. Honderden verschijnselen, even ontzettend in hun verwikkeling als verbazend in hun doelmatigheid, treffen het oog en den geest van den waarnemer. Zoo heeft dan ook de natuurvorscher van vroegere eeuwen, in zijn onmacht om die verschijnselen te verklaren, of, wat op hetzelfde neerkomt, het verband te vatten tusschen die verschijnselen en andere, hem beter bekende, zich weten tevreden te stellen met een fei- | |
| |
tenomschrijvend woord: hij heeft gesproken van een levenskracht.
Het is altijd en overal dezelfde methode. Het is die van den Molière'schen medicus die doceert: ‘Opium dormire facit, quia est in illo potestas dormitiva’. (Opium doet slapen, omdat het een slaapverwekkend vermogen bezit).
Van Molière gesproken, ik ben geneigd te denken dat hij met zijn woordenkramer van een medicus op het tooneel te brengen, meer heeft bedoeld dan eenvoudig weg een belachelijk personage te scheppen. Ik geloof graag dat hij het gemunt had op de waanwijze geleerden van zijn tijd, op de ‘sorbonnagres imbéciles,’ zooals Montaigne en Rabelais ze uitscholden, op de ‘gekken met vierkante muts,’ zooals Bacon ze bespotte. En in dit geval zou zijn type niet minder goed geschetst zijn. Want in den geest van den Molière'schen medicus, of van de doctoren in us die hij voorstelt, was het woord potestas dormitiva een verklaring. Erger nog: geadeld door eenige tientallen van jaren gebruik zou het woord gedijen tot een concept, tot een entiteit, tot een op zichzelf bestaand, transcendant iets, ontsnappend aan alle poging tot ontleding. En was men hem of hun mettertijd komen voorstellen, hun afgetrokken begrip potestas dormitiva te vervangen door concretere opvattingen als morphine en narcotine, dan zouden zij ten hoogste eens eventjes medelijdend hebben geglimlacht. Naar hun meening zou de ‘potestas dormitiva’ daarom niet minder bestaande zijn gebleven. Het zou hun voorgekokomen zijn als bijzaak dat de dragers der potestas dormitiva nauwer waren bepaald geworden, en gewis zouden zij hebben geloochend dat met de nauwere bepaling dier dragers, de verklaring van het ‘slaapverwekkend vermogen’, trouwens voor hen een entiteit, om den minsten stap zou benaderd geworden zijn.
Aldus zijn op elk gebied der menschelijke geestesbemoeiing, zoowel buiten als binnen de godsdienstige leeren en wijsgeenge stelsels, tal van dogma's opgerezen, ontstaan uit het misbruik van een meer of minder nauwkeurig feitenomschrijvend woord, en daar nu staande, om een uitdrukking van Luc. Anspach te gebruiken, als zooveel uithangborden waarop aan 't onderzoek en aan 't vernuft wordt beteekend: hier gaat men niet voorbij, hierachter dringt men niet door. En de traditie voegt er bij: ‘Te willen ploegen en zaaien
| |
| |
op 't heilige veld achter die standpalen is het zwaarste der misdrijven en verdient de vreeselijkste der straffen.’ De bijbelsche Lucifer-legende, en haar Grieksche zuster of dochter, de Prometheus-sage, hebben geen andere beteekenis. En de apologetiekers van alle taal en kleur blijven steeds doceeren dat dogma's te willen doorgronden overeenkomt met: vervallen in de zonde van hoogmoed.
Wat al kwaad die dogma's, met hun zelfaangetogen eerbiedwaardigheid, kunnen stichten; hoe ze beletten de waarheid te zien, wanneer zij nochtans reeds straalt uit een feitenreeks die anders overtoereikend zou wezen, zal blijken uit een voorbeeld in de volgende bladzijden. Daarin wil ik in haar groote trekken, uit het bijzondere standpunt van den chemicus, de vraag behandelen: ‘Bestaat er een levenskracht?’ Zoodat de vraag nu beter zou worden: ‘Bestaat er een levenschemisme?’ Trouwens hangen alle levensverschijnselen, de psychische niet uitgezonderd, zoo nauw met malkaar samen, dat, indien het onderzoek van de quaestie der levenskracht, langs de eene zijde beschouwd, een negatief antwoord oplevert, het niet anders kan of men zal ook moeten tot ‘neen’ besluiten, wanneer men op de vraag langs een anderen kant zal willen ingaan.
* * *
Eeuwen en eeuwen lang, niet alleen wanneer metaphysiek en scholastica den overheerschenden scepter zwaaiden over elk gebied van 't menschelijke denken en gissen, maar ook nog meer dan tweehonderd jaar nadat onder Bacon's invloed de proefondervindelijke wetenschap het burgerrecht had verkregen, was de meening algemeen dat de stofverwisselingen en veranderingen in de oeconomie van dier en plant verschijnselen waren van een gansch bijzonderen aard, uitingen van een op zichzelf bestaande kracht, de levenskracht, en in dit bijzondere geval van een eigenaardig levenschemisme.
Men was er van overtuigd dat er geen verband, geen verwantschap, laat staan geen vergelijkbaarheid, noch veel minder geen identiteit kon bestaan tusschen de reacties geschiedend bij de levende wezens, zoogezegd onder den geheimzinnigen invloed van het leven, en de tallooze omzettingen die de chemici in hun laboratoriën bewerk- | |
| |
stelligden. Meer nog, de zelfstandigheden die tusschenkwamen in de samenstelling der organismen, en daarom organische zelfstandigheden worden genoemd, konden naar de meening der ouderen slechts in den schoot der levende wezens zelf, konden slechts onder den invloed van het leven ontstaan. Van minerale zelfstandigheden uitgaan, zooals de planten ze putten uit den grond of opnemen van de lucht, om ze te verwerken tot organische stoffen als vet, suiker, alkohol, enz., ging door als een onmogelijkheid. Wel kenden de chemisten van de achttiende en van het begin der negentiende eeuw tal van stoffen die zij uit planten- en dierenorganen hadden afgezonderd, gekristalliseerd en bestudeerd; wel hadden zij tal van laboratoriumsreacties leeren kennen waarbij, onder invloeden die zij in de hand hadden, het eene levensprodukt in het andere kon overgaan; aan het ontstaan van levensprodukten uit andere uitgangsmaterialiën dan levensprodukten hadden zij nooit durven denken. Ook viel het hun niet in, dat er reeds een diepe analogie bestond tusschen de in hun macht zijnde reacties, en de stofverwisselingen gebeurend bij de dieren, die toch ook geen minerale stoffen tot organische vermogen te verwerken, maar zich slechts met planten en dieren, d.i. met levensprodukten, kunnen voeden: daarvoor stond hun het woord levenschemisme in den weg. En liever deelden zij hun wetenschap in in twee deelen: de anorganische chemie of studie der mineralen en omzettingsprodukten der mineralen, en de organische, of studie der levensprodukten en derivaten van levensprodukten.
Er moesten feiten opdagen, tallen van feiten, om het, inmiddels op niets stelligs berustende geloof aan het bestaan van een ondempbaar hyaat tusschen de organische produkten en de anorganische te doen verdwijnen. Het was Wolfgang Woehler, hoogleeraar te Göttingen, die in 1828 het vuur opende, doordien hij op kunstmatige wijze, en uitgaande van minerale stoffen, een levensprodukt bekwam. Dit produkt was het ureum, de pisstof. Zooals het overigens in den aard der zaken lag, werd al heel spoedig aan Woehler's ontdekking de bewijskracht ontkend welke zij in zich hield. Men bracht er tegen in dat ureum tot dan toe slechts per abuis onder de levensprodukten gerekend was geworden. Het was geen echt levensprodukt meer, maar een produkt van de desassimilatie, een vernieti- | |
| |
gingsprodukt, en was voortaan te rangschikken onder de anorganische zelfstandigheden, waarin trouwens alle wezens na hun dood weder vergaan. Alhoewel niet totaal ongegrond, was de opwerping evenmin doorslaande. Want door Woehler's voorbeeld aangemoedigd, en geholpen door nieuwe theoretische gegevens, waarmede een reeks geleerden als Dumas, Liebig, Gerhardt, Laurent en Kekulé de wetenschap wisten te verrijken, legden zich nu honderden en duizenden chemisten op de kunstmatige nabootsing van levensprodukten toe. Chevreul vormde kunstmatige vetstoffen; Berthelot fabriceerde uit kool en water achtereenvolgens alkohol, azijnzuur en mierenzuur, en weldra bloeide de chemische synthese in vollen luister op. Heden ten dage bestaat er niet één klasse meer van organische produkten waarvan niet talrijke vertegenwoordigers kunstmatig gevormd zijn geworden. Dit geldt zoowel voor de alkoholen, zuren en esters, die in tallooze dieren- en plantendeelen worden aangetroffen, als voor de aldehyden, ketonen en terpenen, die de geurende stoffen
uitmaken, evenals voor de kleurstoffen van wieren, bloemen, vederen en bladeren; ook voor de suikers, het zetmeel en de celstof, die evengoed bij dieren als bij planten bestaan; ook voor de onafzienbare groep der dieren- en plantenalkaloïden, voor de ureïden of desassimilatieprodukten, gelijk het in den loop van 1907, dank zij de prachtige onderzoekingen van Emil Fischer, nu ook eindelijk waar is geworden met de peptonen en ten slotte ook met de eiwitstoffen die in niet een enkele levenskrachtige cel ontbreken, ja, er het kenmerk van zijn.
