מחקר חדש חשף כי תולעי ספינות מעכלות עץ באמצעות חיידקים סימביוטיים במעיים שלהן, תגלית שהפכה את ההבנות הקודמות ויש לה השלכות משמעותיות על ביוטכנולוגיה ומודלים סביבתיים. חתך של ערימת רציף בלפסט מלאת חורי תולעת ספינה. קרדיט: בארי גודל
פתיחת הסודות של הרכיכה המרתקת וההרסנית ביותר בעולם עלולה להשפיע על כל דבר, החל משינויי אקלים ועד בריאות הציבור.
הם שוללו ציים יווניים עתיקים, עזרו להרוס את כריסטופר קולומבוס, סייעו בטביעת הארמדה הספרדית, וגרמו לרציפים במפרץ סן פרנסיסקו להתמוטט לים, אבל עד עכשיו, מדענים לא הצליחו לזהות איך בדיוק תולעי ספינות – משפחה של רכיכות – מסוגלים לגרום לנזק כזה. צוות חוקרים, בראשות אוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט ואוניברסיטת פלימות', יחד עם משתפי פעולה מאוניברסיטת מיין ומבית הספר לרפואה של UMass Chan, גילו שאוכלוסיית חיידקים סימביוטיים, החיים בתת-איבר של למעי המכונה "טיפלוסול", יש את היכולת להפריש את האנזימים הדרושים לעיכול ליגנין – החלק הקשה ביותר בעץ.
"תולעי ספינות הן חיות כל כך חשובות", אומר ראובן שיפוויי, מחבר שותף למחקר שפורסם לאחרונה ב- הידרדרות ביולוגית ופירוק ביולוגי בינלאומיים ומי שיזם עבודה זו כחלק מהפוסט-דוקטורט שלו ב-UMass Amherst. "הם נמצאים בכל האוקיינוסים בעולם ולא רק שהם שינו את ההיסטוריה, הם גם מהנדסי מערכות אקולוגיות ומשחקים תפקיד בסיסי ברכיבת פחמן באופניים בסביבות מימיות. זה מדהים שלא הייתה לנו הבנה מלאה איך הם עושים את זה".
עיכול עץ על ידי תולעי ספינות
עץ הוא חומר מופלא: גמיש וקשיח, התאית המחוסתית אך המזינה שלו יכולה לעשות ארוחה נהדרת – אבל רק לאותם יצורים חיים שיכולים לעכל אותו וגם לעבור את שכבת הליגנין, חומר קשיח דמוי שריון שמקיף את העץ. תאית כמו "לעטוף זעם" אריזה סביב הפינוק האהוב עליך. מיקרוביולוגים יודעים זה מכבר שאותם בעלי חיים המסוגלים לעכל ליגנין – כמו טרמיטים – מארחות במעיים שלהם מושבות מיוחדות וסימביוטיות של חיידקים שעושים את העבודה של פירוק הליגנין עבורם. "אבל", אומר הסופר הראשי בארי גודל, פרופסור בדימוס לאחרונה למיקרוביולוגיה ב-UMass Amherst ופרופסור אמריטוס באוניברסיטת מיין, "מערכת העיכול של תולעת הספינה נחשבה זה מכבר כמעט סטרילית".
תולעת הספינה היא למעשה רכיכה המצוי בכל האוקיינוסים בעולם. קרדיט: ראובן שיפוויי
אז איך תולעי ספינות עושות את מה שהן עושות?
Goodell ו-Shipway בילו את חלקו הגדול של העשור האחרון בניסיון לענות על השאלה הזו, תוך בדיקת מגוון השערות חדשניות – שאף אחת מהן לא ויתרה על סוד התולעים.
"החלטנו להסתכל שוב בקפידה על המעיים של תולעת הספינה", אומר גודל, "בסיכוי דל שחוקרים במאה השנים האחרונות החמיצו משהו".
אכן, נראה שזה המצב.
מתברר שלתולעי ספינה יש תת-איבר מוזר, הנקרא טיפלוסול – "זה נראה כמו השפם של סלבדור דאלי הפוך", אומר Shipway – שמוטבע במערכת העיכול של הרכיכה. חוקרים קודמים חשבו שהוא משמש כמבנה ערבוב, אבל כשגודל ושיפוויי עשו עבודת תרבות מדויקת, אז נעזרו במתקנים של המעבדה הלאומית Argonne לניתוח מטאנומי, כמו גם את הטכניקה המתקדמת של מיקרוסקופיה גנטית-בדיקה. UMass Amherst Institute for Applied Life Sciences, הם מצאו את מה שדורות של חוקרים התעלמו: מקבצים נסתרים של סימביונות חיידקים עם יכולת לייצר אנזימים מעכלי ליגנין.
בארי גודל (UMass Amherst) בודק עץ מלא בחורי תולעת ספינה. קרדיט: בארי גודל
יישומים פוטנציאליים והשפעה סביבתית
לא רק שהמחקר הזה עוזר לפתור תעלומה ארוכת שנים, אלא שלממצאים עשויים להיות גם יישומים מעשיים חשובים. חברות ביוטכנולוגיה מחפשות אנזימים חדשים שיכולים לעכל מצעים סוררים בצורה יעילה יותר ממה שמאפשרים התהליכים הביו-תעשייתיים הנוכחיים, ומקורות חדשים של אנזימים שיכולים לפתוח את המבנה של שאריות ביומסה חשובים מאוד בגידול תחום זה. יתר על כן, סימביונות קודמות של תולעי ספינה הוכיחו את עצמם כאוצר של מוצרים טבעיים – כגון אנטיביוטיקה אנטי-טפילית חדשה – אשר עשויה להיות בעלת השפעות משמעותיות על בריאות האדם.
בחזית שינויי האקלים, מחקר כגון זה יכול לעזור לחדד מודלים המנבאים כיצד CO2 וגזי חממה אחרים משתחררים לסביבה, במיוחד בהתחשב בכך שכמויות גדולות של פסולת עצי ביבשה מתפתלת באוקיינוס, שם חלק ניכר ממנה עובר דרך מעי תולעת הספינה.
לבסוף, חיה אחרת מִין, לרבות רכיכות אחרות, תולעת האדמה המצוי, ואפילו שלבי הראשן של צפרדעים, יש גם טיפלוסול שלא נחקר לעומק קודם לכן. אם נמצאו סימביונים דומים לאלו בתולעי ספינות באותן בעלי חיים, זה יכול לשנות את ההבנה שלנו לגבי האופן שבו החיות הללו גם עושות את דרכן בעולם. "זה מאוד מספק", אומר גודל על המחקר. "ניסינו לפצח את התעלומה הזו במשך שנים ולבסוף גילינו את סוד סימביון החיידקים החבוי של תולעת הספינה."
