перед экспериментом червей помещали в 3–5% раствор этанола

Тесс Хеереманс (Tess Heeremans)

Антуан Деблэ (Antoine Deblais)

Даниэль Бонн (Daniel Bonn)

Сандер Воутерсен (Sander Woutersen)

---

Шнобелевская премия 2024 по химии

перед экспериментом червей Tubifex tubifex помещали в 3–5% раствор этанола

Тесс Хеереманс (Tess Heeremans), Антуан Деблэ (Antoine Deblais), Даниэль Бонн (Daniel Bonn) и Сандер Воутерсен (Sander Woutersen), Амстердамский университет, Нидерланды, "Хроматографическое разделение активных полимерных смесей червей по длине контура и активности", Science Advances, т. 8, № 23, 2022.

Скорость конвективного переноса полимеров через ограниченные геометрии зависит от их размера, что позволяет разделять полимерные смеси на основе размера (хроматография). Здесь мы исследуем, можно ли разделить смеси активных полимеров аналогичным образом на основе их активности. Мы используем тонкие живые черви Tubifex tubifex в качестве модельной системы для активных полимеров и изучаем перенос этих червей навязанным потоком через канал, заполненный гексагональной решеткой столбов. Скорость переноса через канал сильно зависит от степени активности, эффект, который мы приписываем различному распределению конформаций, отобранных червями в зависимости от их активности.

Все партии исследованных червей T. tubifex приобретены в Aquarium Rainer, Amsterdam, Нидерланды, и предоставлены компанией Ichtyo Trophic. Червей изначально извлекают из их естественной среды обитания и держат в аквариуме в течение 1 недели, чтобы смыть любые следы загрязняющих веществ, ила или их собственных отходов, а затем хранят при температуре 4 C. Мы собрали их на этом этапе. После эксперимента (1 час) червей возвращали в их естественную среду обитания.

Активность червей можно непрерывно настраивать двумя различными способами: (i) снижая активность, временно помещая червей в 3–5% раствор этанола перед экспериментом и (ii) изменяя температуру воды в экспериментальной установке. Чем ниже температура (или в присутствии спирта), тем менее активен червь. В отличие от активности, длина персистентности и радиус инерции гораздо меньше зависят от температуры. Чтобы исследовать влияние массива столбов и наложенного потока на активность, мы провели эксперименты, в которых один и тот же набор червей отслеживался внутри и снаружи массива столбов, а также при наличии и отсутствии наложенного потока. Результаты показывают, что массив столбов и поток не оказывают существенного влияния на активность.

Метод (i) имеет то преимущество, что мы можем изучать смеси червей с различной активностью (путем смешивания нормальных и отравленных червей), тогда как во втором случае активность всех червей изменяется одновременно. Метод (ii) имеет то преимущество, что уровень активности постоянен, тогда как в первом случае активность червей, которых кормили алкоголем, медленно возвращается к нормальному уровню, когда они находятся в пресной воде по мере восстановления. Этот процесс происходит в масштабе времени около 10 минут, поэтому мы гарантируем, что каждый эксперимент будет завершен гораздо быстрее этого времени. Таким образом, мы можем контролировать как длину контура, так и активность активных червей и, следовательно, исследовать влияние этих параметров на их поведение в гидродинамическом потоке.

Для оптимизации эффективности разделения по размеру были исследованы различные геометрии для заполнения колонки. В последних исследованиях по колонной-матрице хроматографии с обычными полимерами используются гексагональные упорядоченные колонные матрицы, поскольку они, по-видимому, являются наиболее эффективным методом. Вдохновленные этими методами, мы разработали масштабированную версию классических экспериментов по гидродинамической хроматографии с использованием столбчатой матрицы, в которых наложенный поток заставляет червей перемещаться через гексагональную матрицу столбчатой матрицы. Мы настраиваем уровень активности, настраивая температуру воды с помощью терморегулируемого резервуара.

Наши результаты демонстрируют уникальный способ сортировки смесей активных полимеров на основе их активности и предоставляют универсальную и удобную экспериментальную систему для исследования гидродинамики активных полимеров. Однако активные черви могут принимать множество сложных конформаций, из которых нам все еще нужно лучше понять их влияние на время элюирования.

Червей использовали для моделирования «активной материи» — по сути, частиц, которые могут двигаться самостоятельно. Активная материя - это процветающий бизнес в биологии, химии и физике, и ученые отчаянно ищут теорию, которая поможет им понять, как общие свойства возникают из индивидуальных характеристик частиц.

Если вы покажете химикам длинный, тонкий движущийся объект, они могут увидеть его как полимер, конформация которого колеблется из-за теплового движения. Биолог увидит червя или змею, которая движется, потому что ищет пищу. Как физик, вы задаетесь вопросом: в чем принципиальное различие между этими двумя точками зрения?, - спрашивает Антуан Деблэ.

За использование хроматографии для разделения пьяных и трезвых червей, Тесс Хеереманс (Tess Heeremans), Антуан Деблэ (Antoine Deblais), Даниэль Бонн (Daniel Bonn) и Сандер Воутерсен (Sander Woutersen), Амстердамский университет, Нидерланды, становятся обладателями Шнобелевской премии 2024 года по химии.

Комментарий:

---

Шнобелевская премия - 1991 - мир Теллер приложил массу усилий, чтобы уговорить правительство США разрешить ему создать термоядерную бомбу, новая бомба была построена и испытана, стоимость разработки, строительства и обслуживания бомбы превысила самые смелые ожидания, весь мир был напуган подробнее

---

Шнобелевская премия - 2002 - мир Президент компании «Такара», президент японской акустической лаборатории и директор ветеринарной клиники получили премию за поддержание мира между биологическими видами путем создания компьютерного собако-человеческого переводчика Бау-Лингвал, Bow-Lingual подробнее

Источник - пресса