Ondanks dit alles spreekt men nog heden van een anorganische en van een organische scheikunde. Maar die woorden hebben niet meer denzelfden zin. Al de produkten die destijds als levensprodukten waren gecatalogeerd geworden, en dus als organische benoemd, bezitten een gemeenschappelijk element: de koolstof. En heden beteekent het woord ‘organische zelfstandigheid’ niets anders meer dan ‘koolstofhoudende verbinding.’ Nu ook betitelt men als organische chemie de chemie van de koolstof en hare derivaten, niet alleen van alle levensprodukten, maar ook van de duizenden andere, kunstmatig gevormde, die in geen levend wezen aangetroffen worden of worden kunnen.
| |
| |
De indeeling der chemie in twee groote takken is, zooals ik 't vroeger zei, behouden geworden, alhoewel niet één principieele reden die splitsing nog wettigen kan. Maar de methode, de didaktiek, vindt er haar profijt bij. De koolstofverbindingen (men telt er ten huidigen dage nagenoeg 250.000 en elk jaar komen er eenige honderden of duizenden bij) zijn talrijker bekend dan de derivaten van al de andere elementen te zamen. Zoodat de chemie der koolstof een zoo uitgebreid kapittel geworden is van de algemeene chemie, dat het noodzakelijk is geworden, het afzonderlijk te behandelen. Daarbij vertoonen de koolstofderivaten eenerzijds een zoo groote veranderlijkheid en gevoeligheid tegenover allerhande uitwerkingen en invloeden, anderzijds een zoo verregaande broosheid, een zoo uitgesproken vernietigbaarheid, dat het manipuleeren met die produkten moet geschieden in gansch andere voorwaarden dan de behandeling der meeste delfstoffelijke verbindingen. Daarom bestaan er laboratoriën voor organische chemie, gansch anders ingericht dan die voor anorganische, en heeft de verdeeling van den arbeid het ook gewild dat er thans anorganische en organische chemisten bestaan, elk bemoeid met zoo goed als afzonderlijke vakken, beschikkend over zoo goed als verschillende hulpmiddelen, en ik zou er graag bijvoegen met zoo goed als een anderen draai des geestes.
Hier rijst nu de vraag op of het wel een bloot toeval is, dat de levensprodukten juist derivaten zijn van het gemakkelijkst allerhande omzettingslustige verbindingen aangaande element, de koolstof. Toeval is dit zeker niet, maar ook is de stelling zelf er verre van af eenige absolute waarde te hebben. Er bestaan produkten onzer levensfunctiën die geen koolstof bevatten. Een voorbeeld daarvan is het chloorwaterstofzuur of zoutzuur, dat door de wanden onzer maag gestadig wordt afgescheiden. De meeste lagere organismen weten zich of wel een geraamte of wel een mantel te vormen van kiezel, alweer een koolstoflooze onoplosbare verbinding, die zij eerst in een oplosbaren vorm hebben opgenomen, en later zelf in hun organisme tot onoplosbaar materiaal omgewerkt. Het geraamte der werveldieren bestaat hoofdzakelijk uit phosphorzure kalk, ongetwijfeld langs een gelijkaardigen weg gevormd. En de schelpen der weekdieren, door hun huid afgescheiden, bestaan uit calciumcarbonaat, een produkt dat alhoe- | |
| |
wel nu eens wèl koolstof bevattende, toch door niemand als een organische verbinding zou worden beschouwd.
De zelfstandigheden, hierboven genoemd, hebhen nochtans met de meeste organische een eigenschap gemeen: zij zijn, althans in zekere stadiën van hun evolutiecyclus, aan geringe invloeden gevoelig: een kleine temperatuursverandering, een kleine wijziging in het zoutof zuurgehalte van het midden waarin zij zich bevinden, volstaan om zekere van hun voornaamste eigenschappen, b.v. hun oplosbaarheid of onoplosbaarheid, totaal te wijzigen. Daarom kunnen zij een rol spelen in de oeconomie der levende wezens, waar er natuurlijkerwijze geen spraak kan zijn van hooge temperaturen of temperatuursprongen, van krachtige reagentiën als bijtende alkaliloogen en sterke zuren in den aard van het vitriool, vermits onder deze invloeden de organismen zelf al dadelijk totaal zouden vernietigd zijn. En zoo wordt ook de vraag, die bij den eersten aanblik wel gewettigd scheen, of het alleen een bloot toeval was dat in die variëteit van gemakkelijke stofverwisselingen onder de werking van weinig energische invloeden, welke wij levensreacties noemen, nu juist verbindingen voorkomen die aan zwakke invloeden gevoelig zijn, dus voornamelijk koolstofverbindingen, (want er bevinden er zich weinig andere in 'tzelfde geval), de vraag blijkt bij verder nadenken slechts een groote naïveteit te zijn: de variabiliteit der levensprodukten wordt trouwens ook terruggevonden bij de koolstofverbindingen die niet in de levensprocessen tusschenkomen.
En toch zal de mensch die gelooft dat de wereld en het leven geschapen zijn met een vooropgestelde bedoeling, geneigd zijn de beredeneering om te keeren, en te zeggen dat de Schepper opzettelijk aan de koolstof bijzondere eigenschappen heeft verleend, een eigenaardig gemak van verbinding en omzetting heeft verstrekt, omdat hij de koolstof had uitgekozen tot de grondstof waaruit hij levende wezens had willen bouwen.
Wij hebben reeds gezien dat de spijsvertering bij mensch en dier geschiedt dank zij de tusschenkomst van een niet-koolstofhoudend bestanddeel van het maagsap, het zoutzuur. Eveneens aan anorganische stoffen werd het materiaal ontleend waaraan zooveel dieren hun rigiditeit te danken hebben. De voorkeur van den Schep- | |
| |
per voor koolstofhoudend materiaal is dus reeds onderbroken bij het verzekeren van twee der belangrijkste levensfuncties, terwijl nochtans voor het verzekeren der rigiditeit, de Schepper slechts de hand te leggen had op koolstofhoudende cellulose en koolbevattende houtstof, die hij trouwens zoo breed heeft weten aan te wenden in den bouw van boom en gewas!
Neen, er hoeft niet gedacht te worden aan finaliteit om zich rekenschap te geven van de ongemeene talrijkheid en van de labiliteit der koolstof verbindingen. De echte oorzaken liggen ons voor de hand. Zij liggen in het feit dat bepaalde eigenschappen, die door elk ander element worden gedeeld, bij de koolstof in buitengewoon gelukkige verhoudingen samen worden aangetroffen.
Een der kenmerkende eigenschappen van elk element is zijn atomiciteit of chemische waarde. Men zegt b.v. dat waterstof éenwaardig, zuurstof tweewaardig, boor driewaardig en koolstof vierwaardig zijn, en ook dat zich in bepaalde omstandigheden stikstof als vijfwaardig, zwavel als zeswaardig, chloor als zevenwaardig verhouden. Dit beteekent in leekentaal dat het atoom van de waterstof vergelijkbaar is aan een eenarmig individu, dus slechts in staat aan een enkel ander eenarmig individu (b.v. kalium) de hand te reiken om een groep te vormen; of wel dat twee éénarmige waterstofatomen met het tweearmige zuurstofatoom alweer een gesloten groep zullen vormen, waar geen plaats meer zal zijn voor nieuwe bijtreders. Het koolstofatoom is nu vierwaardig, vierarmig; en dat een vierarmige een grootere variatie van combinaties kan vormen dan een driearmige, spreekt nu van zelf. Echter is er, om combinaties van stoffelijke punten te kunnen vormen, plaats, ruimte noodig. En daarvan uitgaande zou het niet moeilijk zijn, langs descriptief-meetkundigen weg aan te toonen dat, vermits er slechts drie afmetingen bestaan, lengte, breedte en hoogte, de vierarmige atomen het maximum aanbieden van het aantal mogelijke combinaties. Vijf-, zes- of zevenarmige wezens missen plaats om evenveel schakeeringen te kunnen bewerkstelligen als de koolstof.
Die theoretische beredeneering wordt door de ondervinding bevestigd. Naast de koolstof bestaat er nog een enkel ander vierwaardig element: het silicium of de kiezel. Welnu, na de koolstof is de kiezel het element waarvan het grootste aantal verbindingen be- | |
| |
kend zijn. Men kan er zich van overtuigen met het eerste 't beste leerboek van mineralogie open te slaan: de beschrijving der silicaten neemt er meer dan de helft der bladzijden in, die de behandeling van alle andere mineralen te zamen vordert.
Een tweede eigenaardigheid van de koolstof ligt in haar verregaande electrische onverschilligheid. Elementen met een sterk uitgesproken electropositief karakter als kalium of zink, zijn niet in staat, met gekenschetste electronegatieve elementen, als chloor of broom, talrijke verbindingen te vormen. De aantrekking tusschen hun electrische ladingen is te krachtig, hun behoefte tot samentreden is te dringend om het veld open te laten tot phantasie. En weder is die regel van algemeene beteekenis: het zijn alweer de elementen met weinig uitgesproken electrisch karakter, als waterstof en zuurstof, die men het drukst terugvindt in allerhande zoo goed anorganische als organische zelfstandigheden.
De elementen verbinden zich niet alleen met andere elementen, maar ook soms met zichzelf. Er zijn van het kwikzilver, van het koper, van het ijzer, het mangaan, het nikkel en andere metalen twee reeksen van zouten bekend: de eene, waarin de metaalatomen onmiddellijk de armen reiken tot niet-metallieke, zoogenaamde metalloïdische atomen, de andere, waarin twee of meer metaalatomen eerst met malkaar atomiciteiten wisselen (d.i. den arm geven) en dan de overige vrijgebleven atomiciteiten door niet-metalen laten in beslag nemen. Welnu, die eigenschap om zich met zich zelf te verbinden, is bij niet één element zoo sterk uitgesproken als bij de koolstof. Men kent organische verbindingen waar zich, als paternosterbollen, dertig en veertig koolstofatomen naast malkaar rangschikken, de overige, vrijgebleven atomiciteiten nu latende innemen, of wel door andere elementen dan koolstof, of wel ook door nieuwe koolstofatomen, of door reeksen, groepen van koolstoofatomen.
Eindelijk is koolstof een element dat niet te traag en ook niet al te gemakkelijk verbrandt. Ik zal er later op te wijzen hebben dat het arbeidsvermogen bij de dieren, hun spierkracht, denkvermogen en warmtegraad, zijn oorsprong neemt in een enkele oorreactie: de verbranding of oxydatie der koolstof.
De bovenstaande ontwikkelingen toonen aan dat er zich bij de
| |
| |
koolstof bepaalde eigenschappen op een buitengewoon gelukkige wijze samen voordoen, opdat de koolstof een groot getal verbindingen kunne vormen, zich op hun beurt gemakkelijk tot nieuwe wijzigingen leenend. Met al die ontwikkelingen kan ook de finalistische hypothese vrede hebben. Zij kan echter niet meer vereenigd worden met het feit, dat Friedel en Ladenburg, van organische stoffen uitgaande, zelfstandigheden hebben gevormd van hetzelfde type, maar waarin een of meer koolstofatomen door kiezel (silicium) waren vervangen geworden, en dat deze stoffen met de overeenstemmige koolverbindingen in al hun eigenschappen zoo goed als volkomen analoog waren.
