ویدئویی با سرعت بالا نشان می‌دهد که چگونه نیش زنبور عسل پس از جدا شدن، سم را پمپاژ می‌کند

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دانشمندان استرالیایی برای کشف مکانیسم منحصربه‌فردی که به نیش زنبور عسل اجازه می‌دهد تا حتی پس از جدا شدن از بدن زنبور عسل به پمپاژ سم به هدف خود ادامه دهد، از ویدئوی پرسرعت استفاده کرده‌اند.

مطالعه جدیدی که در مجله PNAS منتشر شده است، برای اولین بار نشان می دهد که نیش کوچک 2 میلی متری (0.08 اینچی) زنبور عسل (Apis mellifera) به عنوان یک میکروپمپ پیچیده دو پیستونی عمل می کند.

دکتر Fiorella Ramirez-Esquivel، نویسنده اصلی این مقاله از دانشگاه Macquarie، توضیح داد: «از اوایل سال 1910 می‌دانستیم که کیسه سم نیش زنبور عسل به محفظه‌ای با عناصر پمپاژ کمی به نام دریچه‌ها تخلیه می‌شود، اما تاکنون دقیقا نمی‌دانستیم که چگونه کار می‌کنند.

رامیرز اسکویول گفت: «اگر تا به حال توسط یک زنبور نیش زده باشید، می‌دانید که این یک فرآیند بسیار دردناک است، اما اکنون ما توانسته‌ایم تمام قسمت‌های کار بسته‌شده در نیش کوچک را شناسایی کنیم.»

بعد از اینکه یک زنبور کارگر فرود آمد و نیش خود را به هدف می زند، پرواز می کند و نیش را در فرآیندی به نام "خودکار" رها می کند. سپس نیش به نفوذ به بافت هدف و تزریق زهر با قدرت خود ادامه می دهد.

با نیش زنبورها ژل شفافی که شبیه پوست انسان است، محققان از مک کواری و دانشگاه نیو ساوت ولز توانستند برای اولین بار ویدئویی از عملکرد خودکار پمپاژ سم نیش ضبط کنند.

نیش حاوی چندین جزء مختلف از جمله کیسه سم و محفظه پمپاژ، ماهیچه ها و اعصاب است. همچنین دارای دو لنتس تیز و نوک تیز است که روی سیستمی از ریل ها (به نام اولیستتر) به عقب و جلو می لغزند و با حرکتی مشابه حرکت یک اره رفت و برگشتی. لانست ها وظیفه دارند نیش را به عمق پوست وارد کنند و همچنین سم را پمپاژ می کنند.

هر یک از لنتس های بلند دارای یک دریچه متصل است که در داخل محفظه پمپاژ قرار می گیرد. محققان دریافتند که این دریچه‌ها به صورت دینامیکی تغییر شکل می‌دهند تا در حین پایین‌رفتن، یک مهر و موم تشکیل دهند و در حین حرکت رو به بالا فرو بریزند و فشاری را برای پمپاژ ایجاد کنند و در حین پر کردن مجدد جریان برگشتی را به حداقل برسانند.

ویدئوی پرسرعت نشان داد که دریچه‌ها مانند یک چتر نجات در مسیر پایین باد می‌شوند و به عنوان پیستون عمل می‌کنند تا فشار پمپاژ رو به پایین را روی سم در محفظه اعمال کنند، سپس در حرکت رو به بالا باد را تخلیه می‌کنند.

رامیرز اسکویول می‌گوید: «در نهایت، و شاید به طرز چشمگیری، وقتی دریچه‌ها در وسط ضربه به هم می‌رسند، دوباره شکل خود را تغییر می‌دهند تا از کنار یکدیگر عبور کنند. این یک استراتژی قابل توجه برای پمپاژ سیال است زیرا حفظ آب بندی برای انتقال موثر فشار حیاتی است.

"هندسه منحصر به فرد دریچه ها کلید اصلی است. آنها به عنوان پیستون های جمع شونده عمل می کنند و - با پمپاژ در جهت مخالف - می توانند یک جریان مداوم از سم را انتقال دهند.

محققان مکانیک و جریان نیش را با استفاده از اسکن‌های میکروسی‌تی برای پرینت سه‌بعدی یک مدل کار بزرگ یا ربات کوچک از محفظه لامپ و لنتس‌ها بررسی کردند که ویژگی‌های کلیدی چرخه پمپاژ را تأیید کرد.

رامیرز اسکویول می‌گوید: طراحی دو پیستون پیچیدگی می‌افزاید، اما کلید این است که نیش می‌تواند به طور مداوم زهر را در یک واحد فشرده و مستقل ارسال کند.

نویسندگان مطالعه به این نتیجه رسیدند که اصول طراحی که آنها در نیش زنبور عسل کشف کرده‌اند می‌تواند الهام‌بخش ریزپمپ‌های مهندسی شده با کاربردهای بالقوه در فناوری‌های پزشکی و میکروسیال با حداقل تهاجم باشد.

نیش زنبور عسل: یک پمپ غیر معمول با پیستون های دوبل جمع شونده، مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (2026). DOI: 10.1073/pnas.2603916123

اطلاعات مجله: مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →

این محتوا در ابتدا در The Macquarie University Lighthouse منتشر شد.