Als je aan polymeeronderzoek denkt, wriemelen er vast niet direct wormen door je gedachten. Toch is dat niet eens zo’n heel gek idee, vonden student Tess Heeremans en onderzoekers Antoine Deblais, Daniel Bonn en Sander Woutersen van de Universiteit van Amsterdam. De gewone slingerworm (Tubifex tubifex) kun je namelijk prima inzetten als model voor actieve polymeren.

In een waterstroom met verschillende obstakels en openingen (een soort doolhof) bestudeerden ze de hydrodynamische flow van de wormen, vergelijkbaar met zogenoemde slalomchromatografie. De dunne rode worm is zo’n 5 tot 30 mm lang en hoe actief hij beweegt kun je op twee manieren beïnvloeden: zowel door lage temperaturen als door een 3-5% ethanoloplossing gaan de wormen significant langzamer bewegen. Laat je een koude of aangeschoten worm aan het begin van de waterstroom met obstakels los, dan komt die eigenlijk nauwelijks vooruit, terwijl een normale, warme worm een flinke afstand aflegt en dus een kortere ‘elutietijd’ heeft.

Met deze methodes deden ze tests waaruit bleek dat actieve en kleine ‘polymeer-achtige entiteiten’ (de wormen dus) sneller door het doolhof kwamen dan minder actieve (koude) en langere varianten. Dat kleinere wormen eerder door de stroom komen is niet zo’n verrassing, maar waarom actieve wormen sneller zijn was nog even de vraag. Dat bleek te komen door de conformaties die de worm aannam. Koude en aangeschoten wormen houden zich lang en glijden op die manier langzaam tussen de obstakels door, waarbij ze soms vast komen te zitten. Warme wormen krullen zich meer op, waardoor ze een compactere vorm aannemen en zich zo makkelijker tussen de openingen door kunnen wurmen.

Als laatste keken de onderzoekers of ze een mengsel van aangeschoten en warme wormen konden scheiden op een chromatografische manier. Door beide groepen tegelijk aan het begin van het kanaaltje neer te zetten, kwam er vanzelf een redelijke scheiding tussen de warme wormen en de aangeschoten wormen.

Met slalomchromatografie kun je ‘gewone’ polymeren scheiden op lengte, maar die polymeren (zoals DNA) zijn niet actief, in ieder geval niet zo actief als de wormen. Groepsleider Sander Woutersen: ‘Voor actieve polymeren zijn er al wel theorie en simulaties, maar geen experimenten, want ze zijn veel moeilijker te maken dan actieve bolletjes (zie deze paper, red.). De wormen zijn een makkelijk modelsysteem zodat je toch experimenten aan actieve polymeren kunt doen. Dit experiment doen met microscopische actieve polymeren zou wel eens heel moeilijk kunnen zijn; dat soort syntheses doen wij niet, maar het zou natuurlijk leuk zijn als iemand het zou proberen.’

Mocht iemand zich geroepen voelen om deze uitdaging aan te gaan, dan is de redactie benieuwd naar de resultaten.

Heerema, T. et al. (2022) Sci. Adv. 8(23), doi.org/10.1126/sciadv.abj7918