De slotsom van al hetgeen vóórgaat zal dus zijn dat er geen essentieel verschil bestaat tusschen de samenstellende bestanddeelen der levende wezens en de derivaten der mineralen; dat de overgang van de eene groep tot de andere mogelijk en zelfs gemakkelijk is, en dat er verder geen buitennormale oorzaken op te zoeken zijn van de eenigszins bijzondere eigenschappen der produktengroep waartoe de bestanddeelen der levende wezens behooren.
Dat alles is overigens reeds duidelijk, klaar, onomstootelijk aangetoond en bewezen sinds nagenoeg een dertigtal jaren. Maar omtrent de daarop volgende vraag: ‘hoe geschieden de stofverwisselingen bij de levende wezens; gebruikt de natuur daar al of niet andere hulpmiddelen dan die waarover de chemisten beschikken of ooit beschikken zullen; is er hier al of niet sprake van de tusschenkomst van een op zich zelf bestaande levenskracht of levenschemisme, in den grond verschillend van het gewone chemisme’, bleef de discussie open.
De aanhangers der vitalistische zienswijze, de kleinzoons van degenen die gezegd hadden dat men nooit uit minerale stoffen organische zou kunnen maken, hielden nu de volgende redeneering: Wat baat het dat Berthelot aethyleen en water op 1400o heeft gestookt, en aldus alcohol bekomen? Wat leert ons die proef over 't ontstaan van alcohol bij de gisting der suikerhoudende vochten? Wat helpt het ons vooruit dat men, met eiwit uren lang op 100o met zoutzuur te stoken, peptones bekomt? Waar is de vergelijkbaarheid tusschen dien overgang en het verschijnsel der spijsvertering, dat in onze maag op
| |
| |
37 graad geschiedt? Of dat men, met rietsuiker of zetmeel met verdunde zuren te verwarmen, vruchtsuiker vormt, welke betrouwbare aanduidingen kan ons dat verstrekken over het ontstaan van diezelfde suiker in peer en druif? Soms gelukt men er in, laboratoriumsreacties te bewerkstelligen leidend A tot B, en dus eenigermate vergelijkbaar bij levensreacties waar ook A tot B wordt omgezet. Maar het middel is nooit hetzelfde. De weg, voerend van A tot B in den kolf van den chemicus, loopt ver buiten den weg welken de levende natuur inslaat.’
Vóór vijftien jaar kon die redeneering verdedigd en volgehouden worden. Heden ten dage zou men dat niet meer te goeder trouw kunnen doen.
Beschouwen wij inderdaad een der gewichtigste en eigenaardigste aller levensreacties: de rechtstreeksche opname der stikstof uit de lucht, zooals de peulvruchten het nagenoeg alleen vermogen. Bij aandachtig onderzoek is er gebleken dat de peulvruchten zelf niet in staat waren de luchtstikstof te benuttigen. Het werk wordt voor hen gedaan door koloniën van mikroben, woekerend aan hun wortelgezwellen. De bijzondere, praktisch aan de peulvruchten toegeschreven eigenschap komt dus neer op een mikrobenwerking, d.i. op een gisting, of, om de zaken nog ietwat breeder op te vatten, op een reactie of op een reeks reacties, zich voltrekkend in den schoot van individueele cellen. Het beschouwde verschijnsel is aldus van dezelfde orde als de productie van giften in ons lichaam door mikroben van besmettelijke ziekten die zich met onze levensvochten voeden, als de verwerking van bloed tot melk in de epitheliaalcellen der melkklieren onzer zoogdieren, als de reiniging, de ontgiftiging van ons bloed door onze lever- en niercellen, als de omzetting van moutsuiker tot alcohol en koolzuur in de cellen der biergist.
Sprekende over deze laatste reactie zei Liebig dat het gistdiertje een wezen was, dat zich met suiker voedde, koolzuur uitademde en... alcohol afscheidde. Hij deed echter daarmee niets anders dan feiten omschrijven, en stilzwijgend de meening schetsen, zoo niet uitdrukken, dat hetgeen er nu eigenlijk in de gistdieren zelf gebeurde aan 't chemisch onderzoek ontoegankelijk was, en tot het geheimzinnige domein der levenskracht behoorde. Het bleek echter mettertijd dat niet
| |
| |
alle suikers door het ‘gistdierje’ konden verteerd en verwerkt worden, maar alleen de suikers die eerst in vruchtsuiker of glucose konden overgaan. En er werd eenigen tijd later bevonden dat men, met de geperste gist door middel van gewone oplossingsmiddelen te behandelen, een vocht bekwam, dat nu zelf in staat was, bepaalde suikers tot vruchtsuiker om te zetten. De vaste stof, bekomen met dat vocht voorzichtig te verdampen, kreeg den naam van invertine of invertase. Voor korte jaren nu wist prof. Buchner uit de gistcellen een tweede aftreksel te bekomen, ditmaal in staat, in de gewone omstandigheden eener laboratoriumsproef, de vruchtsuiker in alcohol en koolzuur om te zetten, net als de biergist zelf. Dit aftreksel, of ten minste het vaste bestanddeel van dit aftreksel, draagt den naam van alcoholase. Het wordt nu dus duidelijk dat de chemische rol van het gistdiertje in de gisting van het bier ten slotte neerkomt op de tusschenkomst van twee oplosbare bestanddeelen, door dat ‘gistdiertje’ aangebracht: van de invertine, die de moutsuiker tot glucose omzet, en van de alcoholase, die de glucose of vruchtsuiker in koolzuur en spiritus splitst. Die invertine en die alcoholase mogen dus beschouwd worden en worden ook betiteld als oplosbare fermenten.
Er zijn nu echter nog meer extrakten, nu eens van eigenlijke gistcellen, en dan weer van dierlijke of plantaardige cellenweefsels of organen met een bijzondere chemische zending, bekend, en, wegens hun vergelijkbaarheid met de voorgaande, worden zij ook oplosbare fermenten genoemd, of, wat hetzelfde beteekent, zymasen of enzymen, naar het Grieksche woord zymos, dat gist beteekent. Verdere voorbeelden van enzymen zijn o.a. de diastase, die bij de kieming der zaadplanten het zetmeel in suiker verandert, de amylase, die in de knollen van aardappel en topinambour oplosbare suikers tot zetmeel omwerkt, en de pepsine onzer maag, die, met eene kleine hoeveelheid zoutzuur vermengd, een succédané van ons maagsap vormt, en met wier hulp men ook in glazen bokalen en bij menschenlichaamstemperatuur, kunstmatige spijsverteringen kan gadeslaan, gansch gelijk verloopend als de normale.
Om dus meer te willen weten over de chemie der levensverrichtingen, was het voortaan noodzakelijk en tevens voldoende, de twee volgende vragen op te lossen: wat zijn enzymen, en hoe
| |
| |
komen zij in de levensreacties tusschen? Aan het verder ingaan op die vragen stonden in den eerste buitengewone hinderpalen in den weg. Alle pogingen om enzymen te bekomen in een betrouwbaren toestand van reinheid sprongen beurtelings af. Zoodat zelfs hun identificatie dikwijls ontzaglijke moeilijkheden opleverde. Het was een tijdperkje van verademing voor de vitalisten, die nu geloofden dat het proefondervindelijk onderzoek zijn laatste woord had gezegd, en inmiddels volhielden dat, met den zetel der levenskracht of levenskrachten terug te voeren op de enzymen, de experimentators aan de theorie der levenskracht niet het minste kwaad hadden gedaan, vermits de enzymen zelf nu de eigenaardige produkten waren van het levenschemisme.
Ongelukkiglijk voor hen had middelerwijl de algemeene chemie nieuwe veroveringen gedaan, en nieuwe instrumenten gefatsoend, waarmede het mogelijk zou wezen dieper in de studie der enzymenreacties het onderzoek te brengen, zonder te moeten wachten op het oogenblik dat de afzondering van reine, gekristalliseerde enzymen een praktische mogelijkheid zou geworden zijn. De chemische statiek en dynamiek, d.i. de wetenschap der chemische evenwichten en der chemische omzettingssnelheden, was ontstaan. Met nu de snelheden te meten waarmede b.v. rietsuiker zich omzet tot glucose onder den invloed der invertase, of eiwit zich tot peptone verandert in tegenwoordigheid van pepsine en zoutzuur (d.i. van het maagsap), stelde men vast dat die reacties in haar gang volkomen verliepen naar dezelfde mathematische wetten als b.v. de omzetting alweder van suiker tot glucose en van eiwit tot peptone onder den invloed ditmaal van verdunde mineraalzuren bij kooktemperatuur. Die wetten zijn de zoogenaamde wetten der katalyse. Pepsine en diastase zijn, zoo goed als zoutzuur, katalysators, d.w.z. produkten die, zonder schijnbaar deel te nemen aan een reactie, en zonder door hun massa tusschen te komen, de snelheid van een reactie verhoogen (of neerdrukken).
Katalytische reacties zijn er bij de vleet bekend. De omzetting van rietsuiker tot vruchtsuiker of glucose is er een eerste voorbeeld van. Laat men bij kamertemperatuur een oplossing van rietsuiker in gedestilleerd water aan zichzelf over, dan zijn er maanden aanraking
| |
| |
tusschen de suiker en het water noodig om de vorming van uiterst kleine hoeveelheden glucose te kunnen waarnemen. De reactiesnelheid is dus zeer gering. Laat men integendeel de suikeroplossing koken, dan is de omzetting reeds na een paar dagen nawijsbaar. Laat men nu eindelijk in de waterige oplossing eenige druppels zoutzuur of zwavelzuur vallen, dan geschiedt de reactie onmiddellijk, en zóó snel, dat zij na een half uur als praktisch ten einde geloopen mag beschouwd worden. Men zal praktisch zeggen dat alle rietsuiker in invertsuiker is veranderd. Dit is echter niet absoluut waar. Er blijft steeds een geringe hoeveelheid onveranderde rietsuiker in oplossing, en ook na jarenlang koken zal die uiterst geringe hoeveelheid rietsuiker niet tot nul gebracht zijn: het systeem: suiker, water, zuur, neigt tot een eindtoestand waar zeer veel glucose en zeer weinig rietsuiker zich, zooals 't heet, in evenwicht bevinden met malkaar. Na de inwerking vindt men het zoutzuur zoo goed als onveranderd terug. Men zou kunnen een kunstgreep aanwenden om dit zoutzuur uit het mengsel af te zonderen, en het weer op een nieuwe suikeroplossing nagenoeg met dezelfde vlijt zijn omzettingswerk zien herbeginnen. Men zou echter, met die proef een genoegzaam aantal keeren te herbeginnen, vinden dat de werkkracht van het zoutzuur mettertijd verzwakt, dat, zooals 't heet, de katalysator langzamerhand vermoeid wordt.
