Жало медоносной пчелы способно продолжать впрыскивать яд даже после отделения от тела насекомого. Австралийские исследователи выяснили, как устроен этот автономный механизм, и впервые подробно зафиксировали его работу с помощью высокоскоростной камеры.
Результаты исследования ученых Университета Маккуори и Университета Нового Южного Уэльса опубликованы в научном журнале PNAS.
Оказалось, что жало длиной около двух миллиметров представляет собой не просто острый инструмент для прокалывания кожи. Внутри него действует сложная система, напоминающая миниатюрный насос с двумя поршнями.
Основную роль играют две подвижные игловидные структуры – ланцеты. Они перемещаются вдоль направляющих, помогая жалу проникать глубже в ткани и одновременно обеспечивая продвижение яда.
На каждом ланцете находится особый клапан. При движении в одном направлении он раскрывается и создает давление, проталкивая жидкость вперед. При обратном ходе клапан складывается, препятствуя возвращению яда.
Чтобы увидеть процесс в деталях, ученые предложили пчелам жалить прозрачный гель, имитирующий кожу человека. Высокоскоростная съемка позволила рассмотреть движения элементов, которые невозможно различить невооруженным глазом.
Выяснилось, что во время рабочего хода клапаны раскрываются подобно маленьким парашютам, а при возвращении в исходное положение сжимаются. Благодаря чередованию движений двух ланцетов яд продолжает поступать через жало.
Исследователи дополнительно изучили его внутреннее строение методом микрокомпьютерной томографии и изготовили увеличенную модель на 3D-принтере. Это помогло проверить, каким образом взаимодействуют подвижные части механизма.
По словам ведущего автора работы Фиореллы Рамирес-Эсквивел, именно особая форма клапанов позволяет системе перекачивать жидкость при согласованной работе элементов.
Открытие представляет интерес не только для биологов. Принцип действия пчелиного жала может стать основой для разработки миниатюрных насосов, используемых в медицинских устройствах и микрофлюидных системах.
Пока речь идет о возможном инженерном применении природного механизма, а не о готовом медицинском оборудовании.
