De vorm is worm

Als er leven is op andere planeten, dan is de kans groot dat het om wormen gaat. Of in ieder geval: groter dan de kans op vlinders of emoes of – als je helemaal te veel sciencefiction hebt gelezen – intelligente mensachtige wezens. Wormenbioloog en schrijver Pieter Van de Walle is stellig: de vorm dicteert het leven, en de universele vorm is worm.

Jaren geleden had ik een gesprek met een andere wormenwetenschapper, waarin we het erover eens werden dat de worm de perfecte levensvorm is. Dat klinkt misschien als een sterk staaltje beroepsmisvorming van onze kant, maar we hadden er goed over nagedacht en we bedoelden het letterlijk: de vorm van de worm is de meest optimale driedimensionale structuur die je kan bedenken voor het vervullen van de functies die een meercellig dierlijk organisme moet vervullen, namelijk: 1) zich verplaatsen, 2) zich voeden en 3) zich voortplanten. Dat zijn geen eisen die we zelf stelden, dat is wat de evolutie oplegt. Een dier moet zich kunnen verplaatsen, anders was het een plant geweest. Een dier moet zich kunnen voeden, anders kan het niet groeien. En het moet zijn genetisch materiaal kunnen doorgeven, anders sterft het uit.

De worm geschiedde, op aarde zoals in de hemel

Er is geen enkele reden om aan te nemen dat die regels niet zouden gelden op andere planeten. Zelfs als de zwaartekracht venusachtig licht is, de lucht vol zit met fosfor en lachgas, en de zon slechts een halve seconde per dag schijnt, dan nog moet een buitenaards dier kunnen bewegen, eten en zich voortplanten. Tot die conclusie komt ook ruimtebioloog Arik Kershenbaum in zijn wonderlijke boek The Zoologist’s Guide to the Galaxy: What Animals on Earth Reveal About Aliens and Ourselves (2020). Het boek beargumenteert dat de evolutionaire processen die op aarde worden waargenomen universeel zijn en een noodzakelijke voorwaarde vormen voor de aanwezigheid van meercellig leven op elke planeet. Als gevolg hiervan zijn veel aspecten van bekend dierlijk gedrag waarschijnlijk aanwezig in equivalente levensvormen op andere planeten. Ze zijn immers onderworpen aan dezelfde wetten van logica, selectie, fysica en chemie, of om het met de optelsom van die vier termen te zeggen: biologie. De ultrabevreemdende conclusie van het boek is dat aliens dus best logisch in elkaar moeten zitten en waarschijnlijk zelfs lijken op de organismen die hier op aarde leven.

Waarom zou je ooit meer nodig hebben dan wormen?

Met als kroonstuk de worm. Wormen – of dieren met een wormvormig lichaam – waren wellicht een van de eerste meercellige organismen die de aarde bevolkten. Tijdens het Ediacarium (een periode die van 635 tot 538,8 miljoen jaar geleden duurde) ontwikkelde zich het eerste meercellige leven op aarde. Zeer prominent aanwezig in die periode zijn wormen. Het Ediacarium is een mogelijk model voor de manier waarop andere levensvatbare planeten eruitzien,want het vond plaats nog vóór de zogenaamde ‘Cambrische explosie’, een evolutionair verschijnsel waarin plots alle belangrijke stammen in het dierenrijk verschenen. Hoe belangrijk die Cambrische explosie ook was, de worm had ze niet nodig. De worm voldeed toen al aan alle eisen die de onherbergzame primitieve aarde hem stelde.

En sindsdien is de worm gebleven. Er zijn naar schatting één miljoen soorten rondwormen op aarde (platwormen en gelede wormen laten we nog even buiten beschouwing). Denkt de mens dat hij koning van de planeet is? Op het gebied van evolutionair succes, gemeten als soortendiversiteit, bengelen de ‘Chordata’ (de stam waartoe mensen, vissen, reptielen, vogels en zoogdieren behoren) onderaan met slechts zeventigduizend soorten.