Een ander voorbeeld van katalysche werking is de synthese van Friedel en Craft. Deze methode is in de organische chemie van zoo vruchtbare toepassing, dat prof. Baeyer er van gezegd heeft, dat zij aan het sprookje der tooverroede herinnert. Willen organische stoffen met zekere reagentiëngroepen in geen verbinding treden, of althans pas op een nawijsbare manier, dan roept de chemicus de katalytische werking in van aluminiumchloried. Pas is het eerste korreltje van den katalysator in de vloeistof gevallen, of men ziet een reactie ontstaan, vaak zoodanig heftig dat men bijzondere voorzorgen moet nemen om ze in toom te houden; en wanneer eindelijk alles weer kalm wordt, ziet men dat zich nieuwe lichamen hebben gevormd, terwijl het aluminiumchloried onveranderd is gebleven.
Ik ontleen een derde voorbeeld van katalytische werking aan het dagelijksch leven. Sedert eenige jaren verkoopt men een bijzon- | |
| |
dere soort gasbekken, die van zelf ontvlammen wanneer men hun kraan openzet. Men verkoopt ook kleine metalen voorwerpen, die, boven een gewonen gasbek gehouden, dezen automatisch doen in brand schieten. Beschouwt men die voorwerpen van nabij, dan ziet men dat zij samengesteld zijn uit een paar platinadraden, waaraan een klein bolletje platinamoor (d.i. uiterst fijn verdeeld platina) is bevestigd. Terwijl lucht en gas zich bij gewone temperatuur niet in noemenswaardige verhouding verbinden, daar in gewone omstandigheden hun verbinding, d.i. de verbranding van het gas in de lucht slechts geschiedt wanneer men door middel van een vlammend voorwerp de temperatuur van het gas eenige honderden graden hooger heeft gebracht, vangt de verbinding van gas met lucht in tegenwoordigheid van platinamoor bij kamertemperatuur reeds aan. De verbinding ontwikkelt genoeg warmte om in enkele seconden het bolletje platina en de daaraan bevestigde draden gloeiend heet te maken, zoodat dan de gasbek in vlam schiet. Dat bolletje platinamoor heeft als katalysator dienst gedaan, en is na zijn dienst onveranderd.
Het is dezelfde katalytische werking van platina die toegepast wordt in de nieuwere zwavelzuurfabrieken, waar een mengsel van zwavelig gas en lucht, dat zich anders nagenoeg niet verbindt, zich zoo goed als quantitatief tot zwavelzuur omzet, wanneer men het over met platina doordrongen steenen leidt.
Er zijn echter ook katalysators die bepaalde reacties weten te beletten. Zoo b.v. wordt de omzetting van terpentijnolie tot kunstmatige kamfer of pineenchlorhydraat onder den invloed van chloorwaterstofgas praktisch onmogelijk, zoodra de geringste sporen water aanwezig zijn.
Nu is de studie der katalytische reacties die buiten de levende wezens geschieden ver genoeg gedreven, opdat haar betreffend een reeks regels kunnen opgemaakt worden, die even goed op de enzymenreacties toegepast kunnen worden. Zulke regels zijn o.a. de volgende
1o Katalysators vermogen enkel reacties te bespoedigen (of te stremmen). Zij zijn niet in staat reacties te bewerkstelligen die zonder haar tusschenkomst volstrekt onbestaande zouden zijn. Zoo ook zijn alle omzettingen van levensprodukten onder den invloed van zymases, ook bij afwezigheid dier zymases vast te stellen, al was 't maar ook in infinitesimale mate.
| |
| |
2o Zeer kleine hoeveelheden van een katalysator vermogen groote hoeveelheden reactieprodukten om te zetten. Toch is de gang der katalyse afhankelijk van de hoeveelheid des katalysators, en bevindt zich deze na een zekeren tijd van inwerking, zoo goed als in een staat van vermoeidheid, waarvan hij mettertijd bekomt. Evenzoo is de gemakkelijkheid of ongemakkelijkheid onzer spijsvertering afhankelijk van den rijkdom van ons maagsap aan zoutzuur en aan pepsine. Evenzoo gevoelen wij best aan ons zelf dat de katalysators die b.v. de chemische reacties in onze hersenen bewerken, na een bepaalden tijd moede worden, en zich later weder opknappen.
3o Voor den gang van elke katalystische reactie bestaat er een optima-temperatuur, beneden of boven dewelke de verschijnselen minder vlot en vlug gaan. Die regel doet dadelijk denken aan de waarnemingen van Frank, die een optima-temperatuur vaststelde voor den lentegroei van plantendeelen, of van Claus, die een gelijkaardig maximum terugvond, als hij de ontwikkeling van kikvorscheieren gadesloeg. Eveneens kon hier gewezen worden op gelijkaardige resultaten bij echte enzymwerkingen, zooals de omzetting van zekere glucosiden onder den invloed van emulsine, b.v. die der amygdaline bij zoete amandelen.
4o Alle katalytische reacties zijn onvolkomene reacties. Zij houden stil bij een bepaalden evenwichtstoestand. Op dezelfde wijze hebben O'Sullivan en Tompson bevonden dat de ontdubbeling van een in de bladeren van den wilg aangetroffen glucosied, de salicine, onder den invloed van een in vele zaden en planten aangetroffen enzym, de emulsine, tot saligenine en glucose, bij 26o ophield, wanneer 83 % der salicine ontbonden waren geweest; maar dat ook de reactie herbegon wanneer men het evenwicht van het stelsel stoorde, b.v. wanneer men door een kunstgreep (hier de uitschudding met aether) de gevormde saligenine verwijderde.
5o Een verschil van enkele graden of gradendeelen der reactietemperatuur kan niet alleen de snelheid eener katalytische reactie aanzienlijk beïnvloeden, maar ook den aard der reactieprodukten. Het is dan ook overbekend dat b.v. de afscheidingsprodukten van koudbloedige werveldieren, als schildpad en slang, zeer verschillend zijn van die der zoo goed vleesch als planten etende zoogdieren; dat
| |
| |
men uit dezelfde bierwort en met hetzelfde gist gansch andere produkten zal bekomen indien men de gisting bij 6-8o (Duitsche methode) of wel bij 17-19o (Engelsche methode) laat plaats grijpen. En wat al storingen een kleine stijging der lichaamstemperatuur bij den mensch kunnen teweegbrengen, hebben wij allen ondervonden wanneer de koorts ons op het lijf heeft gezeten.
Het ware mogelijk de vergelijking nog in verdere bijzonderheden door te drijven. Echter zal hetgeen hier reeds in 't midden is gebracht volstaan, om helder te doen uitschijnen dat de levensreacties over 't algemeen katalytische reacties zijn. Dan blijft er nog een laatste vraag op te lossen: van welken aard zijn nu eigenlijk die katalysators?
Wegens de onmogelijkheid waarin men zich bevond, die katalysators in gekristalliseerden vorm af te zonderen, te reinigen en te bestudeeren, dacht men voor korte jaren dat het antwoord op die lastige vraag nog lang zou uitgebleven zijn. Dit is echter het geval niet geweest, want ditmaal heeft het toeval verbazend veel geholpen.
Iedereen weet wat men verstaat door organotherapie. Het is de methode, naar dewelke men de storingen van bepaalde organen geneest, met aan de kranken organen toe te dienen of aftreksels van dezelfde organen, ontleend aan zekere dieren. Zoo geeft men aan vrouwen in de keerjaren ovarine of öophorine, d.i. praeparaten van de eierstokken der vaarzen; zoo ook, omdat de menschelijke schildklier een bloedzuiverende zending vervult, dient men aan zekere huidzieken thyroïdine toe, uit dierenschildklieren getrokken; zoo nog beval Brown Sequard aan, aan de grijsaards een illusie van jeugd terug te geven, met hun spermine in te spuiten, getrokken uit de teelballen der steenrat. De beredeneering was de volgende: vermits men niet kan met zekerheid de enzymen afzonderen, waaraan bepaalde organen hun functie danken, is het voorzichtiger, doelmatiger en beter, onze zieken die organen zelf te laten verbruiken, of extrakten van die organen. Een jaar of zes geleden gebeurde het echter, dat de Japansche scheikundige Takamine, terwijl hij trachtte een uittreksel te bekomen van de nierkapsel, met welk extrakt hij meende wijzigingen van den bloedvatendruk te bewerkstelligen, uit dat nierkapselextrakt een gekristalliseerd produkt bekwam, dat ook
| |
| |
de bloedvatendrukking kan beïnvloeden. Zijn nieuw produkt kreeg den naam van adrenaline. Het duurde echter niet lang, of de adrenaline was bestudeerd geworden door een reeks chemisten, die haar chemischen bouw hadden weten klaar te leggen, en dan ook al spoedig het middel hadden gevonden om die adrenaline kunstmatig te verkrijgen uit steenkoolteerprodukten. Rond hetzelfde tijdperk werd ook nagewezen dat, indien de biergistcellen twee zymases bevatten, elk met een bijzondere zending, er in bepaalde levercellen niet minder dan vijftien, en denkelijk nog meer enzymen tegelijk aanwezig waren, die elk een bijzondere stofomzetting vermochten te bewerken. Alweder werden er in den loop der laatste jaren een goed half dozijn van die katalysators in gekristalliseerden toestand afgezonderd, en kort daarop synthetisch in de laboratoriën gevormd. Zoodat het nu zonneklaar bewezen is, dat er zich in de oeconomie der levende wezens reacties voordoen, volkomen analoog met b.v. de aluminiumchloriedreactie, waarvan ik hooger sprak.
Enzymen in gekristalliseerden toestand, dus met een bepaalde chemische individualiteit, zijn echter slechts uitzonderingen. De meeste zijn niet in gekristalliseerden toestand te bekomen, en zullen het ook nooit zijn. Wij hebben daar thans zekerheid over, en hebben tevens een denkbeeld kunnen krijgen over den aard van hun tusschenkomst. Hoe men tot dat resultaat is gekomen, is wel 't vertellen waard.
