Icon up Overzicht

Cees Dekker

Onderwerp:

Op 1 februari 2006 interviewden Ramy El-Dardiry en Roderick Knuiman professor Cees Dekker, hoogleraar moleculaire biofysica aan de Technische Universiteit Delft, als onderdeel van de interviewreeks met Spinozapremie winnaars.

De Spinozaprijs is de belangrijkste wetenschappelijke prijs in Nederland. De prijs wordt ook wel de Nederlandse Nobelprijs genoemd.

In een serie interviews onderzoeken Ramy El-Dardiry en Roderick Knuiman wat de drijfveren zijn van de vooraanstaande wetenschappers aan wie deze prijs is toegekend.

Voor de overige interviews uit deze reeks kun je op de namen klikken, links in de kantlijn bij dit artikel.

U heeft de Spinozapremie in 2003 mogen ontvangen voor onderzoek op het gebied van de moleculaire biofysica. Zou u kunnen vertellen hoe u in dit vakgebied van de natuurkunde terecht bent gekomen?

Ik ben een heel breed geïnteresseerd persoon. Als student heb ik in Utrecht medische fysica gestudeerd, maar ik zag het niet zitten om daarmee verder te gaan. De reden was dat je bij de medische fysica te maken hebt met heel complexe systemen die je niet perse direct kunt koppelen aan de metingen die je doet. Ik ben toen meer de kant van de vastestoffysica en mesoscopische fysica opgegaan, omdat je daar wel veel makkelijker specifieke modellen kunt koppelen aan concrete metingen. Dit was in het begin van de jaren '90. Ik hield me in die tijd bezig met dingen als magnetisme, supergeleiding, ruisverschijnselen en fluctuatieverschijnselen. Na mijn promotie ben ik al universitair docent doorgegaan in Utrecht, heb ik een tijd bij IBM gewerkt en toen ben ik uiteindelijk naar Delft gegaan, omdat daar toen experimenteel de beste vastestoffysica groep van Nederland zat.

Na een aantal projecten te hebben opgezet in Delft zijn we met een project begonnen dat is uitgegroeid tot de grootste wetenschappelijke successen van mijn carrière: het werk aan koolstof nanobuisjes (klik hier voor meer informatie over nanobuisjes). Eigenlijk was het oorspronkelijke idee van het project om de geleidende eigenschappen te meten van een polymeer of van een enkel lang molecuul. Na twee jaar hard werk kwamen we erachter dat dit helemaal niet kon, maar gelukkig liepen we toen tegen die nanobuisjes aan. We hebben toen ook voor het eerst het elektrisch transport gemeten in één zo’n nanobuisje en we kwamen erachter dat het fantastisch mooie geleiders waren. We hebben de nanobuisjes vervolgens gebruikt om een grote hoeveelheid 'single-molecule devices' gemaakt en dat is bijna icoon geworden voor de nanotechnologie. Ja: nanobuisjes, die vindt je nu overal!
Daarna, aan het eind van de jaren '90, toen ik hoogleraar werd, heb ik besloten meer de kant van de biologie op te gaan, omdat ik het idee had dat daar nog veel meer echt grote vragen liggen en er in de biologie nog veel meer helemaal onbekend is. In cellen worden nog steeds allemaal nieuwe structuren ontdekt. Hoe een levend systeem in elkaar zit en wat de minimale complexiteit daarvan is, vind ik buitengewoon intrigerend. En wat leuk is, is dat in tegenstelling tot mijn studententijd we nu wel op microscopisch niveau levende systemen en de fysica daarvan kunnen meten. We kunnen nu ‘bottom-up’ met scanning probes en met balletjes waar we DNA-moleculen aanzetten de machine van de cel gaan uitpuzzelen.

De biologische kant van uw onderzoek boeit u dus ook erg, naast de kant van de nanotechnologie?

De biologie is een prachtig voorbeeld van nanotechnologie

Ja absoluut! De biologie is een prachtig voorbeeld van nanotechnologie: er zit heel veel nanotechnologie in een levende cel. Een eeuw geleden zag men een cel nog als een blokje gel met een velletje eromheen en pas de laatste tijd ontdekken we dat het een erg complex systeem is van duizenden eiwitten die allemaal tegelijkertijd autonoom hun werk doen. De nanotechnologie vind ik ook leuk, maar mijn echt fascinatie is eigenlijk het biologische systeem.
Mijn oratie ging over verwondering: dat is voor mij een belangrijke motivatie voor wetenschap. Mensen uit de buitenwereld denken heel vaak dat wetenschappers vooral gedreven zijn door allerlei toepassingen, zoals bijvoorbeeld snellere computers of betere medicijnen. We hebben natuurlijk ook een verantwoordelijkheid om daarin te voorzien, maar mijn echte drive is meer het begrijpen van hoe de wereld in elkaar zit. En als een natuurkundige kun je de materiele wereld heel goed beetpakken en daaraan meten en experimenteren.

