Tại sao các nhà khoa học lại chuốc rượu loài giun rồi bắt chúng quay tròn tròn như thế này?

Trong khoang đang xoay tròn kia là một tổ hợp giun say bí tỉ với số lượng lên tới hàng trăm con; những tưởng chỉ cần rượu là đã đủ cho đầu óc quay cuồng, hóa ra vẫn có thể tận dụng dụng cụ thí nghiệm để quay cuồng ác liệt hơn nữa.

Thoạt nhìn, thí nghiệm này có vẻ hơi … quái dị, nhưng mục đích của nó thì cao cả vô cùng. Các nhà khoa học muốn hiểu hơn về active polymer, tạm dịch là polyme chủ động; “polyme” là thuật ngữ chỉ hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản, polyme tồn tại cả trong tự nhiên (ví dụ như chuỗi ADN) và cũng có thể là sản phẩm nhân tạo. 

Dung dịch chứa giun quay tròn trong thiết bị rheometer.

Các nhà vật lý học đề xuất rằng giun thuộc chi Tubifex (tên khoa học Tubifex tubifex, thuộc loài giun đốt, thường sống tại ao hồ và sông trên nhiều lục địa khác nhau) có thể là chủ thể chính trong nghiên cứu polyme chủ động, thậm chí có thể trở thành điểm xuất phát của một lĩnh vực nghiên cứu hoàn toàn mới mang tên polyme sống - living polymer. 

“Polyme chủ động là một lớp hệ thống chủ động rất thú vị, bởi chúng tồn tại rất nhiều trong các hệ thống sinh học với nhiều độ dài khác nhau”, Antoine Deblais, nhà khoa học tới từ Đại học Amsterdam và cũng là một trong nhiều tác giả nghiên cứu nói với Gizmodo. “Ở mức nano và mức hiển vi, sinh học cho ta nhiều ví dụ về các cấu trúc chủ động linh hoạt, từ sợi actin, các vi ống cho tới các lông roi của tinh trùng, tảo, vi khuẩn, rồi tới một lượng đông đảo các vi sinh vật phù du nữa. Bằng cách sử dụng những hệ thống cơ bản (như polyme chủ động) này, ta sẽ hiểu rõ hơn về các sợi chủ động nói chung”.

Hiện tại, khoa học không sẵn các hệ thống thử nghiệm phục vụ công tác nghiên cứu polyme chủ động, khiến việc quan sát vận động của cơ thể chúng khó khăn vô cùng. Thí nghiệm “quay vòng giun say xỉn” này sẽ bao gồm giun được thả trong nước, mô phỏng polyme chủ động - một hệ thống bao gồm các cá thể đơn lẻ có thể vận động theo các cách riêng. Bên cạnh việc dễ quan sát, cả giun và chất cồn đều dễ kiếm.

Hoạt động của giun trong nước và trong nước có độ cồn 5%.

Đội ngũ nghiên cứu quan sát một lượng lớn giun nằm trong một thiết bị rheometer (công cụ dùng để đo đạc vận động của một lượng chất lỏng hoặc chất nhầy khi có lực tác động lên). Họ đổ đầy giun Tubifex vào khoang chứa, quan sát chuyển động của chúng trong các điều kiện khác nhau; kết quả cho thấy giun hoạt động chậm lại khi nhiệt độ giảm hoặc khi dung dịch có độ cồn 5%.

Khi nhiệt độ xuống đủ thấp hay lượng cồn lên đủ cao, giun ngừng cựa quậy, dòng chảy dung dịch xuất hiện hiện tượng “shear thinning”, tạm dịch là “loãng tuyệt đối”, tại đó vòng quay mà tăng thì các sợi trong tổ hợp dung dịch (tức là giun trong thử nghiệm này) sẽ chuyển động về cùng một hướng, cho phép dòng dung dịch trôi dễ dàng hơn. Tuy nhiên, khi loại bỏ cồn, yếu tố loãng tuyệt đối giảm do lũ giun bắt đầu di chuyển theo các hướng ngẫu nhiên.

Các nhà vật lý học dự định tái tạo thử nghiệm này trên các chuỗi polyme thường, quan sát xem chuyện gì sẽ xảy ra khi hiện tượng di chuyển ngẫu nhiên xảy ra.

Nghiên cứu đã được đăng tải trên Physical Review Letters.