Het is algemeen bekend dat het vleesch van zekere kampernoeliën blauw of violet of zwart wordt, zoogauw deze kampernoeliën gekwetst of afgesneden worden. Even goed is het in de morgenlanden geweten, dat zekere boomsappen achtereenvolgens rood en zwart worden, om de zoogenaamde Chineesche en Japansche lakken te vormen. Die kleuromslagen zijn van chemischen aard, zij berusten op een inwerking der dampkringszuurstof. Worden nu echter, onmiddellijk na het afrukken der kampernoeliën of het uittappen der boomsappen, deze op een betrekkelijk hooge temperatuur (b.v. 95 graad) gebracht, dan geschieden die kleur- en gedaanteveranderingen niet meer. Zoodat het voor de hand ligt, te onderstellen dat de werking der dampkringszuurstof geschiedde met medehulp van een katalysator, die, evenals de enzymen, bij 95o zou gedood geweest zijn en wiens rol daarin zou hebben bestaan, dat hij vermocht zuurstof aan de lucht te onttrekken
| |
| |
om die op de hem omgevende stoffen vast te zetten, - aldus een oxydeerend katalysator. En inderdaad is het voldoende geweest die kampernoeliën en die lakken te behandelen met oplossingsmiddelen als chloroform of glycerine, om vloeistoffen te bekomen met een buitengewone oxydeerende werkzaamheid. Men heeft hun eerst den naam gegeven van laccases, omdat de eerste uit de Japansche lakken getrokken waren. Nu gebruikt men meer algemeen de breedere benaming van oxydases. En met die oplossingen heeft men niet alleen oxydaties bewerkstelligd, die men bij levende wezens had gadegeslagen, maar ook gelijkaardige reacties teweeggebracht in vrij breeder domein. Prof. Em. Bourquelot heeft namelijk vastgesteld dat alle zelfstandigheden behoorende tot de onafzienbare groep der phenolen, door kampernoeliën-oxydases kunnen aangegrepen worden. Mettertijd zijn nu ook in tallooze andere planten en plantenprodukten oxydases, nu eens krachtig en dan eens zwakjes werkzaam, opgespoord geworden. Ik noem hier alleen maar de tragantgom, den ajuin en de klaver.
Wanneer men nu die oxydase-oplossingen verder heeft onderzocht, dan is een bijzonderheid al ras in 't oog gesprongen. Bij de verdamping der oplossingen en de verassching van het residu, vond men telkens in de asch ongemeen aanzienlijke hoeveelheden terug van een element dat goed bekend is: het mangaan, den nauwen verwante van het ijzer. En alweer lag het op den weg, zich af te vragen of er geen rechtstreeksch verband bestond tusschen het mangaangehalte van zekere oxydases en hun chemische activiteit. Kort daarop vond de Fransche scheikundige M. Bertrand in de luzerne een mangaanarme en weinig werkzame oxydase, wier activiteit hij in groote mate kon doen stijgen met er een kleine hoeveelheid mangaanzout bij te voegen; omgekeerd wist hij zeer actieve laccases nagenoeg lam te maken, met hun op kunstmatige wijze mangaan te onttrekken. Bijna terzelfdertijd deed de Japansche landbouwkundige Nagaoka uitschijnen dat er een rechtstreeksch verband bestond tusschen de opbrengst der rijstvelden en het mangaangehalte van den grond. Een kleine toevoeging van mangaan (nagenoeg 25 klg per hectare) bracht eene vermeerdering teweeg van meer dan 30 % van den oogst; grootere hoeveelheden hielpen niets meer; nog grootere eindelijk werkten schadelijk.
Maar welke zou wel de rol wezen, gespeeld door het man- | |
| |
gaan in die oxydases? Zou zich daar het mangaan bevinden in een bijzonderen toestand, of zouden reeds de gewone, dagelijks gehanteerde en kristalliseerende mangaanzouten de dragers zijn van een bepaald oxydatievermogen?
Het proefondervindelijk onderzoek kon dadelijk die laatste vraag oplossen, en het was Bertrand die zich met dat onderzoek belastte. Wetende dat een bepaalde organische stof die goed aan de fotografen bekend is, het hydrochinoon, het vermogen bezit aan den dampkring geringe hoeveelheden zuurstof te onttrekken, bracht hij in hydrochinoonoplossingen oplossingen van mangaanzouten, en mat de hoeveelheden zuurstof die door die gewijzigde hydrochinoonoplossingen in bepaalde tijdruimten werden opgenomen. Zoo kon hij vaststellen dat in tegenwoordigheid van gelijk welk mangaanzout de zuurstofabsorbtie veel grooter was dan met zuivere hydrochinoonoplossingen, maar ook dat die toenamen zeer veel verschilden naar gelang men het eene of het andere zout gebruikte. Zoo b.v. kon men met mangaan-sylvinaat of gluconaat achtmaal meer zuurstof op het hydrochinoon vastzetten dan met chloried of nitraat. Het werd aldus klaar, dat naast den specifieken invloed van het mangaan, andere omstandigheden in het verschijnsel zich lieten gelden, en het kwam er nu op aan, die omstandigheden nader te zoeken.
De kennis der eigenschappen der mangaanverbindingen moest tot de oplossing van het hier opgeworpen vraagstuk leiden. Het zal dan ook hier de plaats wezen een en ander over die eigenschappen uiteen te zetten.
Iedereen weet dat de verbinding van een metaal met zuurstof een oxied heet, en dat de verbinding van een oxied met water den naam draagt van hydraat. Ook dat wanneer een oxied of een hydraat met een zuur samentreden, er een zout ontstaat. Even goed is het bekend dat een enkel metaal verschillende oxydes kan vormen, d.i. zich met de zuurstof in verscheidene verhoudingen verbinden. Van mangaan namelijk zijn een tiental oxydes en evenveel hydraten beschreven geworden, waaronder iedereen reeds het zuurstofarme mangaanoxydule, het zuurstofrijkere mangaanoxied en het nog zuurstofrijkere mangaanperoxied althans bij hun naam wel zal kennen. Ook zal elke lezer reeds hebben hooren spreken van mangano- en mangani- | |
| |
zouten (sels manganeux en sels manganiques), zijnde de verbindingen van oxydule of van oxied met allerhande zuren. Er bestaan aldus verscheidene reeksen mangaanzouten, omdat er verscheidene zoutvormende oxyden en hydraten, omdat er, zooals 't heet, verscheidene mangaanbases zijn. Indien nu de mangaanoxydes onoplosbare solides zijn, zijn integendeel hun hydraten slijmig-vlokkige stoffen, die uit de oplossingen der mangaanzouten neergeslagen worden wanneer men deze met kali of natron behandelt. Deze hydraten leveren nu nog deze eigenaardigheid op, dat de zuurstofarme gretig, uit de lucht of elders, zuurstof opnemen om zich in zuurstofrijkere om te zetten, en ook omgekeerd, dat de zuurstofrijkere zeer gemakkelijk aan tal van zuurstofarme stoffen (als b.v. het hydrochinoon van daareven) een deel van hun zuurstof afgeven en zich aldus tot zuurstofarmere hydraten heromzetten. Kortom dus, is mangaan een dier metalen die verscheidene, gemakkelijk in malkaar overgankelijke zuurstofverbindingen bezitten, waarvan zich nu ook verscheidene zoutenreeksen laten afleiden. Hetzelfde geldt voor andere metalen dan mangaan, als n.l. ijzer, nikkel, kobalt, chroom, ten deele
ook zilver, kwikzilver en koper.
Met de zouten der vier eerste metalen en ten deele met die der drie volgende, hebben de mangaanzouten nog een andere eigenschap gemeen. Indien ik vroeger zei dat de oxydes zich gretig (d.i. met wamteontwikkeling) met zouten tot zuren verbonden, terwijl tevens water daarbij ontstond, aldus naar de vergelijking
oxied (hydraat) + zuur = zout + water,
ondergaan echter ook de verdunde oplossingen der mangaan- en aanverwante zouten, onder den invloed van het water, een gedeeltelijke splitsing (daarom hydrolytische splitsing of korter hydrolyse genaamd) in hun samenstellende hydraat en zuur. Wij kunnen die splitsing voorstellen door het omgekeerde schema:
zout + water = oxied (hydraat) + zuur,
of ook nog, om de geheele waarheid in een enkele vergelijking samen te vatten, zullen wij kunnen schrijven:
oxied (hydraat) + zuur ⇄ zout + water,
hetgeen beteekenen zal dat volgens de omstandigheden, zuur en
| |
| |
oxied tot zout samentreden, of integendeel het zout in zuur en oxied uiteenvallen kan.
Van die omstandigheden is er ons reeds eene bekend: de verdunning bevoordeeligt de hydrolyse. Er komt echter nog een tweede factor in het spel, namelijk de aard van het zuur. Het spreekt immers van zelf dat een sterk zuur zoo gemakkelijk zijn oxied niet zal loslaten als een zwak, en zoo komt het dan ook dat bij gelijken rijkdom aan mangaan, de oplossing van het gluconaat of het sylvinaat (afstammende van de zeer zwakke glucoon- of sylvienzuren) zevenof achtmaal meer zal gehydrolyseerd zijn dan die van het chloried of het nitraat, die door de zeer sterke zout- en salpeterzuren worden gevormd.
Die hydrolytische splitsing der zouten heeft in zich iets weinig geloofbaars, iets paradoxaals, en kan er wel behoefte aan hebben, door een eenvoudige proefneming in een heller daglicht te worden gesteld. Dit is nu ook gemakkelijk te doen. Brengen wij b.v. een oplossing van ijzerchloried in een doordringbaar vat, hetzij een verkensblaas of een glazen cylinder met perkamentbodem, en plaatsen wij dat vat in een ander, dat met zuiver water is voorzien, dan zal het niet lang duren of wij zullen dat buitenste water zien zuur worden, terwijl natuurlijk ook de in het binnenvat geplaatste vloeistof armer aan chloorwaterstofzuur zal zijn. Laat men dat verschijnsel lang genoeg voortgaan, dan is zelfs ten slotte uit het binnenvat alle zuur verdwenen, en men bekomt een bruine vloeistof, die in de artsenijkunde gebruikt wordt, en den naam draagt van gedialyseerd ijzer. Men begrijpt wat er gebeurt: het water dringt, diffundeert door de blaas of den perkamentwand tot in de zoutoplossing, ontbindt daar, hydrolyseert de ferrichloriedvloeistof, en keert dan terug in het buitenvat, geladen met chloorwaterstofzuur, dat door den wand meetrekt. Het ijzerhydraat, integendeel, al is het ook in oplossing, kan door den wand niet heen, wegens een eigenschap dat het met de lijmoplossingen gemeen heeft, en waarom het ijzerhydraat dan ook een kolloïed genoemd wordt: men moet namelijk weten dat de in water oplosbare stoffen ingedeeld worden in twee groepen, n.l. de kolloïden, die niet door organische wanden diffundeeren, en de kristalloïden, die het wel doen. En om den naam van gedialyseerd ijzer, dien ik zooeven ge- | |
| |
bruikte, te wettigen, mag hier nog bijgevoegd worden dat de bewerking van daareven, waarbij kolloïden van kristalloïden gescheiden worden, den naam heeft gekregen van dialyse.
