فيديو عالي السرعة يظهر كيف تضخ لدغة النحل السم

وكتب أحد المؤلفين: "إن الهندسة الفريدة للصمامات هي المفتاح؛ فهي تعمل كمكابس قابلة للسحب" لتوصيل السم.

وكتب أحد المؤلفين: "إن الهندسة الفريدة للصمامات هي المفتاح؛ فهي تعمل كمكابس قابلة للسحب" لتوصيل السم.

بمجرد أن يلسعك النحل ويطير بعيدًا، فإنه يترك لسعاته في اللحم الطري. وفقا لورقة جديدة نشرت في Proceedings of the National Academy of Sciences، فقد استنتج العلماء الآن أن إبرة الإبرة يمكنها الاستمرار في ضخ السم إلى ضحيتها البائسة حتى بعد إقلاع النحلة، وذلك بفضل آلية المضخة الفريدة التي تشبه المكبس المزدوج.

طورت الأنواع المختلفة آليات مختلفة لتوصيل السم، والتي تتضمن ثقب الجلد ثم ضخ السم من الغدة أو الخزان. على سبيل المثال، تمتلك العناكب عضلات تحيط بغدد السم الخاصة بها، والتي تنقبض وتطرد السم من خلال أنيابها. يقوم النحل والدبابير والنمل بتوصيل السم من خلال لسعاتهم، إما عن طريق تقلص العضلات حول خزان السم أو من خلال عناصر صلبة تسمى المشارط التي تعمل معًا لضخ السم.

يضيف نحل العسل (Apis mellifera) ميزة فريدة: بعد إدخال إبرة الإبرة في الهدف، تطير شغالات النحل بعيدًا وتترك الإبرة خلفها. وتستمر اللدغة في اختراق الأنسجة وضخ السم من تلقاء نفسها، وهي ظاهرة نادرة تعرف باسم الانشطار الذاتي. تحتوي إبرة النحلة على ثلاثة عناصر متشابكة رئيسية تشكل قناة السم: إبرة تتسع لتشكل غرفة الضخ الرئيسية، ومشارط مدببة تنزلق ذهابًا وإيابًا لاختراق الأنسجة وضخ السم إلى الهدف. لكن الآلية الدقيقة التي يتم من خلالها تحقيق عملية الضخ لم تتم ملاحظتها بشكل مباشر.

سعى مؤلفو هذه الورقة الأخيرة إلى الكشف عن حركيات ضخ سم النحل من أجل تحديد الميكانيكا الحيوية الأساسية. قاموا بجمع النحل العامل الحي وإزالة الإبر بالملقط قبل التصوير مباشرة. ثم تم دمجها جزئيًا في كتل هلامية صناعية وتسجيل عملية الضخ باستخدام مجهر مجسم وتسجيل فيديو ملون عالي السرعة. تم بعد ذلك إجراء تحليل إطارًا تلو الآخر لتتبع الحركة بشكل أفضل، وهو ما يكون مرئيًا لأن الهياكل شبه شفافة.

وأظهر الفيديو أن الصمامات الملحقة بكل مشرط - وكلاهما داخل غرفة ضخ السم - تتشوه وتنزلق ذهابًا وإيابًا أثناء الضخ. إنها تنتفخ مثل المظلة عند الضربة السفلية، مما يخلق ختمًا من خلال حركة تشبه المكبس الذي يطبق ضغطًا للأسفل على الحجرة لطرد السم. إنهم ينفخون في الارتفاع. ويتغير شكل الصمامات مرة أخرى عندما تلتقي في المنتصف لتمرير بعضها البعض.

وقالت فيوريلا راميريز إسكيفيل من جامعة ماكواري، وأحد مؤلفي البحث: "إن الهندسة الفريدة للصمامات هي المفتاح؛ فهي تعمل كمكابس قابلة للسحب، ومن خلال الضخ في اتجاهين متعاكسين، يمكن أن تخلق تدفقًا مستمرًا للسم". يضيف تصميم المكبس المزدوج تعقيدًا، ولكن من المهم أن يتمكن الإبرة من إيصال السم باستمرار في وحدة مدمجة قائمة بذاتها. تعمل الحركة المزدوجة أيضًا على تقليل التدفق الخلفي.

وكانت هذه النتائج متوافقة مع تجارب تصور التدفق السابقة التي أجراها المؤلفون. لتأكيد النتائج الأولية، أجرى الفريق فحوصات مقطعية دقيقة واستخدم تلك البيانات لإنشاء نموذج أولي مطبوع ثلاثي الأبعاد لتقليد سلوك الضخ الملحوظ. تم أيضًا تصوير حركة الضخ هذه وتحليلها إطارًا تلو الآخر. أظهر نموذج الضخ الاصطناعي نفس حركيات الضخ مثل الإبر البيولوجية.

قد تركز الأبحاث المستقبلية على فحص خصائص المواد للصمامات عن كثب، حيث يُظهر صمام البوليمر الاصطناعي للفريق أن المرونة العالية جدًا هي المفتاح لتكرار التشوهات الضرورية للصمام، إلى جانب انخفاض الاحتكاك بين الصمامات. ونظرا لصغر حجم عناصر ضخ السم، سيكون من المفيد التحقق مما إذا كان العمل الشعري يلعب دورا. يمكن أن يساعد العمل الشعري في سحب السم إلى قناة السم، أو بدلاً من ذلك، قد يحتاج السم إلى مقاومة العمل الشعري لسحب السائل من الأنسجة.

استخدمت الأبحاث السابقة بنية لسعات النحل كمصدر إلهام لتصميم الإبر الدقيقة وأجهزة نقل الأنسجة وأجهزة الحفر. ويعتقد المؤلفون أن عملهم سيجد في نهاية المطاف تطبيقات طبية وموائع جزيئية مماثلة مثل المضخات الاصطناعية.

DOI: PNAS، 2026.10.1073/pnas.2603916123 (حول معرفات DOIs).

جينيفر هي كاتبة بارزة في Ars Technica مع التركيز بشكل خاص على تقاطع العلوم والثقافة، حيث تغطي كل شيء بدءًا من الفيزياء والموضوعات متعددة التخصصات ذات الصلة وحتى أفلامها ومسلسلاتها التلفزيونية المفضلة. تعيش جينيفر مع زوجها الفيزيائي شون إم كارول وقطتيهما أرييل وكاليبان في بالتيمور.