نیش زدن زنبور از نمایی که کمتر دیده‌اید

به گزارش خبرنگار فناوری ایونا به نقل از ایسنا، نیش زنبورهای عسل معمولاً یک‌بارمصرف است و هنگام فرو رفتن در پوستِ هدف، نیش از انتهای بدن زنبور کنده می‌شود و زخم بزرگی بر جای می‌گذارد که زنبور بعداً بر اثر آن می‌میرد، اما حتی پس از آنکه زنبورِ محکوم به مرگ دور می‌شود، نیش همچنان به کار خود که پمپاژ زهر است، ادامه می‌دهد.

دانشمندان در جریان مطالعه‌ای جدید که در نشریه «مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم»(PNAS) منتشر شده است، عملکرد نیشِ جداشده از بدن زنبور را ثبت کرده‌اند تا سازوکار آن را بهتر درک کنند.

تماشای آن شاید کمی آزاردهنده باشد، اما در عین حال نمی‌توانیم چشم از آن برداریم.

فیورلا رامیرز-اسکیول(Fiorella Ramirez-Esquivel)، حشره‌شناس دانشگاه مک‌کواری(Macquarie) در استرالیا می‌گوید: اگر تا به حال زنبور شما را نیش زده باشد، می‌دانید که فرآیندی بسیار دردناک است، اما اکنون ما توانسته‌ایم تمام اجزای فعالِ موجود در این نیشِ کوچک را شناسایی کنیم.

وی افزود: ما از سال ۱۹۱۰ می‌دانستیم که کیسه زهرِ نیش زنبور عسل به محفظه‌ای با اجزای پمپاژکننده کوچک به نام دریچه(valve) تخلیه می‌شود، اما تا پیش از این دقیقاً نمی‌دانستیم که آنها چگونه کار می‌کنند.

دوربین‌های پرسرعت، تصویر این نیشِ نیمه‌شفاف را هنگام فرو رفتن در ژلی شفاف که برای شبیه‌سازی پوست انسان طراحی شده ثبت کردند و سازوکار درونی این ابزار بیولوژیکی شگفت‌انگیز را آشکار ساختند.

این تیم پژوهشی می‌نویسد: با وجود علاقه مداوم به مطالعه نیشِ راسته بال‌غشاییان(Hymenoptera)، تا به امروز هیچ مشاهده مستقیمی از فرآیند پمپاژ زهر صورت نگرفته و درک ما از بیومکانیکِ تزریق زهر همچنان محدود است. نیش زنبور عسل ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد؛ از جمله اینکه نسبتاً بزرگ و شفاف است و قابلیت «خودبُری» یا «اتوتومی» به معنی جدا شدن خودکار از بدن زنبور را هنگام نیش زدن دارد.

تعجب‌آور است که پیش از این کسی چنین کاری انجام نداده بود، چرا که اتفاقات واقعاً شگفت‌انگیزی درون آن در جریان است.

رامیرز-اسکیول و تیمش مکانیسم نیش را به عنوان یک «میکروپمپ دو-پیستونه منحصربه‌فرد» توصیف می‌کنند.

آنها از پنس برای هدایت نیش به محل مورد نظر استفاده کردند، اما سپس یک جفت خار تیز به نام «لانست»(تیغه) وارد عمل شد. این تیغه‌ها با ضربات متناوب، نیش را بیشتر در پوست فرو بردند و همزمان زهر را پمپاژ کردند.

هر تیغه به دریچه‌ای متناظر درون محفظه حباب‌مانند (بخش ضخیم‌تر در پایه نیش) متصل است. این دریچه‌های انعطاف‌پذیر به‌طور متناوب باد می‌شوند تا تیغه متصل به خود را به سمت پایین برانند و سپس خالی (جمع) می‌شوند تا آن را به عقب بکشند. آنها در حین این تناوب، از کنار یکدیگر عبور می‌کنند.

این فرآیند همچنین فشاری رو به پایین بر مخزن زهر متصل به آنها ایجاد می‌کند و مایع را به سمت پوست هدایت می‌کند.

رامیرز-اسکیول می‌گوید: در نهایت و شاید از همه جالب‌توجه‌تر اینکه وقتی دریچه‌ها در میانه حرکت به هم می‌رسند، شکل خود را تغییر می‌دهند تا بتوانند از کنار یکدیگر عبور کنند. این راهکاری شگفت‌انگیز برای پمپاژ مایع است، زیرا حفظ حالت آب‌بندی (عدم نشت) برای انتقال مؤثر فشار حیاتی است. هندسه منحصربه‌فرد دریچه‌ها کلید ماجرا است. آنها مانند پیستون‌های تاشو عمل می‌کنند و با پمپاژ در جهت‌های مخالف، قادر به ایجاد جریانی پیوسته از زهر هستند.

تا آنجا که می‌دانیم، این طراحی پمپاژ خودکار، مختص زنبورهای کارگر عسل است. چنین چیزی پیش از این هرگز دیده نشده بود. سایر اعضای راسته بال‌غشاییان با استفاده از انقباضات موج‌مانند در اطراف مجرای زهر نیش می‌زنند که چیزی شبیه به نحوه حرکت غذا در دستگاه گوارش انسان است.

در مقابل، نیش زنبور عسل شباهت بیشتری به بسیاری از ابزارهای ساخت بشر، مانند سرنگ‌های تزریق دارو دارد. حتی آن سرنگ‌ها نیز تنها یک پیستون در محفظه خود دارند، به این معنی که نمی‌توانند بدون ایجاد جریان معکوس، دوباره پر شوند. بنابراین شاید طراحی نیش زنبور بتواند الهام‌بخش ساخت ابزاری با قابلیت پر شدن مجدد برای اهداف پزشکی یا تحقیقاتی باشد.

رامیرز-اسکیول می‌گوید: طراحی دو-پیستونه بر پیچیدگی کار می‌افزاید، اما همین ویژگی کلید توانایی نیش برای تزریق پیوسته زهر در قالب یک واحد فشرده و خودکار است.

این پژوهش در نشریه PNAS منتشر شده است.

خبرنگار : همتی