Hier staan wij alweer van twee nieuwe en tegenstrijdige feiten, die verdere verklaring behoeven. Wij moeten ons afvragen hoe het komt dat ijzerhydraat, in normale omstandigheden een bruine neerslag, hier een klare oplossing vormt, en ook waarom dat opgeloste hydraat nu door geen organische wanden heen kan. In dien vorm voorgesteld, brengt de vraag als van zelf haar antwoord mede: die geheimzinnige oplossingen zijn geen echte oplossingen meer, al zijn zij ook volkomen helder, al gaan zij door de dichtste filters, en al laat de sterkste mikroskoop er niet het minste deeltje vaste stof in ontwaren. Stelt men inderdaad een vat met dialyseerd ijzer in een donkere plaats en laat men er een lichtstraal door schieten, dan zal de doorgang van dien straal in de vloeistof niet onzichtbaar zijn, zooals dit gebeuren zou had het vat eenvoudig weg water of een, desnoods gekleurde, zout- of zuuroplossing bevat. De doorgang van het licht zal te herkennen zijn aan een schemering, vergelijkbaar bij hetgeen men ziet als een zonnestraal in een zolder dringt. En aldus ligt het voor de hand, te vermoeden, dat evenals die zonnestraal in den zolder het bestaan had leeren kennen van stofdeeltjes in de lucht, die nog met den mikroskoop niet konden ontdekt worden, wellicht ook de lichtstraal in de kolloïdale ijzeroplossing wel zou kunnen een aanwijzing zijn voor het bestaan, in die oplossing, van materieele deeltjes, zoodanig klein dat zij zouden vallen buiten het bereik der machtigste vergrootglazen. De uitvinding van den ultramikroskoop heeft dit vermoeden doen bewaarheiden. Met dat instrument onderzocht, blijkt nu de kolloïdaaloplossing niet meer homogeen te zijn. Men ziet er uiterst kleine klompjes ijzerhydraat in zwemmen, bezield met een onophoudende wriemelbeweging, Browniaansche beweging genaamd. Brengt men echter de temperatuur van de kolloïdaaloplossing tot op een bepaalde hoogte (hier het kookpunt), of voegt men er bepaalde stoffen (n.l. electrolyten)
aan toe, dan houden de Browniaansche bewegingen op, de klompjes bollen zich samen, en in plaats van een kolloïdale oplossing heeft men voortaan te doen met een onoplosbaar bezinksel.
| |
| |
Komen wij nu terug op het door Bertrand vastgestelde, gemeten en veranderlijk bevonden vermogen der mangaanzoutoplossingen, op hydrochinoon en andere stoffen de dampkringszuurstof te fixeeren, welk vermogen wij voortaan hun oxydeerend of oxydatievermogen zullen noemen. Wij hebben in de vorige bladzijden genoeg proefondervindelijke gegevens bijeengebracht om ons thans aan een verklaring te wagen: Al die mangaanzouten waren ten deele gehydrolyseerd; in al die oplossingen was een kleine hoeveelheid kolloïdaal mangaanoxydulhydraat voorhanden, d.i. alweer oxydule in een staat van uiterste verdeeling, of, zoo men wil, enorme reactieoppervlakte. Wij weten dat mangaanoxydulhydraat gemakkelijk uit de dampkringslucht zuurstof opneemt om zuurstofrijkere hydraten te vormen, en dit zal in ons geval, wegens den grooten staat van verdeeldheid van het oxydule, ongemeen spoedig kunnen geschieden. Even spoedig zullen nu ook die fijnverdeelde oxied- en peroxiedhydraten hun zuurstof aan het hydrochinoon of ander zuurstofzuchtige, reduceerende stoffen afnemen, waarna het proces weder hernemen zal. Het oxydatievermogen der mangaanzoutoplossingen is aldus een gevolg van hun gehalte aan kolloïdaal mangaanoxydule, van hun hydrolyse, en de zouten der zwakke zuren zijn betere oxydanten dan die der sterkere, omdat de eerste dieper gehydrolyseerd zijn.
De proef op de som zou gemaakt zijn, indien het mogelijk ware de hand te leggen op een mangaanpraeparaat, dat een overgang zou vormen tusschen de vlokkig uitgevallene mangaanoxydes en de ten uiterste verdeelde kolloïdale oxydes, en dan ook waar te nemen dat die overgangstoestand in de physische verdeeling tevens een overgangstoestand zou wezen wat het oxydeerend vermogen aangaat. Dit is ook wèl het geval geweest. Trillat is er mede begonnen, door middel van natron mangaanoxydule uit zijn zouten neer te slaan, en te meten hoeveel zuurstof die neerslagen op gallenzuur konden fixeeren. Nadat hij die cijfers had bepaald, heeft hij hetzelfde natron laten werken op mangaanzoutoplossingen, waarbij hij op voorhand stoffen had gevoegd als gelatine of eiwit, welke toevoeging moest voor gevolg hebben, dat het oxydule ditmaal niet in grove vlokken, maar integendeel reeds betrekkelijk fijn verdeeld moest uitvallen. En hij bevond dan ook inderdaad dat het oxydatievermogen dezer nieuwe
| |
| |
neerslagen zeer werkelijk dat der vorige overtrof. Verder kon hij ook vaststellen dat het toevoegen van overtollige hoeveelheden mangaanzout hun werking belemmerde, en eindelijk dat bepaalde stoffen als arseniek hun oxydatievermogen totaal konden vernielen. Deze waarnemingen zullen ons terstond te pas komen.
Inmiddels zijn wij reeds voorloopig berechtigd te zeggen dat het oxydatievermogen der mangaanzoutoplossingen in rechtstreeksche verhouding staat met hun gehalte aan kolloïdaal mangaanoxied of oxydule. Wanneer wij nu daarbij weten dat de hydrolyse van een zout des te dieper gaat naarmate zijn oplossing meer verdund is, dan zal het ons niet meer kunnen verwonderen dat de natuurlijke oxydases met hun gering mangaangehalte werkzamer zijn dan geconcentreerde oplossingen. Wij kunnen echter ook makkelijk voorzeggen dat die verdunning niet buiten bepaalde grenzen mag gaan. In welke mate zulks waar is, is gebleken uit de vroeger opgegeven proeven van Bertrand, die de werkzaamheid van een mangaanarme luzerneoxydase door mangaantoevoeging kon verhoogen, en die van een laccase door mangaanonttrekking integendeel kon doen verminderen. Eveneens kunnen wij nu begrijpen waarom in Nagaoka's proeven de bemesting der rijstvelden met weinig mangaan goede, met meer mangaan geen betere en met nog meer mangaan eindelijk weer slechtere resultaten gaf. Eindelijk wordt ons nog door Trillat's proef helder dat de vergiftiging van een plant door arseniek neerkomt op een eenvoudig chemisch verschijnsel, waarbij het leven niets te stellen heeft.
Het chemische wezen en de rol der mangaanoxydases is ons nu duidelijk geworden. Wij weten echter, dat er niet alleen mangaan-oxydases bestaan. De roode kleurstof van ons bloed of hoemoglobine, die de draagster is der zuurstof bij onze ademhalingen en afscheidingen, is een ijzeroxydase. Reeds wezen wij genoeg op de verwantschap tusschen de mangaan- en de ijzerhydraten. Deze laatsten hebben nog een nieuwe eigenaardige eigenschap: hun werkingen worden in zeer groote mate beïnvloed door het licht. En als wij dan weten dat de groene kleurstof der bladeren van al de gewassen die rondom ons leven, het zoogenaamde chlorophyl, een ijzerhoudende kolloïdale verbinding is, zal het niemand meer verwonderen te vernemen dat de
| |
| |
groene plantendeelen een gansch andere levenswijze aannemen bij donkeren nacht dan bij heldere zon!
Er bestaan ook nikkeloxydases en koperoxydases. Er komt meer dan waarschijnlijk een koperoxydase tusschen in de physiologie van rogge en tarwe. Maar de opgegeven voorbeelden kunnen volstaan voor de bewijsvoering welke ik bedoel.
In de oeconomie der levende wezens spelen de oxydases een overwegende rol. De voeding der dieren, of juister gezegd de verarbeiding van het voedsel tot de finale uitademings- en afscheidings-produkten, is niets anders dan een geleidelijk oxydatieproces, en het is bij die oxydatie dat de energie wordt ontwikkeld, die ons lichaam warm houdt, ons spier- en denkkracht verleent. Bij de planten zijn de oxydaties minder heftig. Ook hebben de planten niet zooals de dieren een eigenaardige temperatuur, maar moeten de hunne op die hunner omgeving regelen. De schaarschheid der osydatieverschijnselen in hun organisme maakt ze daarbij zóó arm aan energie, dat sommige hunner gewichtigste levensreacties, als b.v. bij de groene planten de opname van koolzuur uit de lucht, en de energieopslurpende verwerking van dat koolzuur tot organische zelfstandigheden, slechts mogelijk is, wanneer hun uit de buitenwereld nieuwe energie wordt aangebracht, ditmaal onder den vorm van licht. En de lentezon doet ook niet anders dan onder den vorm van warmte den energievoorraad verrijken onzer gewassen, zonder dewelke zij niet eens zouden in staat zijn, hun knoppen te doen ontluiken.
Dat er evenwel in het levenschemisme andere reacties voorkomen dan oxydaties, behoeft geen betoog. Reeds gewaagden wij van de mikroben die aan de wortelgezwellen der peulvruchten woekeren, en die in staat zijn de luchtstikstof op te nemen en tot assimileerbare stikstofverbindingen te verwerken. Wanneer men nu eenerzijds bedenkt, dat alle stikstofverbindingen, om te kunnen door de planten opgenomen worden, tot salpeterzuur of salpeterigzuur moeten zijn omschapen, en als men zich anderzijds herinnert dat het eenvoudige leiden van lucht (d.i. zuurstof en stikstof) in water waarin calcium-carbonaat gesuspendeerd is, tot het ontstaan van sporen salpeterigzuur en salpeterzuur aanleiding geeft, als men eindelijk bedenkt dat in de asch der peulvruchtenwortels er een ongemeen
| |
| |
groote hoeveelheid kalk wordt aangetroffen, dan zal het ook wel voor de hand liggen te onderstellen dat er een verband moet gevonden worden tusschen de eigenschappen van de koolzure kalk, en die van de celvochten der bedoelde microben. Zoo groot is de zekerheid dat aldaar een salpeterzuurvormend ferment in 't spel is, dat men reeds dat ferment, al is het nog niet afgezonderd of nagewezen, gedoopt heeft met den naam van nitrase (naar nitron = salpeter).
