Nanowetenschapper Cees Dekker is een aimabele en flamboyante man ­die veel jonger oogt dan de 62 jaar die hij is – modieuze bril, psychedelisch overhemd, innemende lach – maar geen man die tijd verspilt. Hij neemt de tijd, maar niet meer dan nodig. Vragen die hij minder interessant vindt, wuift hij weg of hij gaat er razendsnel met een standaard antwoord doorheen; vragen waar hij wél door geboeid is, onderbreekt hij soms halverwege om enthousiast alvast te beginnen met vertellen. Alsof de tijd hem op de hielen zit en hij niet kan wachten me te laten delen in al dat moois wat zich afspeelt in en buiten zijn lab.

De Delftse biofysicus – al jaren een van de meest geciteerde wetenschappers van Nederland – neemt zijn verantwoordelijkheid om bij te dragen aan het uitleggen en populariseren van zijn werk op de grens van fysica en biologie dan ook uiterst serieus en duikt regelmatig op in de media; als het niet is om te praten over zijn werk dan wel over de relatie tussen wetenschap en zijn christelijk geloof. Daarnaast vond hij tijd om diverse boeken te schrijven, bijna veertigduizend tweets te versturen en leiding te geven aan een succesvolle onderzoeksgroep aan de Technische Universiteit Delft. ‘Het voelt niet als werk’, zegt hij daarover. ‘Ik ben gewoon ontzettend nieuwsgierig.’

‘Je moet niet alleen willen werken aan de vragen van morgen, maar ook aan de vragen van óvermorgen’

Zullen we eerst eens terugkijken, naar het moment dat je eind jaren negentig besloot je blik van supergeleiding en nanobuisjes te verleggen naar de biologie?

‘Ja, ik snap dat mensen daar toen verbaasd naar keken. Maar ergens eind jaren negentig was ik op mijn veertigste hoogleraar moleculaire elektronica en moest ik constateren dat het wat saai was geworden, ik leerde niet veel meer bij. Het veld ging meer de toepassingenkant op, hoe je die nanobuisjes kon integreren in elektronische circuits. Hartstikke tof, maar daar lag mijn interesse niet echt. Ik wilde pionieren en had het gevoel dat dat niet meer kon, want de interessantste fundamentele inzichten waren al gedaan. Maar vanuit mijn vakgebied waren wel veel spannende nieuwe tools ontwikkeld om te meten aan individuele moleculen. Ik besloot dat ik dat wilde gaan toepassen op de biologie, om daar met een fysische blik naar te gaan kijken.’

Was dat niet een geweldig risico voor je carrière als wetenschapper?

[Lachend] ‘Het was absoluut een geweldig risico! Ik realiseerde me toen al heel goed dat het mis zou kunnen gaan en dat ik veel minder succesvol zou kunnen worden, maar ik had daar gewoon lak aan. Nieuwsgierigheid is altijd mijn sterkste drijfveer geweest. En gelukkig kwam het allemaal goed.’

Ik kan me nauwelijks voorstellen hoe ik als geneticus mezelf fundamentele fysica eigen zou moeten maken, laat staan als je mee wilt doen met de top. Hoe pakte jij dat aan?

‘Het is simpelweg een kwestie geweest van een boek over celbiologie pakken en beginnen met lezen. Ik kwam uit een wereld van ultrahoog-vacuüm, cryostaten en kwantumverschijnselen, en nu ging ik aan de slag bij kamertemperatuur met moleculaire-biologiekitjes. Het was een geweldig interessante tijd, waarin ik veel steun kreeg vanuit de TU Delft, waar ik toen hoogleraar was, en verschillende samenwerkingen heb opgestart met moleculair biologen. Dat hielp enorm om te leren.’

Hoe lang duurde het voordat je jezelf als biofysicus ging beschouwen?

‘In eerste instantie keken we met een fysische blik naar biologische systemen en handelden we vanuit de tools die we kenden. Het duurde een paar jaar voordat we meer gingen werken vanuit de grote biologische vraagstukken. Ik ben dat toen nanobiologie gaan noemen, die naam bestond toen nog niet. Microbiologie bestaat ook pas een eeuw, sinds we micro-organismen serieuzer gingen bestuderen. Ik vond nanobiologie een toepasselijke term, want alle moleculairbiologisch relevante interacties vinden plaats op nanoschaal: een eiwit is een paar nanometer groot, DNA is 2 nm dik.’ 

‘Ik ervaar volstrekt niet dat er een conflict zou bestaan tussen geloof en wetenschap’

Je onderzoeksportfolio is heel divers, maar er zit wel een rode lijn in…

[Lachend] ‘O ja? Daar ben ik dan wel benieuwd naar!’

Bijna alles wat je doet draait om de mechanistische eigenschappen van eiwitten en DNA. 

‘Ja, dat klopt wel. Ik zoek bottom-up naar fysisch begrip van biologische systemen. Ik denk dat je op dit moment drie onderzoekslijnen kunt onderscheiden in mijn groep. De eerste betreft chromosoomstructuur: hoe krijg je een meterslang DNA-polymeer opgevouwen en georganiseerd in zo’n microscopisch kleine cel? We hebben visualisatietechnieken ontwikkeld waarmee we kunnen bestuderen hoe bijvoorbeeld SMC-eiwitten lusjes leggen in DNA (video op Youtube) om zo chromosomen op te bouwen. Hier blijkt ook onze fysische achtergrond. We noemen dit project ook wel de ‘genome-in-a-box’, een analogie van de ‘particle-in-a-box’ uit de fysica. Het betekent eenvoudig gezegd dat je een chromosoom ontdoet van alles wat eraan zit, in een doosje stopt, er dan één voor één een element aan toevoegt – bijvoorbeeld zo’n SMC-complex, helicases of topo-isomerases – en dan kijkt wat er gebeurt.’

