Учёные выяснили, как жало пчелы обеспечивает непрерывную подачу яда. Клапаны, расположенные у каждого из двух ланцетов внутри камеры для перекачки яда, меняют форму во время движения. При движении вниз они раскрываются подобно парашюту и герметизируют камеру, работая по принципу поршня и выталкивая жидкость.
Во время обратного хода клапаны сжимаются, а при встрече в центре снова изменяют конфигурацию, чтобы пройти друг мимо друга. «Уникальная геометрия клапанов является ключом: они работают как складывающиеся поршни и, двигаясь в противоположных направлениях, обеспечивают непрерывный поток яда», — сообщила соавтор исследования Фиорелла Рамирес-Эскивель из Университета Маккуори, слова которой приводит EurekAlert.
Такая конструкция одновременно снижает обратный ток жидкости. Первые выводы подтвердили эксперименты по визуализации движения потока. Для дополнительной проверки исследователи провели микрокомпьютерную томографию и изготовили увеличенную модель механизма на 3D-принтере.
Работу искусственного образца также сняли на видео и изучили покадрово. Модель продемонстрировала ту же кинематику перекачки, что и настоящее пчелиное жало. Это подтвердило, что наблюдаемое движение клапанов действительно лежит в основе подачи яда.
В дальнейшем специалисты планируют подробнее изучить свойства материалов клапанов. Эксперименты показали, что для их работы необходимы высокая эластичность и низкое трение между деталями. Кроме того, учёные хотят проверить возможную роль капиллярного эффекта, который может способствовать поступлению яда в канал или, наоборот, препятствовать движению жидкости.
Механизм пчелиного жала уже использовали как образец при создании микроигл, устройств для перемещения веществ через ткани и буровых инструментов. Авторы исследования рассчитывают, что их результаты найдут применение в медицине и микрофлюидике, в частности при разработке искусственных насосов. Работа опубликована в журнале PNAS, DOI: 10.1073/pnas.2603916123.