Wer schon einmal von einer Honigbiene gestochen wurde, kennt das Phänomen: Die Biene ist längst weg, doch der Stachel steckt in der Haut und arbeitet weiter. Warum das so gut funktioniert, haben Forscherinnen und Forscher in Australien nun erstmals im Detail gefilmt. Ihr Ergebnis, veröffentlicht im Fachjournal PNAS: Der nur rund zwei Millimeter lange Stachel ist eine eigenständige Mikropumpe mit gleich zwei Kolben.
Dass die Giftblase in eine kleine Pumpkammer mündet, in der klappenartige Ventile sitzen, ist schon seit über hundert Jahren bekannt. Eine Zeichnung davon existiert seit 1910. Wie diese Ventile genau arbeiten, blieb jedoch rätselhaft. Das Team um die Biologin Fiorella Ramirez-Esquivel von der Macquarie University in Sydney und Kollegen der University of New South Wales ließ Bienen deshalb in ein durchsichtiges Gel stechen, das menschliche Haut nachahmt, und filmte die abgetrennten Stachel mit 300 Bildern pro Sekunde.
Die Aufnahmen zeigen einen raffinierten Ablauf. Jede der beiden Stechborsten, die wie die Blätter einer Säbelsäge vor- und zurückgleiten, trägt ein Ventil. Bewegt es sich nach unten, spannt es sich auf wie ein Fallschirm, dichtet die Kammer ab und drückt Gift hinaus. Auf dem Rückweg klappt es zusammen wie ein Regenschirm. Weil sich die beiden Ventile gegenläufig bewegen, müssen sie in der Mitte aneinander vorbei – auch dafür verformen sie sich. So entsteht ein gleichmäßiger Giftstrom.
„Die einzigartige Geometrie der Ventile ist der Schlüssel“, sagt Ramirez-Esquivel. Für die Bestätigung druckten die Fachleute aus Mikro-CT-Scans ein vergrößertes Modell der Kammer mit starren und biegsamen Kunststoffen, das das Prinzip nachstellte. Hunderte Stunden Filmarbeit steckten in der Studie; gestochen wurde die Forscherin dabei nach eigenen Angaben nur ein einziges Mal.
Die Biene kann der Stich das Leben kosten, der Technik dagegen könnte er nützen. Das Team sieht Vorbilder für winzige Pumpen in der Mikrofluidik und für schonende medizinische Anwendungen, etwa bei der Gabe von Medikamenten.
