Antoni van Leeuwenhoek, de man die de grens van het zichtbare verlegde

Antoni van Leeuwenhoek stierf driehonderd jaar geleden. Dat vormt de aanleiding voor boeken en een tentoonstelling die het leven van een eigenzinnige pionier en het begin van de microbiologie belichten, een belangrijke ontwikkeling in een tijdperk van wetenschappelijke ontplooiing. Of hoe grote nieuwsgierigheid naar het kleine tot baanbrekende ontdekkingen leidde.

Een van de manieren waarop we de wereld beter leren begrijpen, is nauwkeuriger kijken. Maar er is veel dat we niet kunnen zien, dat zich onttrekt aan onze waarneming omdat het te klein is of zich afspeelt in voor ons onzichtbare golflengtes. Om beter te kijken bedachten mensen hulpmiddelen die de beperkingen van het blote oog overwinnen. In de zeventiende eeuw werd daarin een grote stap gezet met de eerste microscopen. Vijf pioniers openden de deuren van de microwereld: de Britten Robert Hooke en Nehemiah Grew, de Italiaan Marcello Malpighi en de Nederlanders Johannes Swammerdam en Antoni van Leeuwenhoek.

Antoni van Leeuwenhoek was niet de uitvinder van de microscoop (zoals soms nog foutief in een handboek staat), maar geldt wel als de grondlegger van de microscopie. Hij onderscheidde zich met sterkere vergrotingen en heldere beelden van de andere ontdekkers van het eerste uur door zijn proefondervindelijk ontwikkelde combinatie van lens, microscoop, belichting, objectkeuze en prepareermethode.

De microscopie werd een levenstaak voor Swammerdam en Van Leeuwenhoek. Die laatste geniet dankzij zijn verkenning van het minuscule de grootste bekendheid. Vanwaar het verschil? Swammerdam belandde in een religieuze crisis, waarna zijn wetenschappelijke werk erbij inschoot, en stierf op jonge leeftijd (door malaria), waardoor zijn werk een halve eeuw ongepubliceerd zou blijven. Van Leeuwenhoek werd daarentegen oud (1632-1723) en was al tijdens zijn leven beroemd. Van Swammerdam werd gauw vergeten, Van Leeuwenhoek belandde in de top tien van de beroemdste Nederlanders aller tijden. De microscopen die hij handmatig fabriceerde en waarvan er elf bewaard zijn gebleven, zijn nationaal erfgoed. Hij publiceerde in internationale tijdschriften en was lid van de gerenommeerde Royal Society in Londen.

Van Leeuwenhoek was niet de uitvinder van de microscoop, maar wel de grondlegger van de microscopie

De gelijkenissen en verschillen tussen de twee pioniers van het nauwelijks zichtbare werden in 2022 minutieus gereconstrueerd door Eric Jorink in zijn bijdrage aan Fascinerend leven, de onvolprezen geschiedenis van de biologie onder redactie van Johan Braeckman en Linda Van Speybroeck. Jorink beschrijft hoe vindingrijk beide talentvolle zeventiende-eeuwers waren en hoe ze dankzij een groot doorzettingsvermogen en met behulp van zelfgemaakte microscopen een heel nieuw licht wierpen op het allerkleinste. Ze zagen dingen die niemand eerder had aanschouwd, zoals de ingewanden van insecten, rode bloedlichaampjes of zaadcellen.

Swammerdam was vlot in vele talen, terwijl Van Leeuwenhoek alleen Nederlands sprak en schreef, in een wel heel idiosyncratische stijl. Swammerdam reisde door Europa, van Leeuwenhoek verliet vrijwel nooit zijn woonplaats Delft. Swammerdam keek vanuit een streng, cartesiaans denkkader, Van Leeuwenhoek beschreef uitsluitend wat hij zag. Swammerdam was een gedreven en lyrische profeet, Van Leeuwenhoek een nuchtere meter.

Beroemd

De tiener Thonis (later Antoni) van Leeuwenhoek werd leerjongen bij een lakenkoopman, waar hij met vergrootglazen leerde werken om de structuur en kwaliteit van stoffen te controleren. Hij werd daarna kamerbewaarder van de stad Delft, met als taken landmeter, wijnroeier, ijkmeester en executeur-testamentair (in die laatste functie verzorgde hij bijvoorbeeld de erfenis van Vermeer).