En zoo verder. Gautier heeft b.v. aangetoond dat het normale fungeeren van de menschelijke schildklier noodzakelijk verbonden is aan de tegenwoordigheid, in het menschelijk lichaam, van ongeveer 0,17 milligram arsenik. Zonder die arsenik geen schildklierfuncties, en zonder die schildklierfuncties geen gezondheid.
Maar veel reacties in het levend organisme zijn water-opnamen en water-afgaven: zoo is de spijsvertering, zoo de ophooping van reservemateriaal in lever en zaadlobben, zoo de wederbenuttiging der reservestoffen in de kiemende zaden. Elders zullen het zuurstof-afgaven, reducties zijn, elders weer splitsingen. Welnu, wij kennen even goed hydratasen als deshydratasen, evengoed reductases als splitsfermenten, en over al die klassen zou in meerdere of mindere mate kunnen herhaald worden wat ik heb uitgelegd over de oxydases.
Staan wij echter nog een oogenblik bij de splitsfermenten stil. Voorbeelden dier splitsfermenten zijn het bloedrood of hoemoglobine en het plantengroen of chlorophyl, twee ijzeroxydases die met veel andere oxydeerende reagentiën de eigenschap gemeen hebben, het waterstofsuperoxied (eau oxygénée) in water en zuurstof te ontbinden. Deze ontbinding van waterstofsuperoxied wordt echter ook bewerkt door fijnverdeeld platina.
Toen Schoenbein in 1875 deze omzettingsreactie bestudeerde, werd hij reeds getroffen door haar vergelijkbaarheid bij de gistingen, en noemde ze ‘das Urbild aller Gärungen’. Sindsdien voerde Bredig zijn zoogenaamde verstuivingsmethode in voor het vormen van kolloïdaaloplossingen, en nl. voor die van platina: dompelt men in zuiver water twee platinaplaatjes, met electrische geleiders verbonden, en laat men van 't eene plaatje naar 't andere electrische vonken slaan, dan wordt de geheele vloeistof door medegerukt, zoogezegd verstoven platina, zwart. Filtreert men ze nu echter, dan bekomt men
| |
| |
een helder vocht, dat na maanden rusten niet meer bezinkt, en toch nog uiterst geringe hoeveelheden platina bevat: nagenoeg 1/300.000 milligram per kubiek centimeter. Echter is deze vloeistof nog zeer aktief en splitst het waterstofsuperoxied scherp en snel. Men heeft die inwerking langs alle zijden bestudeerd en daarbij nu die nieuwe treffende waarneming gedaan, dat kolloïdaal platina zich door kleine hoeveelheden blauwzuur (acide prussique), joodcyaan en andere stoffen kon laten vergiftigen; dat het onder dien invloed uren lang zoo goed als werkeloos, dood kan blijven; maar ook, even goed als een levend organisme met zijn fermenten, die vergiftiging kon te boven komen. Was echter de dosis te zwaar, dan is het voor beiden de stilstand, de dood, met al haar gevolgen.
Er is nog meer. De wijze waarop zich de kolloïdale platinaoplossing gedraagt, is niet altijd dezelfde. Zij hangt niet alleen af van haar ouderdom, maar van geheel haar voorgeschiedenis. Hier echter onthoud ik mij van ontwikkelingen, om niet verdacht te worden wetenschappelijke feitenbeschrijving in phantasie te doen ontaarden.
Menig lezer zal wellicht geneigd zijn te zeggen, dat er ternauwernood een diepergaand parallelisme denkbaar is tusschen de reacties van het leven en de kunstmatige omzettingen der laboratoriën. Dit is echter niet zoo. De vergelijkbaarheid gaat nog verder, zooals wij zullen zien aan verschijnselen, bij de planten zoo goed als onbekend, maar die integendeel in de physiologie der dieren eene gewichtige rol spelen. Ik bedoel de pulseerende reacties, zooals b.v. deze die de spieren van het hart beheerschen en er regelmatig samentrekkingen en dan loslatingen in teweegbrengen.
Desaangaande zal zich menigeen herinneren, hoe, zelfs in de leekenwereld, een tiental jaren geleden gerucht werd gemaakt rondom zekere onderzoekingen van J. Loeb. Deze had opgemerkt dat, terwijl b.v. eenige minuten nadat men een kikvorsch of een schildpad het hoofd van den romp heeft gesneden, hun hart blijft stilstaan, dit hart integendeel eenige uren lang kon blijven kloppen, indien hij het onmiddellijk uit de borstholte nam, en op een glazen plaatje aan zichzelf overliet. De stilstand van het kikvorschenhart was dus vervroegd doordien het in verband bleef met de rest van het lichaam. En de verklaring van het verschijnsel was gemakkelijk om raden: zoolang het
| |
| |
hart klopte bleef de gansche bloedsomloop in gang. Het hartebloed werd door het lichaam voortgestuwd, en laadde er zich weder met giftige elementen. Door nieren en lever voorbijtrekkend, vond het deze niet meer in functie, omdat de zenuwen, die nieren en lever regelen, van de centrale hersenmassa afgesneden waren, en het bloed kwam eindelijk in het hart terug, geladen met giften die de werking der pulseerende hartenzymen verhinderden. De stilstand, de dood van het hart was dus het gevolg van een vergiftiging.
En Loeb maakte de proef op de som. In plaats van brutaalweg harten uit te snijden en op zijn werktafel neer te leggen, nam hij nu bijzondere voorzorgen om ze uit te nemen en te bewaren in goede voorwaarden van smetteloosheid. En nu kon hij vaststellen dat die harten, onttrokken aan den invloed van allerlei mikroben die er op zouden kunnen woekeren en er giften in afscheiden, nu weken lang bleven kloppen. Het was dus een tweede maal bewezen dat harte-stilstand, d.i. dood, neerkomt op vergiftiging. En men zou er, zonder kans zich te vergissen, kunnen bijvoegen, dat indien de uitgesneden, aseptisch bewaarde schilpaddenharten na vier weken stilstonden, de oorzaak er van voortaan lag in de vermoeienis der pulseerende katalysators. Immers wordt in 't normaal organisme het hart zelf ook gevoed, worden de vermoeide enzymes verwijderd, en telkens weer versche bijgevormd.
Loeb heeft met die uitgesneden harten nog een reeks andere proefnemingen gedaan, die later het uitgangspunt zijn geworden van zuiver chemische opsporingen. Het is bekend dat bij de samentrekking en de loslating van een spier twee effekten worden teweeggebracht: eerstens een dynamisch of krachteffekt, meetbaar b.v. door de bewegingen van een over een katrol vastgemaakt gewicht, en tweedens een electrisch effekt, klimmingen en dalingen van electrische spanningen, waarvan de waarde eveneens kan gemeten worden. De wijzigingen dier effekten bij een herhaaldelijk zich samentrekkende en loslatende spier kunnen graphisch worden voorgesteld door lijnen, vergelijkbaar bij de temperatuur- of koortskurven welke wij allen door artsen aan het bed onzer kranken hebben zien opmaken. Die kurven, wanneer zij warmteveranderingen voorstellen, heeten, zooals bekend, thermodiagrammen. Moeten zij electrische of dynamische voorgangen ver- | |
| |
aanschouwelijken, dan heeten zij dynamo- en electrodiagrammen. Meer speciaal toegepast op die bijzondere spier die het hart is, heeten zij dynamo- en electrocardiagrammen. Loeb heeft dergelijke kurven getrokken wanneer hij de doenswijze zijner kikvorschen- en schildpaddenharten naging, eerst gedompeld in zuiver water, en daarna in allerlei vloeistoffen, onder wier invloed bedoelde kurven zich alweer wijzigden. Het zijn deze kurven die ons zullen te pas komen, en wel bij het bestudeeren eener chemische reactie van organisch-katalytischen aard. Het geldt alweer de ontbinding van waterstofsuperoxied, maar ditmaal onder den invloed van kwikzilver.
Deze reactie is bijzonder eigenaardig in haar afloop. Zoodra men waterstofsuperoxied over kwikzilver giet, ziet men aan de beroeringsoppervlakte zuurstofbellen ontstaan. Maar die zuurstofafscheiding is aanvankelijk slechts gering. Zij neemt echter gaandeweg toe, tot zij een maximum van heftigheid heeft bereikt. Dan daalt de snelheid der reactie, tot er een oogenblik komt van volslagen stilstand. Eenigen tijd later grijpt het verschijnsel weer plaats met telkens dezelfde klimmingen en dalingen.
Er zijn nu ook gedurende de verscheidene phases der reactie verschillen gade te slaan van electrische spanning tusschen het kwikzilver en het waterstofsuperoxied, en deze spanningsverschillen kunnen op electrodiagrammen voorgesteld worden. Eveneens zal een dynamogram op te maken zijn met de in de tijdeenheid afgegevene zuurstofvolumine, daar het afgeven dier zuurstof een inspanning gevergd heeft, om de dampkringsdrukking te kunnen overwinnen. Op die wijze hebben Bredig en von Berneck voor het stelsel: kwikzilver- waterstofsuperoxied dynamo- en electrodiagrammen opgemaakt, die treffend geleken op de dynamo- en electrocardiagrammen van Loeb's harten. Nog meer, wanneer zij in hun waterstofsuperoxied de vochten mengden welke Loeb op zijn harten had beproefd, dan ondergingen alweder hun kurven dezelfde wijzigingen als die van Loeb!
