Високоскоростни камери заснеха как пчелите инжектират отровата си

Екип от австралийски учени е установил, че жилото на медоносната пчела функционира като сложна микропомпа, която продължава да инжектира отрова дори след отделяне от насекомото. Изследването, публикувано днес в научното списание PNAS, разкрива тайните на този болезнен и привидно магически природен процес чрез високоскоростно заснемане и 3D моделиране.

Анатомия на ужилването

Медоносната пчела (Apis mellifera) е известна със способността си да оставя жилото си в целта — процес, известен като автономия. Макар дължината му да е едва 2 милиметра, то е напълно самостоятелно устройство, оборудвано със собствена торбичка с отрова, помпена камера, мускули и нерви. Досега точният начин, по който то продължава да прониква в тъканта и да изпомпва течност без връзка с пчелата, оставаше загадка за науката.

За да разберат механиката, изследователи от Университета „Макуори" и Университета на Нов Южен Уелс са принудили пчели да ужилят прозрачен гел, имитиращ човешка кожа, докато процесът се записва с високоскоростни камери.

„Знаем още от 1910 година, че торбичката с отрова на жилото на медоносната пчела се изпразва в камера с малки помпени елементи, наречени клапани, но досега не знаехме точно как работят" каза Фиорела Рамирес-Ескивел, съавтор на изследването и ентомолог от Университета „Макуори". „Ако някога сте били ужилвани от пчела, знаете, че това е много болезнен процес, но сега успяхме да идентифицираме всички работещи части, събрани в миниатюрното жило."

Саблен трион в действие

Видеото разкрива, че жилото разполага с два остри ланцета, които се плъзгат напред-назад по система от релси, наподобявайки действието на саблен трион. Именно тези движения избутват острието все по-дълбоко в кожата и едновременно с това задвижват помпата. Към всеки ланцет е прикрепен клапан, разположен в помпената камера. Учените са наблюдавали как тези клапани променят формата си — те се уплътняват при движение надолу и се свиват при движение нагоре, генерирайки налягане без обратен поток.

„И накрая, и може би най-драматично, когато клапаните се срещнат в средата на хода, те отново променят формата си, за да се избутат един покрай друг" допълва Рамирес-Ескивел. Според нея ключова роля играе уникалната геометрия на клапаните, които действат като сгъваеми бутала в противоположни посоки, осигурявайки непрекъснат поток от отрова.

Роботът, който потвърди теорията

За да валидира своите наблюдения, екипът е създал микроКТ сканирания на структурата и ги е използвал за 3D принтиране на увеличен роботизиран модел на камерата и ланцетите. Механичният макет е потвърдил, че дизайнът с двоен бутален механизъм е ключът към автономната доставка на отрова.

Разбирането на този сложен природен механизъм надхвърля чистата биология. Учените се надяват, че архитектурата на пчелното жило ще вдъхнови създаването на нови, по-малко инвазивни микропомпи за доставяне на лекарства в човешкото тяло.