Om droge periodes door te komen, rollen groepjes broze slibwormen zich op tot rommelige bolletjes. Maar zodra ze gevaar spotten, weten ze zich razendsnel los te wurmen dankzij een speciale spiraalvormige kronkelbeweging.
Wormen die samen ingewikkelde, verstrengelde kluwen vormen met hun lichamen weten zich in milliseconden te bevrijden zodra ze zich bedreigd voelen. Die snelle ontknoping is te danken aan speciale, spiraalvormige bewegingen die elke worm maakt, blijkt uit onderzoek.
Broze slibwormen (Lumbriculus variegatus) leven voornamelijk in ondiepe plekken in de vijvers en meren van Noord-Amerika. Tijdens droge periodes verstrengelen ze hun lichamen in verknoopte ‘wormenblobs’ om vochtig te blijven. In het wild kan zo’n balletje wel 50.000 wormen bevatten. Het duurt een paar minuten voordat de dieren zich tot zo’n blob geknoopt hebben. Maar toen bio-ingenieur Harry Tuazon van het Georgia Technologisch Instituut ultravioletlicht (UV) op een van deze wormballetjes liet schijnen, zag hij tot zijn verbazing dat de beestjes zich in een paar tienden van milliseconden los wisten te wurmen.
Heersen zwermen killerdrones straks over het slagveld?
Een luchtruim gevuld door kunstmatig intelligente killerdrones, die autonoom bepalen wie blijft leven en wie zal sterven. Hoe waarschijnlijk is dat?
Wormen in de gelatine
Tuazon en zijn collega’s wilden begrijpen hoe de wormen zich zo snel konden losknopen van elkaar: meer dan honderd keer zo snel als dat het duurde om een blob te vormen. Met behulp van echografie konden ze in blobs van zo’n twintig wormen groot ‘kijken’. Zo konden ze bijvoorbeeld zien hoe vaak elke worm om een andere worm heen gedraaid zat.
Om de wormen goed te bestuderen, kapselden ze een wormbal in in gelatine, zodat de wormen minder zouden wriemelen. Daarna legden ze de gelatinewormblob in een ondiep bakje water en lieten de diertjes schrikken met elektrische schokjes of UV-licht. Ze filmden de razendsnelle worm-ontknoping, en hielden handmatig van elke worm bij welke weg hij of zij aflegde.
Wiskundigen helpen de knoop ontrafelen
De bio-ingenieurs riepen ook de hulp in van wiskundigen die gespecialiseerd zijn in knopentheorie. Deze wiskundigen gebruikten de observatiegegevens om een wiskundig model op te stellen en computersimulaties te runnen. Die onthulden het grote verschil tussen de langzame samenknoping en de snelle ontknoping: de richting waarin elk dier een soort spiraalvormige wiebelbeweging maakte.
Een herhalende kurkentrekkerbeweging in een richting, en dan een abrupte switch naar een andere richting, zorgt ervoor dat de diertjes in elkaar verstrikt raken. Maar een snelle afwisselende beweging tussen linksom en rechtsom ‘kurkentrekkeren’ zorgt dat de blob efficiënt losknoopt, zegt bio-ingenieur Vishal Patil van de Stanford Universiteit in Californië.
‘Ik had gedacht dat het ontwarren niet echt wiskundige is op te lossen, omdat het zo complex is. Maar toen lieten Harry en zijn collega’s ons deze filmpjes zien en dachten we: als wormen dit probleem kunnen oplossen, kunnen wij het ook’, zegt hij.
Slimme materialen kunnen leren van wriemelende wormen
Begrijpen hoe slibwormen zich tot een stevige blob oprollen en daarna weer loswurmen, kan onderzoekers helpen met ‘de droom om een materiaal te maken dat uit zichzelf dingen kan doen’, zegt natuurkundige Antoine Deblais van de Universiteit van Amsterdam. In de toekomst zouden materialen gemaakt van verstrikte zachte filamenten losser en buigzamer kunnen worden, of juist harder en compacter, als die filamenten zouden kunnen wriemelen als wormen, zegt hij.
