Un gruppo di ricercatori australiani della Macquarie University e della University of New South Wales ha svelato come il veleno continui a essere pompato anche dopo l'evisceramento dell'animale. Lo studio, coordinato da Fiorella Ramirez-Esquivel della Macquarie University è stato pubblicato sulla rivista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (Pnas)
È cosa nota che le api, quando pungono, perdano il pungiglione e restino eviscerate, morendo. E che il pungiglione stesso, quasi vivesse di vita propria, continua comunque a iniettare veleno nell'organismo punto. Il come questo accadesse, però, è stato una sorta di mistero fino alla scoperta di un gruppo di ricercatori australiani della Macquarie University e della University of New South Wales.
Una pompa autonoma a doppio pistone
Lo studio, coordinato da Fiorella Ramirez-Esquivel della Macquarie University e pubblicato sulla rivista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (Pnas), ha spiegato che il pungiglione delle api è una minuscola pompa autonoma a doppio pistone, capace di continuare a iniettare veleno anche dopo essersi staccata dal corpo dell'insetto. Lo studio è stato condotto attraverso l'utilizzo di riprese video ad alta velocità e modelli tridimensionali per osservare per la prima volta il funzionamento della micropompa naturale. Quando un'ape operaia della specie 'Apis mellifera' punge un bersaglio, può lasciare il pungiglione conficcato nel tessuto attraverso un processo chiamato autotomia. Anche dopo il distacco, la struttura continua autonomamente a penetrare nella pelle e a iniettare veleno.
Il fenomeno noto, il meccanismo meno
Il fenomeno era noto da tempo, ma il meccanismo preciso che consente al pungiglione di pompare il veleno non era mai stato completamente chiarito. "Sappiamo almeno dal 1910 che il sacco velenifero del pungiglione si svuota in una camera dotata di piccoli elementi di pompaggio chiamati valvole, ma fino a oggi non sapevamo esattamente come funzionassero", spiega Ramirez-Esquivel.
Il metodo della ricerca
Per studiarne il movimento, i ricercatori hanno fatto pungere alle api un gel trasparente che riproduce alcune caratteristiche della pelle umana, registrando l'attività del pungiglione con telecamere ad alta velocità. Le immagini hanno rivelato un sistema composto da un serbatoio di veleno, una camera di pompaggio, muscoli, nervi e due sottili lancette appuntite che scorrono alternativamente lungo guide microscopiche, con un movimento simile a quello di una sega a moto alternato. Le lancette svolgono due funzioni: fanno avanzare progressivamente il pungiglione nel tessuto e azionano il sistema che spinge il veleno verso l'esterno. A ciascuna lancetta è collegata una valvola situata nella camera di pompaggio. Durante il movimento verso il basso, le valvole si espandono assumendo una forma simile a quella di un paracadute, creando una tenuta che permette di esercitare pressione sul liquido. Durante il movimento opposto, invece, si ripiegano, riducendo la resistenza e consentendo alla camera di riempirsi nuovamente. La scoperta più sorprendente riguarda il momento in cui le due valvole si incontrano: modificano ancora una volta la propria forma, riuscendo a scorrere l'una oltre l'altra senza interrompere il funzionamento del sistema. "La geometria unica delle valvole è la chiave: agiscono come pistoni comprimibili e, pompando in direzioni opposte, riescono a fornire un flusso continuo di veleno", osserva Ramirez-Esquivel.
Le possibilità mediche aperte dalla scoperta
Per verificare il funzionamento del meccanismo, gli scienziati hanno utilizzato scansioni di microtomografia computerizzata e la stampa tridimensionale per costruire un modello funzionante ingrandito della camera di pompaggio e delle lancette. Gli esperimenti hanno confermato le caratteristiche principali del ciclo di pompaggio osservato nei filmati. Secondo gli autori, la particolare architettura del pungiglione rappresenta una soluzione biologica estremamente efficiente per spostare liquidi attraverso una struttura minuscola e autonoma. La scoperta potrebbe inoltre ispirare la progettazione di nuove micropompe artificiali, con possibili applicazioni nei dispositivi medici mini-invasivi e nelle tecnologie microfluidiche, che permettono di controllare piccolissime quantità di liquido. Si tratta, per il momento, di una prospettiva ingegneristica: lo studio ha caratterizzato sperimentalmente il meccanismo naturale e non ha sviluppato un dispositivo medico pronto all'impiego clinico.
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