Учёные выяснили, как жало пчелы обеспечивает непрерывную подачу яда. Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS в 2026 году, а его DOI — 10.1073/pnas.2603916123. Работа может помочь в создании искусственных насосов для медицинских и микрофлюидных устройств.
Внутри камеры, которая выталкивает яд, находятся два клапана, соединённых с ланцетами. Во время работы они скользят навстречу друг другу и меняют форму. При движении вниз клапаны раздуваются подобно парашюту, герметизируют пространство и действуют как поршни, создавая давление для выведения яда.
На обратном ходе клапаны сжимаются, а при встрече в центре снова перестраиваются, чтобы пройти друг мимо друга. Их противоположное движение позволяет поддерживать постоянный поток жидкости. «Уникальная геометрия клапанов является ключом: они действуют как складывающиеся поршни и, двигаясь в противоположных направлениях, обеспечивают непрерывную подачу яда», — заявила соавтор исследования Фиорелла Рамирес-Эскивель из Университета Маккуори. По её словам, двойная поршневая система сложнее обычной, но именно она позволяет жалу работать как компактному автономному механизму, одновременно уменьшая обратный ток.
Первоначальные выводы подтвердили эксперименты по визуализации движения жидкости. Исследователи провели микрокомпьютерную томографию, а затем изготовили увеличенную модель механизма на 3D-принтере. Движение искусственной конструкции сняли на видео и разобрали покадрово, после чего обнаружили, что её кинематика совпадает с работой настоящего жала.
В дальнейшем специалисты планируют изучить свойства материалов, из которых состоят клапаны. Опыт с полимерной моделью показал, что для правильной деформации необходимы очень высокая эластичность и низкое трение между элементами. Кроме того, учёные хотят проверить возможную роль капиллярного эффекта: он может помогать втягивать яд в канал либо, наоборот, препятствовать его движению из тканей.
Строение пчелиного жала уже использовали при разработке микроигл, устройств для перемещения веществ через ткани и буровых механизмов. Авторы исследования рассчитывают, что выявленный принцип найдёт применение в медицине и микрофлюидике, в частности при создании искусственных насосов.