蠕动的蠕虫可以作为实验替身,用于研究被称为活性聚合物的微观运动细丝。这项研究为研究主要由活性聚合物组成的“活性物质”系统开辟了新途径,这些聚合物起着许多重要的生物学作用。

物理学家解释说,活性聚合物由单独的细丝组成,这些细丝可以利用自身的能量或来自周围环境的能量来改变它们的形状安东尼Deblais在阿姆斯特丹大学。它们存在于几个重要的生物系统中,如活细胞细胞骨架中的细丝和微管,以及精子、细菌、藻类和浮游生物的鞭状鞭毛中。

但是活性聚合物很难制造和实验研究,主要是因为它们的微观尺寸。这意味着科学家们对它们的行为知之甚少,比如它们在形成细胞膜中的作用。

为了找到一种更大规模研究活性聚合物的新方法,研究人员转向了水丝蚓颤蚓-俗称泥虫,在宠物店出售,作为水生鱼类的活饲料。德布莱斯说:“我们认为这些活的蠕虫是绕过当前限制的一个很好的平台。”

他们在一种流变仪中使用水和活污泥虫的溶液进行实验,流变仪是一个位于两个旋转板之间的房间,可以用来测量液体的粘度。为了控制蠕虫的活动,研究人员改变了水温——温暖的蠕虫比寒冷的蠕虫更活跃——并添加了少量的酒精,这使它们在一段时间内完全不活跃。德布莱斯说:“他们可以在大约30分钟后清醒过来。”“有时候做一条虫子更好!””

类似聚合物的蠕虫的流变学实验的图像

来源:©2020美国物理学会

定制的流变学细胞,用于测量蠕虫如何流动

研究人员发现,在低流速下,活性蠕虫溶液的粘性比非活性溶液低10到100倍,这可能是因为它们可以“放松”任何形成的缠结。但相对较高的流速会阻止活性蠕虫在水溶液中排列,可能是因为它们更容易纠缠在一起,所以高流速的活性蠕虫溶液比预期的更粘稠,Deblais说。

他说:“在活性物质领域引入这个系统为活性聚合物的新研究领域铺平了道路。”“我们计划重新研究常规聚合物实验中已知的东西,当然,还会将活性引入其中。”

物理学家说,活性聚合物的研究非常困难,所以需要这样的实验方法Tanniemola利物浦他没有参与这项研究。“这个新系统看起来很有前景。”

利物浦说,相对较大的蠕虫尺寸意味着系统的活性元素可以比微观活性聚合物系统更清晰地表征。蠕虫的长度和灵活性也意味着可以仔细研究纠缠,而“蠕虫的扭动动力学也有望产生新的非热波动”,他补充道。