De vastgestelde reactie van kwik op waterstofsuperoxied geeft ons thans ook een verklaring van het tot hiertoe zonderling blijkende splitsvermogen van de platinavloeistof. Voortaan zullen wij mogen zeggen: evenals een groote druppel kwikzilver, een eindige oppervlakte vertoonend, een duidelijke werking uitoefent op waterstofsu- | |
| |
peroxied, zoo ook oefenen eindige oppervlakten van het hem aanverwant platinametaal een werking op datzelfde waterstofsuperoxied uit. Echter is die werking, vastgesteld bij platinaplaat of -draad zoo gering, dat zij slechts bij enorme massa's en na langen tijd zou merkbaar wezen. Fijn verdeeld platina-zwart, of nog fijner verdeeld platinamoor, met hun reeds zeer groote oppervlakten, katalyseeren reeds merkelijk, waar platinadraad het niet doen zou, zooals wij het gezien hebben bij het opsteken van den gasbek. Verstoven platina eindelijk, met zijn enorme oppervlakte, is ook enorm actief in vergelijking met de macrometalen. Maar alweer zijn er, in de wijze van zijn van verstoven platina, in werkelijkheid geen nieuwe eigenschappen ingetreden. Enkel zijn er sluimerende, latente eigenschappen van het metaal zooals wij het hanteeren, zijn vergiftiging inbegrepen, geëxalteerd geworden. En daarvan bezitten wij prachtige bewijzen.
Wij kennen allen de gewaarwordingen van moeheid, van opgewondenheid, van loomheid, van geprikkeldheid, van verlamdheid. En wij zijn geneigd te denken dat zij wel eigenaardigheden moeten zijn van de levende wezens, ten hoogste van de fermenten die onze levensreacties beheerschen, waaruit dan onze levenskracht, ons arbeidsvermogen, onze energie geboren worden. Dit is echter niet waar: de metalen zelf kennen die gewaarwordingen, zoo heeft het experiment ons geleerd. En ziehier hoe:
Wanneer men een blad papier zachtjes vouwt of krookt, heeft het de eerste maal een tendens om zijn vorigen vorm weer aan te nemen. Herhaalt men echter een aantal malen de poging, of doet men ze van eerst af aan zeer krachtig, dan ziet het van lieverlede van allen weerstand af. Het wordt dociel, moede. Men zou tot dezelfde resultaten komen, moest men bladen ijzer of zilver of platina willen behandelen. Het is mij natuurlijk niet te doen, te wijzen op de oppervlakkige vergelijkbaarheid tusschen de vermoeienis van een spier en die van een tinnen plaat. Maar met Bose hebben wij geleerd die vermoeienis te meten. Stelt men bij voorbeeld de twee uiteinden van een uitgesneden kikvorschenspier met een electrischen krijsloop in verband, waaraan een zeer gevoelige galvanometer is verbonden, en prikkelt men die spier met er op juist afgemeten tijdsafstanden steeds van uit dezelfde hoogte hetzelfde gewicht op te laten vallen, dan zal men
| |
| |
aan de bewegingen der galvanometernaald zien dat de eerste prikkelingen door groote electrische reacties zullen beantwoord worden, maar dat weldra de reacties in heftigheid zullen verminderen om op een bepaald oogenblik tot nul te dalen. Dan is de spier, zooals 't heet, getetaniseerd, maar knapt zich na eenigen tijd weder op. Het zal alreeds menigeen verwonderen dat men dezelfde verschijnselen van prikkelbaarheid zal kunnen waarnemen als men in den krijsloop, in plaats van een spier, b.v. een stuk peen of bloemkool brengt. Nog meer zeker zal het verbazen dat alweer hetzelfde plaats grijpt, als men die plantendeelen vervangt door metalen als platina of tin, ja, dat het plastisch lam worden van een metalen plaat overeenstemt met zijn gemis aan ‘electrische reactie’. Maar de gelijkenis gaat veel verder. Met chloroform kan men even goed een radijs of een stuk tin verdooven, als wel een spier. Met cyaankalium, sublimaat of zurkelzuur kan men ze dooden, d.i. voor goed ongevoelig maken. Met verdunde sodaoplossing zal men evengoed een platinadraad ophitsen als een stuk dierenweefsel. Eindelijk weten wij dat een aantal geneesmiddelen bij zwakke dosissen ophitsen, en bij zwaardere dosissen vergiftigen: gansch hetzelfde heeft Bose waargenomen bij de werking van etskali of tin op plantenweefsels.
Wanneer men ons zal komen vragen: ‘waarom worden èn tin, èn vorschenspier èn bloemkool door blauwzuur vergiftigd, waarom is chloroform verdoovend, waarom doet morphine slapen, en wat weet gij eigenlijk meer over het slaapwekkend vermogen der morphine dan het “potestas dormitiva” van Molière,’ - dan moet ons antwoord het volgende zijn:
Wij weten daar nog niet alles over. Maar nadat wij morphine hebben leeren afzonderen, hebben wij ook gepoogd haar chemischen bouw te doorgronden, zooals trouwens die van alle andere alcaloïden. Die arbeid is nog niet gansch afgesloten, maar toch al heel ver gevorderd. En hij heeft ons reeds voldoende geleerd dat analogieën van physiologische werkingen overeenstemmen met analogieën van chemische structuur. Volledige regelen van algemeene toepasselijkheid zijn nog niet opgemaakt, maar wat wij wel met zekerheid weten, is dat de werking van geneesmiddelen en giften op dier en plant verbonden zijn aan gegevens, niet meer en niet minder mysterieus
| |
| |
dan de dagelijks klaarder wordende oorzaak der schakeeringen en nuances onzer ontelbare kunstmatige anilinekleuren. En indien men ons komt opwerpen dat die nuances en kleuren op hun beurt overeenstemmen met subjectieve indrukken van levende wezens, dan kunnen wij gerust antwoorden dat kleuren en nuances niet alleen gemeten worden in 't menschelijk oog, maar dat ze ontbonden worden door het glazen prisma, in strepen en lijnen van het zonnespectrum, waaraan cijfers en grootten zijn gehecht, geheel en al onafhankelijk van het menschelijke goedachten.
De oorzaak der werking van geneesmiddelen en giften is ons nog meestal duister. Maar het gaat den bioloog niet meer aan, ze te willen opzoeken. Het behoort voortaan tot de taak van den physicochemicus klaar te leggen waarom b.v. digitaline de pulseeringen van het hart regelt, en dit problema behoort voortaan tot dezelfde orde als dit andere: waarom geschiedt de oxydatie van naphtaline tot phtaalzuur eerst goed in 't bijzijn van een druppeltje kwikzilver?
Maar wij spraken over katalyse. Ik wees er nog niet op dat in het geval der kolloïdale metalen (want benevens kolloïdaal platina bestaan een reeks andere verstovene metaaloplossingen, die zelfs reeds in de therapie ingang hebben gevonden) niet alleen de groote oppervlakte van invloed is, maar ook de capillaire en oppervlaktespanningen, d.i. aan de groote drukking of spanning waaraan de vloeistoffen zijn onderworpen wanneer zij door uiterst fijne kanalen gaan, of in infinitesimaal dunne lagen aan de oppervlakte der vaste lichamen worden teruggehouden.
Dit is echter niet alleen waar voor de metalen; capillariteit beïnvloedt zooveel chemische verschijnselen waar wij vroeger nooit aan haar dachten. Arseniekwaterstof, verwarmd in een effen glazen buis, zet zich oneindig traag om, in vergelijking bij hetgeen geschiedt wanneer men in dezelfde temperatuursvoorwaarden, hetzelfde gas leidt door buizen met ruige binnenwanden. Chemische reacties tusschen vloeistoffen, die niet of slechts zeer moeilijk verloopen wanneer men die vloeistoffen onder malkaar vermengt, zooals b.v. de werking van zwavelzuur op phenol, gaan integendeel snel en vlot wanneer men er zand van den Rijn, zoogenaamde kiezelgoer in mengelt, dit zijn geraamten van diatomeeën, waarin zeer fijne buisjes voorkomen, en zich dus
| |
| |
groote oppervlakte-spanningen en capillaire spanningen kunnen voordoen. Ook zeer fijne klei kan maanden en jaren in water opgezweept blijven, kan dan vloeistoffen vormen gelijkend aan de kolloïdale oplossingen, waar de kleine stofdeeltjes bezield zijn met Browniaansche bewegingen, waar de opgeloste klei, bij een minimale massa, maximale, enorme oppervlakten, oppervlakte-spanningen en capillaire spanningen vertoont. Fijne opgezweepte klei is reeds een werkzaam en tevens gevoelig katalysator in de volste beteekenis van het woord. Die fijne klei bevond zich reeds gesuspendeerd in de wateren der zeeën van het praecambrische tijdvak der geschiedenis onzer aarde, aldus vóór het verschijnen van het leven aan de aardoppervlakte. En het is zoo goed als onbetwijfelbaar dat die klei een zeer voorname rol heeft gespeeld in het ontstaan van hetgeen wij het leven noemen, hetzij nu dat, zooals Solyay het gelooft, het speciale chemisme, zoogezegd aan het leven eigen, ouder zou zijn dan de levensvormen zelve, of hetzij dan ook dat zich onder den invloed van concentratieverschillen, eerst physische cellen, concentratiecellen of schuimcellen hebben gevormd, waar aan dan de kleideeltjes de noodige chemische activiteit hebben verleend. Het zou mij echter te ver buiten mijn onderwerp leiden, de vraag van den levensoorsprong hier te willen aanraken.
Evenzoo zal ik mij berechtigd achten, verscheidene belangrijke levensfuncties, als b.v. de bevruchting, stilzwijgend voorbij te gaan, hoe belangwekkend de resultaten van het onderzoek dezer functies ook mogen wezen. De tot hiertoe opgegeven feiten en aangehaalde onderzoekingen zullen reeds talrijk genoeg zijn, om de stellingen te staven waarmede ik deze studie besluit:
Er bestaat geen principieel verschil tusschen de bestanddeelen der levende en der niet levende wezens; er bestaat geen hoofdzakelijk onderscheid tusschen de chemische voorgangen in de levende en in de doode natuur. De biochemische verschijnselen zijn door den band meer bepaald van kolloïdaal-katalytischen aard, maar ook geschieden ontzaglijk veel anorganische reacties door het toedoen van katalysators in 't algemeen, en van kolloïden in het bijzonder. De gapende kloof die men destijds tusschen beide rijken had willen zien, bestaat in de werkelijkeid niet, is een geestesprodukt van diegenen die liever
| |
| |
hun inbeelding volgden, dan hun waarnemingsvermogen en hun experimenteelen aanleg te benuttigen. Op vele plaatsen is die kloof reeds ten voile gedempt. Breede wegen en frischgezonde lanen leiden van 't eene gebied naar het andere, en het oogenblik is nabij waar de grond zoo overvloedig zal aangevoerd zijn, dat er zelfs niemand meer nog aan denken zal, hoe blinde aanstellerij daar eens een zwarten kuil tusschen had kunnen graven.
Antwerpen, Februari 1908.
Dr AEg. Terlinck.
|
|
Gedeeltelijk auteursrechtelijk beschermd