Wat is volgens u de kracht van de natuurkundige in het multidisciplinaire vakgebied van de biofysica?

De benadering van de natuurkundige en de bioloog is heel anders, dat heb ik echt gemerkt de afgelopen vijf jaar. Als natuurkundige heb je de neiging je vast te bijten in een bepaald systeem en dat helemaal uit te pellen en te doorgronden en vervolgens te generaliseren naar de rest van de wereld. De biologen hebben een heel andere benadering: die hebben veel meer een soort top-down benadering. Ze proberen alle systemen veel globaler en minder kwantitatief te bekijken. Meestal zijn het de natuurkundigen die de technologie verder naar de grenzen drijven en daar metingen doen, omdat ze meer de neiging hebben om te gaan rekenen en ook minder angst hebben voor allerlei apparaten. Biologen hebben meer een cultuur waarbij je commerciële apparaten koopt en die dan gebruikt voor metingen van allerlei dingen. Het is ook wel logisch dat je door de weerbarstigheid van biologische systemen automatisch ook meer een cultuur krijgt van 'kijken wat werkt'. Overigens is dit natuurlijk wel erg generaliserend: er zijn genoeg uitzonderingen.

U zei dat u uw grootste wetenschappelijke successen te danken heeft aan de ontdekking van de koolstof nanobuisjes, hoe kwam u op het idee deze nanobuisjes te gaan maken?

Oorspronkelijk hadden we met de groep het plan om tussen twee metalen elektrodes een geleidend polymeer te stoppen om hiervan de geleidende eigenschappen te onderzoeken. Na twee jaar hard werk kregen we het voor elkaar om de elektroden met het polymeer te maken. Dit was technisch gezien al een grote prestatie, want het was allemaal erg klein: de twee elektrodes zaten maar 20 nanometer van elkaar. Toen we echter eraan gingen meten kwamen we erachter dat het voor geen sikkepit geleidde! Dat was erg teleurstellend natuurlijk. Naast enkele andere ideeën wat we nog zouden kunnen proberen, kregen we ook het idee van die buisjes. Die stonden bij ons bekend als wanordelijke geleiders en we verwachtten er toen ook niks spectaculairs van. Er werd destijds een nieuwe techniek ontwikkeld die de buisjes veel effectiever kon produceren en aangezien er toch theorieën waren die schenen te suggereren dat die buisjes wel goede geleiders waren zijn we er mee aan de gang gegaan.
Je start bij onderzoek vaak met een bepaald concreet idee voor ogen. Dat werkt dan niet, maar terwijl je ermee bezig bent ontwikkel en orden je ook je gedachten over het onderwerp en ga je beter begrijpen wat je eigenlijk wilt. En dan nog is het een combinatie van geluk en wijsheid. Het geluk kun je wel afdwingen in zekere zin, want je moet op de juiste momenten de juiste beslissingen maken om verder te gaan of om een zijpad te kiezen.

De structuur van een koolsof nanobuisje, de rode bollen stellen de koolstofatomen voor.

Hoe heeft u de tijd op de middelbare school ervaren?

Rustig eigenlijk. Ik had al wel een heel grote interesse in natuurkunde. Zo had ik bijvoorbeeld een sterrenkijkertje waarmee ik in de achtertuin tegen het straatlicht zat te vechten. Ook had ik een boekje over de ringen van Saturnus, de standen van de maan, over Jupiter en dat soort dingen. Een aantal van de stereotypen waren wel aanwezig: ik was goed in natuurkunde, scheikunde en wiskunde. Het was ook een aardige ontdekking toen ik student werd dat je opeens bij allemaal van die knapste jongetjes uit de klas zat. Mijn allereerste college relativiteitstheorie vond ik hartstikke leuk, maar daar slaagde ik maar met een 6 voor. Op de middelbare school ging het allemaal redelijk vanzelf en als student moest er echt gewerkt worden. Ik was ook wel veel met andere dingen bezig naast natuurkunde, zoals muziek. Ik speel nog steeds veel gitaar en contrabas en sinds twee maanden ben ik ook saxofoon aan het leren.

U zei dat verwondering voor u als wetenschapper heel belangrijk is, verwonderde u zich in uw jeugd ook al veel?

Verwondering is echt een prachtig sleutelwoord om te karakteriseren hoe ik probeer te kijken naar de wereld om me heen.