Denkt de mens dat hij koning van de planeet is? Op het gebied van evolutionair succes bengelen de ‘Chordata’ (de stam waartoe mensen, vissen, reptielen, vogels en zoogdieren behoren) onderaan met slechts zeventigduizend soorten.

De worm is dus prima aangepast aan het leven op aarde, vroeger en nu. Maar wormen zijn eveneens gerenommeerde ‘extremofielen’. Dat zijn organismen die in extreme omstandigheden kunnen leven, wat zeker van pas komt op andere, minder gastvrije planeten dan de aarde. Wormen ondervinden nauwelijks nadeel van gewichtloosheid, terwijl mensen aan spierverslapping lijden als ze – na een uitstap in de ruimte – weer op aarde landen. Van het andere uiterste hebben wormen ook geen last. Ze kunnen prima overleven bij een zwaartekracht van 400.000 keer de gravitatieversnelling (g), ofwel 400.000 keer de zwaartekracht op aarde. Straaljagerpiloten verliezen het bewustzijn bij een luttele 5 gs. Dat is een belangrijke ontdekking, want rotsen kunnen door vulkaanuitbarstingen of inslagen van asteroïden de ruimte worden ingeslingerd en zijn dan onderhevig aan vergelijkbare versnellingen. Als er levende organismen op die rotsen zitten en ze overleven de reis, dan zouden ze in theorie leven kunnen overbrengen naar andere planeten, een idee dat bekendstaat als ‘ballistische panspermie’. Liftende ruimtewormen? Het kan.

Bovendien zijn wormen de enige meercellige organismen die diep in de aardkorst zijn gevonden. In 2011 ontdekten onderzoekers van Princeton University leven op een diepte van meer dan twee kilometer onder de grond. Naast eencelligen troffen ze slechts één vorm aan: de worm. Die wormen noemden ze heel toepasselijk ‘H. mephisto', naar de duivelse Mephisto uit Goethes Faust.

Maar het allerbeste argument voor mijn geloof in een wormenplaneet is de vorm. De vorm is worm.

Waarom is de vorm van de worm perfect?

De worm is, topologisch gezien, een cilindrisch object, een langgerekte structuur met een enkelvoudige, ononderbroken oppervlakte die het hele lichaam omhult. Dat betekent dat de worm in wezen een enkelvoudige ruimte is, met aan beide uiteinden een opening: eentje voor input (voeding) en eentje voor output (ontlasting). Eenvoudiger dan dat kan je het nauwelijks bedenken. Tussen input en output is er plaats voor rangschikking van modules voor vermaling, vertering, voortbeweging en reproductie, als een soort productielijn. Drie concrete voordelen van de wormvorm:

Voortbeweging. Misschien denk je dat voortbeweging toch het beste gaat met poten of vinnen? Een cilindrische structuur is echter goed genoeg. Wormen gebruiken een combinatie van longitudinale en circulaire spiercontracties om zich vooruit te bewegen. Deze ‘peristaltische’ beweging is eenvoudiger te realiseren in een langgerekte, cilindrische vorm dan in meer complexe lichaamsstructuren. Er komen geen ingewikkelde ledematen aan te pas die allemaal hun eigen genetische programmatie vergen en op duizend manieren stuk kunnen gaan. Bovendien is de peristaltische beweging een van de weinige manieren van voortbeweging die een organisme in staat stelt om zich in de grond te bewegen en niet slechts over de oppervlakte te lopen of in een vloeistof te zwemmen. Op onherbergzame planeten, waar de oppervlakte is blootgesteld aan extreme hitte, koude of straling, bevindt de beste biotoop zich misschien wel onder de grond. H. mephisto vindt het in ieder geval prima.