De wetenschappelijke autodidact was als boekhouder nauwgezet en punctueel. Rond 1670 begon hij microscopen te maken: kleine druppelvormige lenzen van gesmolten glas waarvan de sterkste tot wel tweehonderdzeventig keer vergrootte. Hij bekeek alles wat hij tegenkwam door die microscopen: stukjes van planten en hout, bloed, sperma, haren, speeksel, tandsteen, fecaliën, melk, slootwater en insecten.

Hij werd voorgedragen als lid van de Royal Society en kon zijn bevindingen publiceren in Philosophical Transactions, het eerste wetenschappelijke tijdschrift ter wereld. Het belang daarvan kan moeilijk overschat worden. Deze maandelijkse publicatie vormde een platform voor de observaties van Van Leeuwenhoek. Zijn afbeeldingen van microscopische waarnemingen vonden zo een breed publiek van geleerden en andere geïnteresseerden. De Society was sterk op empirie en experiment gericht, en dat sloot goed aan bij Van Leeuwenhoeks werkwijze waarbij hij feiten verzamelde los van diepzinnige speculatie. Ondanks veel aandringen gaf Van Leeuwenhoek het geheim van zijn microscopen nooit prijs.

Ondanks veel aandringen gaf Van Leeuwenhoek het geheim van zijn microscopen nooit prijs

Inmiddels reikte zijn roem tot ver buiten de landsgrenzen en kreeg hij thuis bezoek van leergierige vorsten en geleerden. Hij voelde zich vereerd door de belangstelling, maar werd ook geïrriteerd door al die storende visites. Dat en nog veel meer komt tot in de kleinste details aan bod in Onzichtbaar leven van Dirk van Delft, bekend van zijn geprezen biografie van de Nederlandse natuurkundige en Nobelprijswinnaar Hendrik Lorentz. Van Delft verliest zich hier en daar in de complexiteit van de sociale geschiedenis van de zeventiende eeuw waaruit vooral het gekonkel tussen concurrerende wetenschappers naar boven komt. In combinatie met chronologische hinkstapsprongen en een overvloed aan letterlijke citaten resulteert dat in een taai boek dat vooral geïnteresseerden met groot doorzettingsvermogen zal aanspreken.

Een cel voor de lens

In een brief van 9 oktober 1676 beschrijft Van Leeuwenhoek levende schepselen in regenwater: “diertgens die tien dujsent maal cleinder waren” dan de watervlo. Hij had voor het eerst in de menselijke geschiedenis eencellige micro-organismen waargenomen, een tot dan toe volstrekt ondenkbare vorm van leven. Doordat hij zijn instrumenten en werkwijze geheimhield, verhinderde dat anderen zijn waarnemingen te repliceren, waardoor zijn bevindingen in eerste instantie niet geheel ernstig werden genomen. Het zou nog een jaar duren voor anderen in staat waren de diertgens ook te observeren. Pas dan ging een wonderlijke nieuwe wereld open voor onderzoek. Bacteriën en protozoa werden even werkelijk als konijnen of beuken.

In november 1677 stuurde Van Leeuwenhoek opnieuw een verslag van een verbluffende en spraakmakende ontdekking naar Londen. Hij had spermatozoïden gezien in mannelijk zaad. Het zou nog twee jaar (en veel experimenten met zaad van konijnen, honden en paarden) duren voor de Society het aandurfde dit te publiceren, inclusief illustraties.

Die afbeeldingen waren cruciaal en zijn wetenschapshistorisch en -filosofisch erg interessant. Want wat zagen Van Leeuwenhoek en collega’s door die eerste primitieve lenzen? Preparaten fixeren en daarop scherpstellen vergde veel behendigheid waarbij men slechts een fragment van het preparaat scherp zag. Afhankelijk van de belichting kwamen andere dingen in beeld. Bovendien zag men zaken die nooit iemand eerder gezien of beschreven had en ontbrak dus ook een referentiekader.

