نیش زنبور چگونه پس از جدا شدن از بدن، به تزریق زهر ادامه می‌دهد؟
پژوهشگران با بررسی حرکت قطعات ریز نیش زنبور عسل، سازوکار پمپاژ زهر را شناسایی کرده‌اند؛ یافته‌ای که می‌تواند به طراحی پمپ‌های بسیار کوچک برای کاربردهای پزشکی کمک کند.
به گزارش سیناپرس، نیش زنبور عسل پس از جدا شدن از بدن این حشره، همچنان می‌تواند زهر را به بافت تزریق کند. اکنون پژوهشگران با بررسی دقیق اجزای متحرک نیش دریافته‌اند که دو قطعه باریک و نوک‌تیز، همراه با دریچه‌هایی ویژه، در فرایندی هماهنگ به حرکت زهر و ورود بیشتر نیش به بافت کمک می‌کنند.
نیش زدن زنبور کارگر معمولاً با باقی ماندن نیش در پوست همراه است؛ زیرا هنگام دور شدن زنبور، نیش از بدن آن جدا می‌شود. با وجود این، دستگاه تزریق زهر بلافاصله از کار نمی‌افتد و می‌تواند به فعالیت خود ادامه دهد. پرسش اصلی پژوهشگران این بود که این ساختار کوچک، بدون اتصال به بدن زنبور، چگونه حرکت زهر را حفظ می‌کند.
محققانی از دانشگاه مک‌کواری و دانشگاه نیو ساوت ولز در استرالیا برای پاسخ به این پرسش، سازوکار داخلی نیش و نحوه حرکت اجزای آن را بررسی کردند. اگرچه دانشمندان از مدت‌ها پیش می‌دانستند که مخزن زهر به محفظه‌ای دارای اجزای دریچه‌مانند متصل است، نحوه عملکرد دقیق این بخش‌ها و نقش آن‌ها در تزریق زهر به‌طور کامل مشخص نبود.
پژوهشگران برای مشاهده این فرایند، از ژلی شفاف استفاده کردند که ویژگی‌هایی مشابه پوست انسان داشت. زنبورها نیش خود را در این ژل فرو بردند و محققان با کمک دوربین پرسرعت، حرکت نیش و روند خروج زهر را ثبت کردند. همچنین، تصویربرداری میکروسی‌تی امکان بررسی ساختار داخلی نیش را فراهم کرد. پژوهشگران سپس بر اساس این تصاویر، مدلی بزرگ‌تر از محفظه و اجزای متحرک آن ساختند تا عملکرد سازوکار پمپاژ را دقیق‌تر مطالعه کنند.
نتایج بررسی‌ها نشان داد نیش زنبور از دو قطعه باریک و نوک‌تیز تشکیل شده است که در امتداد مسیرهایی مشخص حرکت می‌کنند. این قطعات علاوه بر کمک به پیشروی نیش در بافت، در انتقال زهر نیز نقش دارند. هر قطعه به دریچه‌ای متصل است که درون محفظه پمپ حرکت می‌کند و با تغییر شکل خود، به جابه‌جایی زهر کمک می‌کند.
هنگامی که قطعات در یک جهت حرکت می‌کنند، دریچه‌ها بازتر می‌شوند و با وارد کردن فشار به زهر، آن را به سمت خروجی می‌رانند. در مرحله بازگشت، دریچه‌ها جمع می‌شوند تا محفظه دوباره از زهر پر شود و از برگشت مایع جلوگیری شود. این چرخه به نیش اجازه می‌دهد تزریق را ادامه دهد.
یکی از نکات مهم در این سازوکار، تغییر شکل دریچه‌ها هنگام عبور از کنار یکدیگر است. یافته‌های پژوهش نشان می‌دهد این دریچه‌ها در میانه مسیر، شکل خود را تغییر می‌دهند تا بتوانند بدون اختلال در حرکت، از کنار یکدیگر عبور کنند. عملکرد هماهنگ دو قطعه و دریچه‌های متصل به آن‌ها، امکان پمپاژ زهر را در فضایی بسیار محدود فراهم می‌کند.
مدل بزرگ‌شده‌ای که پژوهشگران ساختند نیز به بررسی دوباره ویژگی‌های اصلی این چرخه کمک کرد. این مدل نشان داد که نحوه حرکت قطعات و تغییر شکل دریچه‌ها، بخش مهمی از عملکرد پمپ‌مانند نیش را توضیح می‌دهد؛ سازوکاری که به نیش جداشده امکان می‌دهد همچنان زهر را به بافت منتقل کند.
از نیش زنبور تا فناوری‌های پزشکی
اهمیت این یافته فراتر از شناخت نحوه نیش زدن زنبور عسل است. بررسی عملکرد این ساختار طبیعی می‌تواند ایده‌هایی برای طراحی پمپ‌های میکروسکوپی فراهم کند؛ ابزارهایی که باید مقدار کمی مایع را در فضایی بسیار کوچک و با کنترل مناسب جابه‌جا کنند.
به گفته پژوهشگران، اصول حرکتی به‌کاررفته در نیش زنبور می‌تواند در توسعه فناوری‌های انتقال مایعات، از جمله برخی ابزارهای پزشکی کم‌تهاجمی و سامانه‌های جابه‌جایی حجم‌های اندک مایع، الهام‌بخش باشد. با این حال، استفاده عملی از این اصول به پژوهش‌های مهندسی و ارزیابی‌های بیشتر نیاز دارد.
نتایج این پژوهش در نشریه علمی PNAS منتشر شده است.
