Исследователи знали об особенностях строения пчелиного жала более ста лет, однако до сих пор не могли точно объяснить, как работает его внутренний насос. Теперь специалистам из австралийского Университета Маккуори удалось запечатлеть этот процесс с помощью высокоскоростной съемки.
Ученые впервые показали, как пчелиное жало впрыскивает яд без участия самой пчелы
Пчелиное жало может оказаться одной из самых совершенных природных систем доставки яда. Ученые впервые детально изучили его работу и выяснили, как крошечный механизм продолжает впрыскивать яд даже после того, как отделяется от тела насекомого.
Wikimedia
Это по-настоящему страшное оружие!
Как пчелиное жало работает без пчелы
Когда медоносная пчела жалит человека, ее зазубренное жало может застрять в коже. При попытке улететь насекомое оставляет в ране не только жало, но и связанные с ним мышцы, нервные узлы и мешочек с ядом. Такая травма обычно приводит к гибели пчелы.
Однако отделившееся жало продолжает работать самостоятельно. Благодаря сокращениям собственных мышц оно постепенно проникает глубже в ткани и впрыскивает яд через узкий канал.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Чтобы разобраться в устройстве этого механизма, ученые снимали отделенные пчелиные жала, проникающие в прозрачный гель, имитирующий ткани человека. Дополнительно они использовали микрокомпьютерную томографию, которая позволила создать трехмерную модель внутренних структур жала. Выяснилось, что система впрыскивания яда работает по принципу миниатюрного двухтактного насоса.
Два крошечных поршня
Основу механизма составляют две длинные острые структуры — ланцеты, которые скользят вперед и назад относительно центральной части жала. Каждый ланцет оснащен гибким клапаном, который движется внутри небольшой камеры, куда поступает яд.
Клапаны работают попеременно. Когда один из них движется вниз, он расширяется, плотно прилегает к стенкам камеры и, словно поршень, выталкивает яд наружу. При движении вверх клапан сжимается, позволяя камере вновь наполниться ядом. Одновременно такая конструкция препятствует обратному поступлению жидкости из раны.
Особенно удивительно то, что во время движения клапаны проходят мимо друг друга. Для этого они временно меняют форму, а затем возвращаются в исходное положение.
В отличие от обычных насосов с жесткими поршнями, пчелиное жало использует гибкие элементы, которые постоянно деформируются. Это позволяет поддерживать подачу яда в чрезвычайно маленьком пространстве.
Как открытие поможет медицине
Чтобы проверить свои выводы, исследователи создали трехмерную модель насосной камеры из гибких материалов. Она воспроизвела основные особенности работы настоящего пчелиного жала и подтвердила предполагаемый принцип движения клапанов.
При этом некоторые детали механизма еще предстоит уточнить. В частности, ученые пока не установили окончательно, как именно клапаны изменяют форму, проходя мимо друг друга.
Таким образом, пчелиное жало оказалось не просто защитным оружием насекомого, а сложным природным механизмом, устройство которого может вдохновить разработчиков новых медицинских технологий.
Загружаем