Diffusie. Wormen hebben geen longen of andere gespecialiseerde ademhalingsorganen, maar ademen gewoon door hun huid. Zuurstof verspreidt zich dan door diffusie doorheen het lichaam, als inkt in een potje water. Daardoor is er eveneens geen complex intern circulatiesysteem nodig, zoals bloedvaten die zuurstof rondbrengen. Sommige wormensoorten slagen er zelfs in om voedingsstoffen rechtstreeks door hun huid op te nemen. De eenvoudige cilindrische lichaamsvorm is daarvoor ideaal, want ze is het meest efficiënt voor opname en verspreiding van stoffen.

Als het op voortplanting aankomt, doet de worm het ook zo simpel mogelijk: met zichzelf.

Nerdy intermezzo: misschien ben je net als ik de diffusievergelijkingen voor cilinders gaan opzoeken en ben je tot de vaststelling gekomen dat, technisch gezien, een bol een efficiëntere diffusie heeft dan een cilinder, maar niets is minder waar vanuit een fysiologisch standpunt! Bij cilindervormige lichamen moeten we namelijk niet denken aan een centraal punt waar alles naartoe vloeit, maar aan een centrale as die over de lengte van het lichaam loopt, zoals bijvoorbeeld het spijsverteringskanaal van de worm tussen mond en anus. Dat kanaal en de daaromheen liggende spier- en verteringscellen zijn de belangrijkste bestemmingen van zuurstof en voedingsstoffen, omdat ze het meeste energie verbruiken. In het geval van diffusie tot zo’n centrale as, eerder dan tot een centraal punt, is de afstand die moleculen afleggen veel korter in een cilindrisch dan in een bolvormig lichaam bij gelijke volumes (tenzij je een worm hebt die dikker is dan dat hij lang is). Cilinders zijn superieur, dus. Bovendien is het oppervlak van een langwerpige cilinder veel groter dan dat van een bol met hetzelfde volume, wat de opnamecapaciteit verder verhoogt.

Groei en voortplanting. Voor de worm geen ingewikkelde metamorfoses zoals rupsen of sprinkhanen die doormaken. Is je oude lichaam een buisje, dan wordt je nieuwe lichaam gewoon een dikker buisje. Rondwormen groeien door vier keer in hun leven te vervellen, een proces waarbij ze hun buitenste cellaag afwerpen en er net hetzelfde uitkomen, alleen groter. Platwormen doen het nog beter: zij groeien gewoon door celdeling tot ze niet meer kunnen. Als het op voortplanting aankomt, doet de worm het ook zo simpel mogelijk: met zichzelf. Veel soorten platwormen en rondwormen zijn hermafrodiet en kunnen zichzelf bevruchten. Handig op een primitieve planeet waar misschien slechts ruimte is voor een handjevol soortgenoten.

Wormenplaneet

Ben je dus een planeet met een lekker volatiele oersoep van organisch materiaal, eencelligen, hittebronnen en atmosferisch tumult en wil je de stap wagen naar meercellig leven, dan kies je waarschijnlijk voor een worm, of iets dat de vorm heeft van een worm. De wormvorm is de meest elegante oplossing voor de eisen die de evolutie stelt: voortbeweging, voeding en voortplanting. Eigenlijk is de vraag niet: ‘Zouden er wormen op andere planeten wonen?’, maar wel: ‘Waarom zou je ooit meer nodig hebben dan wormen?’ Tot die conclusie kwamen mijn wormencollega en ik ook, en we verwonderden ons erover dat wij daar zaten, met onze armen, benen en hersenkwabben, terwijl we veel beter met z’n allen worm waren gebleven. Het kostte ons niet veel moeite om ons in te beelden dat een andere planeet het wel zo zou aanpakken. Grote wormen, kleine wormen, bacteriofage (bacterieetende) of veganistische wormen, jagende wormen en grazende wormen, gravende wormen en zwemmende wormen of – als de atmosfeer dik genoeg is – misschien wel vliegende wormen. De kans op een wormenplaneet is, naar mijn vakkundig oordeel, meer dan reëel.