Ja absoluut! Ik stond erom bekend dat ik amateur-filosofische vragen stelde. Die existentiële vragen over de zin en het doel van het leven en hoe de wereld in elkaar zit, heb ik altijd gehad. Die vragen heb ik nog steeds. Verwondering is echt een prachtig sleutelwoord om te karakteriseren hoe ik probeer te kijken naar de wereld om me heen. Een beetje zoals waar Louis Armstrong het over heeft in het lied "What a Wonderful World". Ik vind het ook heel bijzonder dat de natuur ons bevattingsvermogen te buiten gaat als we zowel naar de grote schalen als naar de kleine schalen gaan. Ik heb daarnaast een hele brede belangstelling: ik doe natuurlijk natuurkunde, maar heb ik ook interesse in muziek, theologie en psychologie. Gelukkig heb ik een hoop energie, zodat ik heel actief in allerlei dingen kan zijn.

Vindt u het niet jammer dat u juist door uw interesse voor Intelligent Design vaak in het nieuws komt en dat er naar uw biofysisch onderzoek minder wordt gevraagd?

Dat is inderdaad waar: vaak als je iets over mij in de krant leest of als je mijn naam op internet opzoekt, dan kom je meer bij discussies over Intelligent Design uit dan bij mijn biofysisch onderzoek. Dat wordt dan ook nog wel eens gekoppeld aan andere dingen waar ik totaal niet mee bezig ben. Dat vind ik wel jammer, maar ik heb het gevoel dat het wel weer over waait en ik maak me er ook geen zorgen over. Het onderzoek waar ik met de groep mee bezig ben gaat ook prima. We hebben dit jaar weer ontzettend veel leuke resultaten kunnen boeken, dus ik ben er echt niet bang voor dat ik voor de rest van mijn leven met alleen dat soort dingen geassocieerd word.

Naast uw interesse voor Intelligent Design bent u ook een Christen. Kunt u daar inspiratie uit halen en is dit geloof wel goed te combineren met wetenschappelijk onderzoek?

Het heeft mijn denken wel een beetje beïnvloed denk ik. Toen ik de beslissing nam om meer richting de biologie te trekken was dat naast wetenschappelijke interesse ook een beetje uit ergernis. Sommige wetenschappers hebben sterk levensbeschouwelijke statements gemaakt, bijvoorbeeld dat het leven totaal zinloos zou zijn. Daarbij hadden ze een overtuiging en een houding dat iedereen daar wel op uit zou komen als men maar goed zou nadenken. Daar ergerde ik me aan en zodoende ben ik zo’n tien jaar geleden in die materie gedoken en heb ik me meer op dat grensvlak van geloof en wetenschap begeven. De nanotechnologie is natuurlijk ook een prachtig veld om wat verder dan de harde fysica te kijken, want of je nou als chemicus, als bioloog of natuurkundige met nanotechnologie bezig bent, je kijkt naar dezelfde moleculen!
Ik denk dat je geloof en wetenschap heel goed kunt combineren. Soms heb je wel eens maatschappelijke debatten waarin mensen zeggen dat een echte wetenschapper niet godsdienstig zou kunnen zijn, maar dat vind ik echt totaal flauwekul. Het is mogelijk om een consistent wereldbeeld op te bouwen dat geheel atheïstisch is en waarin de wetenschap past, maar ik denk dat het ook uitstekend mogelijk is om een Christelijk wereldbeeld op te bouwen waarin de wetenschap goed past. Veel van de pioniers in de wetenschap, zoals Newton, Boyle, Maxwell en Pascal, waren Christenen. Ik denk ook dat de wetenschap niet voor niks zo is opgekomen in de Christelijke West-Europese cultuur en veel minder in het oude China, Perzië of de Arabische wereld.

Heeft u bepaalde onderzoeksplannen voor de toekomst of een bepaalde richting waarin u onderzoek wilt gaan doen?

Ik ben stiekem in mijn achterhoofd altijd wel aan het nadenken over wat ik misschien over vijf jaar wil doen. Dat is voor een deel dan concreet, maar voor een deel ook nog vaag. Een nieuwe onderzoeksvraag waarover ik nu aan het denken ben is: "wat is de minimale complexiteit van de cel en welke minimale bouwstenen heb je nodig om een levend systeem te krijgen?". Zouden we bijvoorbeeld een nanokamertje kunnen maken en dat met een aantal componenten kunnen vullen om zo een kunstmatige cel te bouwen? Biologen hebben daarbij een top-down benadering en nemen een micro-plasma en gaan dat strippen. Voor een kunstmatige cel komen ze dan uit op zo’n 300 genen: dat is een verschrikkelijk grote hoeveelheid informatie, als je bedenkt dat elk gen bestaat uit 1000 basenparen! Het is dan ook een idee dat ontzettend moeilijk te realiseren is, ik ben er ook niet perse optimistisch over. Maar ik blijf er wel mee aan het puzzelen in mijn achterhoofd.

De website van professor Dekker.

Het juryrapport van de NWO en de Spinozarede van professor Dekker zijn hier te vinden bij de winnaars van 2003.