El sorprendente mecanismo del aguijón de las abejas: una diminuta bomba de doble pistón

El aguijón de las abejas melíferas funciona como una pequeña bomba de doble pistón que sigue introduciendo veneno después de separarse del cuerpo del insecto

Puede parecer una simple aguja, pero el aguijón de una abeja guarda en su interior un complicado mecanismo biológico. Los científicos han descubierto que el aguijón de las abejas melíferas funciona como una pequeña bomba de doble pistón que sigue introduciendo veneno después de separarse del cuerpo del insecto.

Cuando una abeja nos pica, se está condenando a muerte, porque muere al poco tiempo de perder el aguijón. Quien haya sufrido alguna vez la picadura sabe, sin embargo, que el dolor no termina cuando el animal se aleja. Cuando una abeja melífera (Apis mellifera) pica, el aguijón puede continuar funcionando durante un tiempo separado de su cuerpo, y seguir introduciendo veneno. Un grupo de investigadores australianos ha conseguido explicar con detalle cómo lo hace.

El estudio, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), revela que el aguijón, de apenas unos dos milímetros, funciona como una microbomba de doble pistón. Los científicos utilizaron grabaciones de alta velocidad y reconstrucciones tridimensionales mediante microtomografía computarizada, una técnica de imagen no destructiva que utiliza rayos X para obtener representaciones tridimensionales detalladas.

Una máquina que sigue funcionando sola

Una vez que el aguijón queda enganchado dentro de la piel, no se queda inmóvil. Debido a que conserva estructuras como músculos, tejido nervioso y el saco de veneno, puede continuar actuando de manera autónoma durante un tiempo. Según la investigadora Fiorella Ramírez-Esquivel, puede seguir bombeando veneno aproximadamente entre medio minuto y dos minutos, hasta que pierde la energía necesaria para seguir moviéndose.

Los investigadores hicieron que las abejas picaran un gel transparente diseñado para imitar la piel. Mediante las imágenes de la cámara lenta descubrieron como dentro del aguijón hay dos pequeñas estructuras afiladas llamadas lancetas que se desplazan alternativamente hacia delante y hacia atrás, de forma parecida a una sierra. Lo que hace con este movimiento es que el aguijón penetre cada vez más en el tejido.

Pero las lancetas no sirven únicamente para perforar. Cada una contiene una estructura flexible que funciona como una válvula y, al moverse, actúan como el pistón de una bomba, y ayudan a expulsar más veneno

Dos pistones trabajando por turnos

La clave esta está en la coordinación. Las dos lancetas se desplazan en direcciones opuestas dentro de una pequeña cámara. Durante el movimiento descendente, la válvula de una de ellas se deforma y sella la cámara, permitiendo generar presión y empujar el veneno hacia el exterior. Cuando vuelve a subir, la estructura se pliega, facilitando que la cámara vuelva a llenarse y reduciendo el retroceso del líquido. Mientras, la otra lanceta realiza el movimiento contrario, es decir, mientras un pistón expulsa veneno, el otro se prepara para hacerlo después. Todo ocurre sin que el aguijón siga conectado al cuerpo de la abeja.

Para comprobar cómo funcionaba este mecanismo, los científicos utilizaron imágenes de micro-CT para reconstruir la estructura interna y fabricaron un modelo funcional ampliado mediante impresión 3D. Estas reconstrucciones permitieron estudiar el movimiento interno de las distintas piezas y entender cómo se genera el flujo del veneno. El aguijón no solo es una aguja que perfora la piel, también funciona como un pequeño sistema autónomo capaz de seguir administrando veneno.

Del aguijón a la medicina

Mover cantidades muy pequeñas de líquido de forma continua y controlada es uno de los retos de la microfluídica, un campo empleado en dispositivos médicos y sistemas de administración de fármacos. El mecanismo de las abejas consigue hacerlo con dos pistones deformables dentro de una única cámara extremadamente pequeña.

Los investigadores creen que este diseño natural podría inspirar nuevas microbombas para tecnologías médicas mínimamente invasivas, e incluso dispositivos destinados a administrar medicamentos de manera precisa.

Así, algo tan cotidiano y doloroso como una picadura de abeja, esconde una solución de ingeniería extraordinariamente compleja. Después de millones de años de evolución, la naturaleza había construido una bomba microscópica de doble pistón mucho antes de que los científicos supieran exactamente cómo funcionaba.

REFERENCIA

The honey bee stinger: An unusual pump with collapsible double pistons

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