Hochgeschwindigkeitsvideos haben enthüllt, wie Honigbienen-Stacheln Gift abgeben: Die Ventile, die an jeder Lanzette befestigt sind, verändern beim Bewegen ihre Form. Beide Ventile befinden sich in der Giftpumpkammer und blähen sich beim Hin- und Hergleiten auf dem Abwärtshub wie ein Fallschirm auf. Dadurch entsteht durch eine kolbenartige Bewegung eine Dichtung, die in der Kammer nach unten drückt und das Gift nach außen treibt. Beim Aufwärtshub fallen die Ventile zusammen, und wenn sie sich in der Mitte treffen, formen sie sich erneut um, sodass sie aneinander vorbeigleiten können.
Die Mitautorin Fiorella Ramirez-Esquivel von der Macquarie University erklärte, dass die einzigartige Geometrie der Ventile entscheidend sei. „Sie wirken wie zusammenklappbare Kolben, und da sie in entgegengesetzte Richtungen pumpen, können sie einen kontinuierlichen Giftfluss erzeugen“, sagte sie. „Das Design mit doppeltem Kolben macht die Sache komplexer, ist aber der Schlüssel dazu, dass der Stachel in einer kompakten, autonomen Einheit kontinuierlich Gift abgeben kann.“ Die doppelte Bewegung verringert außerdem den Rückfluss, was mit den vorläufigen Strömungsvisualisierungsexperimenten der Autoren übereinstimmt.
Zur Überprüfung der Ergebnisse nutzte das Team Mikro-CT-Scans, um ein im 3D-Druck hergestelltes, maßstabsgetreues Modell zu bauen, das das beobachtete Pumpverhalten nachahmte. Das künstliche Modell zeigte dieselbe Pumpkinematik wie die biologischen Stacheln. Künftige Arbeiten könnten die Materialeigenschaften der Ventile untersuchen, denn das künstliche Polymerventil des Teams deutete darauf hin, dass extrem hohe Elastizität und geringe Reibung zwischen den Ventilen entscheidend sind. Die Forschenden wollen außerdem klären, ob die Kapillarwirkung eine Rolle spielt, angesichts der geringen Größe der giftpumpenden Elemente.
Die Autoren glauben, dass die Forschung zu medizinischen und mikrofluidischen Anwendungen führen könnte, etwa zu künstlichen Pumpen. Sie baut auf früheren Arbeiten auf, bei denen die Struktur des Bienenstachels als Vorbild für Mikronadeln, Gewebetransportvorrichtungen und Bohrwerkzeuge diente. Die Studie wurde 2026 in PNAS veröffentlicht.
Quelle: Ars Technica · Zusammengefasst von HeadlinesBriefing