ミツバチに刺されたことがあるなら、刺された後に刺針が皮膚に残ることをご存知かもしれません。マッコーリー大学の研究者たちは、離れたミツバチの刺針が毒を注入し続ける様子を初めて撮影しました。ミツ…

ミツバチに刺されたことがあるなら、刺された後に刺針が皮膚に残ることをご存知かもしれません。マッコーリー大学の研究者たちは、離れたミツバチの刺針が毒を注入し続ける様子を初めて撮影しました。ミツバチが飛び去った後も、刺針は1分以上毒を送り続けます。刺針を失うと内臓が損傷し死に至るため、ミツバチは慎重に刺します。刺針は巣を守るための自律的なマイクロポンプとして機能します。

多くの毒を持つ動物は筋肉で絞る毒嚢を持ちますが、ミツバチは毒嚢から弁を含むポンプ室に毒を送り出します。この弁の仕組みはこれまで不明でしたが、本研究で初めて動作が撮影されました。

人間の皮膚を模した透明なゲルを使い、刺針を切り離して毒のポンプ動作を撮影しました。ポンプ室は上部に毒の入口、下部に出口がある円筒形で、内部に反対方向に動く2つの弁があります。下降時に弁はパラシュートのように開いて毒を押し出し、傘のように折りたたまれて戻ります。弁は折りたたみ可能なピストンとして機能し、互いを通り抜けながら密閉と充填を両立させています。

刺針の動きを理解するには数百時間の撮影が必要でした。構造を調べるために3Dスキャンと顕微鏡を用いて詳細なモデルを作成し、様々なプラスチックで拡大3Dプリントしたポンプ室と弁を製作。実際の刺針のポンプ原理を再現しました。

ミツバチの刺針ポンプは、筋肉で絞る貯蔵庫や筋収縮で変形する室とは異なり、非常に柔軟な2つのピストンが円筒内で動く構造です。この独特な設計は、マイクロ流体制御や薬物送達、連続流ポンプの応用に役立つ可能性があります。