De paalworm heeft door de eeuwen heen enorm veel schade aangericht – maar hoe hij dat deed was lang een mysterie. Tot nu. Onderzoekers hebben namelijk iets bijzonders in de darmen van het wormpje ontdekt, dat de laatste honderd jaar over het hoofd is gezien.
De paalworm is een vernielzuchtig diertje. Ze teisterden Griekse vloten, droegen eraan bij dat Christopher Columbus schipbreuk leed, speelden een rol bij het zinken van de Spaanse Armada en ze waren zelfs verantwoordelijk voor het instorten van kades in de baai van San Francisco. Ook Nederland ontkwam niet aan de impact van de paalworm: rond 1730 veroorzaakte de worm ernstige schade aan de toenmalige houten dijkbeschoeiingen. Hoe zo’n klein diertje dat allemaal voor elkaar kreeg, was tot op heden een waar mysterie. Maar onderzoekers denken nu eindelijk het geheim van het destructieve karakter van de paalworm te hebben ontrafeld.
Paalworm
Je zou verwachten dat de paalworm niet echt een geliefd beestje is. Maar daar denkt onderzoeker Reuben Shipway toch anders over. “Paalwormen zijn zulke belangrijke dieren,” zegt hij. “Ze zijn verspreid over de wereldzeeën en hebben niet alleen de loop van de geschiedenis beïnvloed, maar ze fungeren ook als ingenieurs van ecosystemen en spelen een cruciale rol in het koolstofcyclus in waterrijke omgevingen.” Tot nu toe hebben onderzoekers alleen nog niet precies kunnen achterhalen hoe dit kleine wormpje in staat is om zoveel schade aan te richten. “Het is verbazingwekkend dat we nog steeds niet volledig begrijpen hoe ze dit voor elkaar krijgen,” aldus Shipway.
Hout
De paalworm lijkt het voornamelijk voorzien te hebben op hout. En hout is een wonderbaarlijk materiaal. Het is flexibel en sterk en de vezelige cellulose die het bevat, biedt voedzame voeding – maar alleen voor organismen die het kunnen verteren en door de taaie, pantserachtige laag lignine kunnen doordringen. Deze laag lignine omsluit de cellulose stevig. Je kunt dit vergelijken met de soms moeilijk te openen plastic verpakkingen van voedingsmiddelen, speelgoed of elektronische apparaten.
Lignine
Microbiologen weten al lang dat sommige dieren, zoals termieten, speciale microben in hun darmen hebben die hen helpen lignine te verteren. “Maar,” zegt hoofdauteur Barry Goddell, “men dacht lange tijd dat het spijsverteringskanaal van de paalworm bijna geen bacteriën bevat.”
Darmen
Om te achterhalen hoe de paalworm toch door deze laag lignine kan doordringen, hebben onderzoekers ondertussen al talloze innovatieve hypotheses getest. Maar geen van deze gaf het geheim prijs. “We besloten daarom nu nog eens goed naar de darm van de paalworm te kijken, in de hoop dat eerdere onderzoekers iets in de laatste honderd jaar over het hoofd hadden gezien,” vertelt Goodell.
Typhlosole
En dat is inderdaad het geval. Het blijkt dat de paalworm een intrigerend sub-orgaan in zijn spijsverteringskanaal heeft, namelijk een typhlosole. “Het lijkt op de omgekeerde snor van Salvador Dali,” grapt Shipway. Eerdere onderzoekers dachten dat dit orgaan diende als een ‘mengstructuur’, dat de inhoud van de darmen mengde of roerde. Maar na gedetailleerde kweekproeven en het gebruik van geavanceerde technologieën voor genetische analyse en microscopie, ontdekten Goodell en Shipway iets wat eerdere wetenschappers over het hoofd hadden gezien: verborgen groepen bacteriën die in staat zijn om lignine-afbrekende enzymen te produceren.
Mysterie ontrafeld
Met de ontdekking van deze bacteriën hebben onderzoekers eindelijk het geheim van ’s werelds meest destructieve weekdier ontrafeld. Het komt er dus op neer dat een groep symbiotische microben, die in de darmen leven, in staat is enzymen te produceren die nodig zijn om lignine te verteren – het meest weerbarstige component van hout. En op die manier brachten paalwormen schepen aan het zinken en vraten ze aan onze dijken.
Toepassingen
Dit onderzoek lost niet alleen een weerbarstig mysterie op, maar de resultaten kunnen ook belangrijke praktische toepassingen hebben. Biotechbedrijven zoeken naar nieuwe enzymen die moeilijk verteerbare substraten efficiënter kunnen afbreken dan wat momenteel mogelijk is. En het vinden van nieuwe enzymbronnen die biomassa-residuen kunnen afbreken, is erg belangrijk voor de ontwikkeling van dit vakgebied. Bovendien hebben symbionten van paalwormen eerder aangetoond een waardevolle bron te zijn van nieuwe antibiotica tegen parasieten, die potentieel aanzienlijke voordelen kunnen hebben voor de menselijke gezondheid.
Klimaatverandering
Maar de studie is ook relevant in het licht van klimaatverandering. Onderzoek zoals dit kan bijdragen aan het verbeteren van modellen die voorspellen hoe CO2 en andere broeikasgassen in het milieu worden vrijgegeven. Dit is vooral belangrijk omdat veel houtachtig materiaal op het land uiteindelijk in de oceaan terechtkomt, waar het grotendeels wordt afgebroken in de darmen van paalwormen.
Andere dieren
Tot slot bezitten ook andere diersoorten – zoals andere weekdieren, regenwormen en zelfs kikkervisjes – een typhlosole, maar die is nog niet grondig onderzocht. Als vergelijkbare symbionten als die in paalworm worden ontdekt bij deze dieren, zou dit aanzienlijk kunnen bijdragen aan ons begrip van hun rol in de wereld.
Al met al valt er dus nog genoeg te bestuderen. Maar op dit moment kijken de onderzoekers nog niet zo ver vooruit. Goodell is namelijk erg tevreden over de bevindingen van het onderzoek. “We hebben jarenlang geprobeerd het mysterie van de paalworm te ontrafelen,” zegt hij. “En nu hebben we eindelijk het verborgen geheim van de bacteriële symbionten van de paalworm onthuld.”