Als Van Leeuwenhoek en co. tekeningen maakten van wat zij zagen, was dat een samengesteld beeld van fragmenten die bij verschillende observaties waren waargenomen. Of zoals historica Geertje Dekkers schrijft in haar zeer leesbare, levendige, volledige en toch beknopte biografie Veel, klein en curieus: “Voor Antoni, die veel zelf moest uitvinden en niet wist wat hij zocht, moet dat nog lastig geweest zijn. Vandaar dat hij zich wel eens vergiste in wat hij zag, vandaar dat hij dit wijze advies gaf aan de Royal Society: iemand die nieuwe dingen wil vinden, moet niet afgaan op één waarneming, maar hij moet heel vaak kijken.”

Wie nieuwe dingen wil vinden, moet niet afgaan op één waarneming, maar moet heel vaak kijken, vond Van Leeuwenhoek

Het is een bedenking die nog altijd actueel is: hoe zoek je een speld in een hooiberg als je niet weet hoe die speld eruitziet? Wat je ziet, wordt daarbij net zo goed bepaald door de belichting als door de verwachting.

En zie: het onzichtbare

Dekkers steunt in haar boek sterk op het werk van een internationaal onderzoeksconsortium dat naar aanleiding van het Antoni van Leeuwenhoekjaar 2023 de waarnemingen van hem en collega-microscopisten heeft gereconstrueerd, onder het moto Visualizing the Unknown. Hoe maakten ze hun lenzen? Hoe en wat zagen ze precies? En hoe perfectioneerden ze hun kijkkunst? Dat levert het prachtige kijk- en leesboek Antoni van Leeuwenhoek en de microwereld op. Daarin valt veel wonderlijks te zien: een van de hoofdauteurs is microfotograaf Wim van Egmond, die met de nieuwste digitale cameratechnieken door de originele microscopen naar dezelfde preparaten keek als Van Leeuwenhoek.

Het boek is de opmaat voor de tentoonstelling Onvoorstelbaar, waarin dat onzichtbare getoond wordt en duidelijk wordt gemaakt hoe de pioniers van toen een nieuwe vormentaal moesten ontwikkelen om hun vondsten te begrijpen, vast te leggen en erover te communiceren. Hun werk legde een pragmatische basis voor de wetenschappelijke onderzoeksmethode zoals we die nu nog kennen, waarin instrumenten en technieken de theorie en de waarneming bepalen, en vice versa.

De eerste microbiologen zetten stappen op onbekend terrein. Die microbiologie is van onschatbare waarde gebleken bij het identificeren en oplossen van belangrijke vraagstukken op gebied van gezondheid, voeding, klimaat en energie. Problemen op macroschaal worden beter oplosbaar dankzij de kennis van het microniveau van het leven.

Drie jaar na het uitbreken van de coronapandemie is het goed te beseffen dat driehonderd jaar geleden niemand ook maar het flauwste benul zou hebben gehad van wat ons overkwam. Hoeveel we in tussentijd ook hebben bijgeleerd over de processen van leven en dood, het nodigt uit tot bescheidenheid over wat we echt weten van de werking op cellulair niveau van metabolisme, ziekte, bewustzijn of veroudering. Alles wat we daar elke dag nog over bijleren, is slechts mogelijk omdat we staan op de schouders van reuzen, in dit geval een nieuwsgierige, slimme en ondernemende verkenner van het onooglijke.

Onvoorstelbaar. Hoe Antoni van Leeuwenhoek de microwereld ontdekte, tentoonstelling in Rijksmuseum Boerhaave, Leiden, nog tot en met 7 januari 2024.

Boeken

• Johan Braeckman en Linda Van Speybroeck (red.), Fascinerend leven. Een geschiedenis van de biologie, Academia Press, Gent, 2022, 742 p.
• Geertje Dekkers, Veel, klein en curieus. De wereld van Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), Spectrum, Amsterdam, 2023, 214 p.
• Sietske Fransen en Tim Huisman (red.), Antoni van Leeuwenhoek en de microwereld, met microfotografie van Wim van Egmond, WBooks, Zwolle, 2023, 128 p.
• Dirk van Delft, Onzichtbaar leven. Antoni van Leeuwenhoek en de wondere wereld van de microbiologie, Prometheus, Amsterdam, 2022, 312 p.