تماشای نیش زنبوری که بعد از از بین رفتن زنبور عسل به پمپاژ سم ادامه می دهد

هر کسی که توسط یک زنبور نیش زده باشد می داند که چقدر می تواند دردناک باشد. اکنون، طبق گزارش‌ها، برای اولین بار، دانشمندان نگاهی بسیار دقیق و فوق‌العاده از نزدیک به نحوه عملکرد این نیش‌ها برای ایجاد بدبختی در ما و سایر حیوانات به تصویر کشیده‌اند.

محققان استرالیایی با استفاده از دوربین‌های پرسرعت، نیش زنبور عسل را ضبط کردند که زهر را به ژل شفافی می‌رساند که شبیه پوست انسان است. از جمله، آنها دریافتند که این نیش‌زن‌ها سم را از طریق یک مکانیسم منحصربفرد دو پیستونی پمپاژ می‌کنند که کاملا مستقل از خود زنبور عمل می‌کند. به گفته محققان، یافته‌ها ممکن است به ما امکان ساخت انواع جدیدی از تجهیزات پزشکی یا سایر دستگاه‌ها را بدهد.

فیورلا رامیرز اسکویول، نویسنده ارشد این مقاله، عضو فوق دکتری در دانشکده علوم طبیعی دانشگاه مک کواری، به گیزمودو گفت: «کار ما رفتار پمپاژ را در یک نیش زنده با سطحی از جزئیات نشان می‌دهد که قبلا نداشتیم.

انواع جانوران سمی در جهان وجود دارد که برخی از آنها - مانند زنبورها - از نیش های مخصوص برای به کار انداختن محموله سمی خود استفاده می کنند. به گفته محققان، اکثر حیوانات گزنده از عضلاتی استفاده می کنند که به طور فعال در اطراف منبع سم در بدن آنها منقبض می شوند تا ضربه سمی را وارد کنند. زنبور عسل (Apis mellifera)، با این حال، یک استراتژی منحصر به فرد به نام اتوتومی دارد: هنگامی که نیش خاردار خود را در پوست قربانی سوراخ می کنند، می شکند و به بیرون ریختن زهر خود به خود ادامه می دهد (متاسفانه، این ترفند برای زنبور مهلک است، اگرچه فقط تعداد کمی از گونه ها از آن استفاده می کنند).

ما قبلا در مورد نیش زنبور عسل و ساختارهای همراه آن، که شامل کیسه سم، محفظه پمپاژ، اعصاب و ماهیچه ها می شود، چیزهای زیادی آموخته ایم. می دانیم که دو لنتس نوک تیز دارد که مانند اره ای رفت و برگشتی به عقب و جلو می لغزند. این لانست‌ها به نیش اجازه می‌دهند تا عمیق‌تر در پوست فرو رفته و زهر را وارد بدن کند. لانست ها همچنین به دریچه هایی متصل می شوند که در محفظه پمپاژ قرار دارند. اما اکنون است که دانشمندان در فیلمی با سرعت بالا طیف کاملی از مکانیسم‌هایی را که در هنگام نیش زنبور عمل می‌کنند، ضبط کرده‌اند.

رامیرز اسکویول گفت: "با استفاده از نور عبوری قوی، ما توانستیم از ماهیت نیمه شفاف نیش استفاده کنیم تا ببینیم عناصر پمپاژ داخل نیش چه می کنند." ویدئویی که ما گرفته‌ایم به ما امکان ردیابی فریم به فریم را می‌دهد تا الگوهای حرکتی دریچه‌های پمپاژ را مشخص کنیم.

این تیم از ژل شفاف به عنوان جایگزینی برای پوست انسان استفاده کردند و مواردی را که قبلا ناشناخته بود در مورد نحوه عملکرد نیش مشاهده کردند. بزرگترین کشف این بود که دریچه ها اساسا به عنوان پیستون های متناوب عمل می کنند و در طول فرآیند پمپاژ به صورت پویا تغییر شکل می دهند. یکی از دریچه ها با فرو ریختن دیگری باد می شود و فشار پمپاژ ایجاد می کند و در عین حال از هدر رفتن سم در هنگام پر شدن مجدد لانست ها جلوگیری می کند. نتیجه خالص نیش را قادر می سازد تا جریان مداوم زهر را به قربانی خود برساند.

بر اساس این یافته‌ها، محققان همچنین یک نسخه مکانیزه، اگر ساده‌سازی شده باشد، از نیش زنبور عسل ساختند که به آن‌ها اجازه می‌دهد آنچه را که در فیلم‌ها دیده‌اند تأیید کنند. تحقیقات این تیم به همراه تمام فیلم‌های ویدئویی آن، روز دوشنبه در مجله PNAS منتشر شد.

به گفته رامیرز اسکویول، نیش زنبور عسل حتی از آنچه ما می‌دانستیم قابل توجه‌تر به نظر می‌رسد و درس‌هایی که محققان از آن آموخته‌اند ممکن است کاربردهای دیگری نیز در آینده داشته باشند.

او گفت: «نیشگر مایع را به روشی بسیار غیرمعمول پمپ می‌کند؛ داشتن دو پیستون پمپاژ قابل تغییر شکل در یک محفظه تنها چیزی نیست که ما معمولا چه در طبیعت و چه در دستگاه‌های ساخت بشر مشاهده می‌کنیم.» ما فکر می‌کنیم که رویکرد استینگر برای پمپاژ مایع می‌تواند برای طراحی پمپ‌های دست‌ساز مانند دستگاه‌های پزشکی، میکروپمپ‌ها یا هر سیستمی که نیاز به جریان مداوم مایع دارد، جالب باشد.

رامیرز اسکویول افزود، زنبورها تنها حشره‌ای نیستند که مهندسان یا دانشمندان دیگر می‌توانند از آنها الهام بگیرند. کوتیکول حشرات، لایه بیرونی اسکلت بیرونی آن‌ها، بسیار سازگار است و گونه‌های مختلف تکامل یافته‌اند تا کوتیکول‌های آن‌ها را حتی در مناطق بسیار کوچک سخت‌تر، نرم‌تر یا کشسان‌تر کنند. این شکل‌پذیری به خوبی می‌تواند یک یا دو چیز را به ما بیاموزد. او گفت: «با پیشرفت پلاستیک و ساخت، من هیجان‌زده هستم که ببینم آیا می‌توانیم برخی از این ویژگی‌ها را در دستگاه‌های ساخت بشر تکرار کنیم یا خیر.

در عین حال، من فقط خوشحالم که از قبل تمام تلاشم را می کنم تا با احترام زنبورهای عسل را از دور تحسین کنم. همانطور که نیش‌زن‌های آن‌ها بسیار مبتکرانه هستند، من به این زودی‌ها نیازی به نمایش شخصی ندارم.