Wetenschappers die het spijsverteringsstelsel van een nieuwsgierige houtetende schaaldier bestuderen, hebben ontdekt dat dit de sleutel kan zijn tot het duurzaam omzetten van hout in biobrandstof.

Gribble zijn kleine ongewervelde zeedieren die zijn geëvolueerd om een ​​belangrijke ecologische rol te spelen door de overvloedige voorraden hout te eten die uit riviermondingen in zee zijn gespoeld.

Ze kunnen ook een soort mariene bedreiging vormen, het hout van boten en steigers opslokken en daarbij aanzienlijke schade aanrichten.

Tot nu, de vraag hoe gribble lignine doorbreekt - de zeer resistente coating die zich om de suikerpolymeren wikkelt waaruit hout bestaat - was een mysterie.

Het team van wetenschappers, geleid door de Universiteit van York, bestudeerde de achterste darm van gribble, en ontdekte dat hemocyanines - dezelfde eiwitten die het bloed van ongewervelde dieren blauw maken - cruciaal zijn voor hun vermogen om suikers uit hout te extraheren.

De ontdekking brengt onderzoekers een stap dichter bij het identificeren van goedkopere en duurzamere hulpmiddelen voor het omzetten van hout in koolstofarme brandstof - een veelbelovend alternatief voor fossiele brandstoffen zoals steenkool en olie.

Hemocyanines zijn een groep eiwitten die beter bekend staan ​​om hun rol bij het transport van zuurstof bij ongewervelde dieren, op een vergelijkbare manier als hemoglobine bij dieren. Terwijl hemoglobine zuurstof bindt door zijn associatie met ijzeratomen, bloed zijn rode kleur geven; hemocyanines doen dit met koperatomen die een blauwe kleur produceren.

Zuurstof is een zeer reactieve chemische stof, en gribble hebben de oxidatieve eigenschappen van hemocyanines aangewend om de ligninebindingen aan te vallen die het hout bij elkaar houden.

Het onderzoek, waarbij teams van de universiteiten van York betrokken waren, Portsmouth, Cambridge en Sao Paulo, heeft aangetoond dat door het behandelen van hout met hemocyanines meer dan het dubbele van de hoeveelheid suiker kan vrijkomen - dezelfde hoeveelheid die kan vrijkomen met dure en energieverslindende thermochemische voorbehandelingen die momenteel in de industrie worden gebruikt.

Professor Simon McQueen-Mason, van de afdeling Biologie van de Universiteit van York, die het onderzoeksteam leidde, zei:"Gribble is het enige dier waarvan bekend is dat het een steriel spijsverteringsstelsel heeft. Dit maakt hun methode voor houtvertering gemakkelijker te bestuderen dan die van andere houtverbruikende wezens zoals termieten, die afhankelijk zijn van duizenden darmmicroben om de spijsvertering voor hen te doen."

"We hebben ontdekt dat Gribble hout in zeer kleine stukjes kauwt voordat hij hemocyanines gebruikt om de structuur van lignine te verstoren. GH7-enzymen, dezelfde groep enzymen die door schimmels wordt gebruikt om hout af te breken, kunnen dan doorbreken en suikers afgeven."

Met toenemende druk om wereldwijd actie te ondernemen tegen klimaatverandering, veel landen proberen snel koolstofarm te worden door over te schakelen op hernieuwbare energiebronnen zoals biobrandstoffen.

Houtachtige plantaardige biomassa is de meest voorkomende hernieuwbare koolstofbron op aarde, en, in tegenstelling tot het gebruik van voedselgewassen om biobrandstoffen te maken, het gebruik ervan komt niet in conflict met de wereldwijde voedselzekerheid.

Mede-auteur van het artikel, Professor Neil Bruce, van de afdeling Biologie, zei:"Op de lange termijn kan deze ontdekking nuttig zijn bij het verminderen van de hoeveelheid energie die nodig is voor het voorbehandelen van hout om het om te zetten in biobrandstof.

"Het cellulase-versterkende effect van hemocyanine was gelijk aan dat van thermochemische voorbehandelingen die in de industrie worden gebruikt om hydrolyse van biomassa mogelijk te maken, suggereert nieuwe opties voor de productie van biogebaseerde brandstoffen en chemicaliën."

Hoofdauteur van het rapport, Dr. Katrin Besser, "Het is fascinerend om te zien hoe de natuur zich aanpast aan uitdagingen en deze ontdekking draagt ​​bij aan het bewijs dat hemocyanines ongelooflijk veelzijdige en multifunctionele eiwitten zijn."