Welke hoofdlijnen kun je nog meer benoemen binnen je onderzoek?

‘De tweede draait om de nanopores, dat is onze oudste onderzoekslijn en die heeft inmiddels geleid tot DNA-sequencers op basis van nanopores. We trekken daarbij individuele DNA-strengen door een nanopore en kunnen dan aflezen wat de nucleotidenvolgorde is. Het is ons heel recent zelfs gelukt voor het eerst een enkel eiwit uit te lezen met deze techniek (zie ook ons nieuwsartikel over dit onderwerp, red.). Maar deze onderzoekslijn gaat niet alleen over tools ontwikkelen, maar ook over echte biologische vragen. We kijken bijvoorbeeld naar het nucleopore-complex, een poort tussen de celkern en het cytoplasma. Dat is een heel ingewikkeld systeem en daardoor moeilijk in een cel te bestuderen, dus gebruiken we biomimetics. Daarbij bouwen we gaatjes na om er vervolgens afzonderlijke elementen van het nucleopore complex in te brengen om zo transport daardoorheen te bestuderen op enkel-molecuulniveau.’

En de derde onderzoekslijn?

‘Dat betreft de synthetische cel, als onderdeel van het Nederlandse BaSyC-initiatief. Craig Venter keek destijds top-down en identificeerde zo’n vijfhonderd genen die minimaal nodig zijn voor een functionerende cel. Wij willen bottom-up kijken: hoe gaan we van enkele moleculen naar een compleet biologisch systeem? Dat is een droom van me en daar zijn we met een heerlijke portie naïviteit mee aan de slag gegaan. Dit is iets wat waarschijnlijk pas over langere tijd spectaculaire resultaten zal opleveren, maar dat geeft niet. Je moet niet alleen willen werken aan de vragen van morgen, maar ook aan de vragen van óvermorgen.’

Dat klinkt ambitieus.

‘Ja, maar dat mag je als wetenschapper zijn, gevoegd bij de nieuwsgierigheid waar we het eerder over hadden. Wat maakt levende systemen nou zo anders dan niet-levende systemen? Zo’n vraag fascineert me mateloos. Je kunt een lijstje maken met elementen als metabolisme en de mogelijkheid tot vermenigvuldiging, maar zo’n opsomming is uiteindelijk niet erg bevredigend. Wat biologie onderscheidt van chemie is dat die componenten samen een levend systeem maken. Het geheim van dat leven zit, denk ik, in de interacties, het samenspel van die moleculen. De grote vraag over de oorsprong van het leven is nog altijd onbeantwoord. Hoe zijn we ooit geëvolueerd van eenvoudige moleculen tot de extreem complexe systemen die we nu zien? We hebben geen idee. Ik wil werken aan dit soort grote, open vragen.’

‘Het geheim van leven zit in de interacties tussen moleculen’

Je bent christen. Als je straks zo’n synthetische cel kunt maken, ben je dan een stapje dichter bij God, of is de rol van God dan weer iets kleiner geworden?

‘Ik sla keer op keer steil achterover van de fantastisch subtiele manier waarop elementen in de natuur functioneren. Als we de puzzel over het ontstaan van leven zouden oplossen, verwacht ik dat mijn verwondering over de complexiteit van de schepping alleen maar zal zijn toegenomen en daarmee mijn ontzag voor de grootsheid van de Schepper.’

Je mengt je regelmatig in discussies over wetenschap en geloof. Je hebt er ook diverse boeken over geschreven. Denk je niet dat we op zeker moment alles weten en dat de rol van God is uitgespeeld?

‘Het idee dat er überhaupt zoiets is als een begin, een oerknal, is al een interessante wegwijzer om te overwegen dat er een schepper is geweest. Maar meer algemeen kom ik, puur vanuit de rationaliteit beredeneerd, ook uit bij een christelijke duiding van de werkelijkheid. Een atheïstisch wereldbeeld is een naturalistisch wereldbeeld: er zijn ten diepste alleen atomen en natuurkrachten die we kunnen meten. Maar hoe volgen moraliteit, de waardigheid van de mens, mijn ervaring van de zin van het leven, uit de beweging van atomen? Een zuiver naturalistisch perspectief faalt hier, een christelijk perspectief vind ik een veel redelijker manier om die aspecten van de werkelijkheid te duiden.’

Naderhand hebben we nog kort contact omdat Dekker vond dat onze discussie over zijn geloof snel louter filosofisch werd, terwijl het hem ook concreet in zijn werk helpt. 

Op welke manier?

‘Ik word gedreven door verwondering en vragen. Op materieel niveau vind ik antwoorden in de fysica, maar ik ervaar mijn diepste geluk bij God. Dat geloof drijft ook mijn wetenschap en hoe ik met mensen om ga. Als mens heb ik de Bijbelse opdracht alles in deze schepping te onderzoeken en te benutten ten dienste van mijn naaste. Ik ervaar volstrekt niet dat er een conflict zou bestaan tussen geloof en wetenschap. Integendeel, mijn geloof stimuleert me om wetenschap te doen, om onbevangen in de wereld te staan.’

Word je nooit eens moe van die vragen over de vermeende tegenstelling tussen geloof en wetenschap?

‘Nee, zeker niet, want ik vind dit belangrijk. Wat kan er tenslotte groter zijn dan vragen over God?’