Бивень нарвала оказался двойной спиралью, делающей его устойчивым к изгибу
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Бивень нарвала — длинный спиральный зуб, достигающий более двух метров, — в Средние века продавали как рог единорога с магическими свойствами. Международная команда под руководством Орхусского университета выяснила, откуда берется его закрученная структура. Об этом рассказывает издание Phys.org.
Оказалось, что в зубе не одна спираль, а две. Наружный слой, цемент, закручен влево, а внутренний дентин — вправо, и их противоположные силы встречаются на границе между тканями. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Чтобы составить трехмерную карту зубных тканей, ученые использовали рентгеновскую тензорную томографию на трех гигантских синхротронах: MAX IV в Швеции, Swiss Light Source в Швейцарии и European Synchrotron Radiation Facility во Франции. Нарвальский бивень — это левый клык, растущий через челюсть и губу; в отличие от человеческих зубов, у него нет эмали.
Анализ показал, что микроскопические волокна коллагена преимущественно вытянуты вдоль оси зуба, но систематически отклоняются под малыми углами. В цементе они образуют левозакрученную спираль, в дентине — правозакрученную. Такая двойная архитектура стабильнее при изгибе и скручивании, чем одинарная спираль или прямой стержень.
Ведущий автор исследования Адриан Родригес-Паломо отметил, что подобный эксперимент не проводил никто, и он стал возможен благодаря сотрудничеству химиков, физиков, материаловедов и биологов. Паломо начал исследование аспирантом в Технологическом университете Чалмерса в Швеции, а продолжил постдоком на химическом факультете Орхусского университета. Без биологов из Гренландского института природных ресурсов, по его словам, интерпретировать результаты было бы невозможно.
Двойная спираль сохраняется в годовых слоях роста бивня, как кольца деревьев, но с постоянным шагом. Это говорит о том, что узор запрограммирован генетически и остается стабильным всю жизнь животного, которая может длиться до 80 лет.
Открытие не только закрывает многовековую загадку одного из самых узнаваемых обитателей океана, но и показывает, как природа строит материалы с экстремальными механическими свойствами. Эти знания могут пригодиться при создании новых композитных материалов для строительства и медицины. Руководитель проекта профессор Хенрик Биркедаль добавляет, что зубы китов служат историческим архивом условий окружающей среды, и теперь команда проверяет, можно ли проследить быстрые изменения в Северной Атлантике по бивням нарвалов.
Назначение самого бивня до сих пор обсуждается. Большинство исследователей считают его половым сигналом, поскольку он обычно есть у самцов, однако некоторые самки тоже имеют бивень, а у части самцов его нет. Нарвал — единственное животное, у которого в норме один бивень, и единственный прямой бивень в природе, хотя строго это коническая спираль.
