Международная группа исследователей впервые в полной мере описала внутреннее строение рога нарвала — единственного в природе зуба, который одновременно обладает спиральной и прямой формой и способен достигать трёх метров в длину. Работа стала результатом применения передовой технологии 3D-рентгеновского исследования в трёх центрах синхротронного ускорителя частиц в Европе, что позволило заглянуть внутрь структуры, недоступной обычным методам визуализации. Для самцов нарвала левый клык прорастает сквозь челюсть и верхнюю губу, образуя единый выступающий наружу рог, тогда как правый клык остаётся скрытым внутри черепа.

Синхротронная томография как ключ к микроструктуре

Использование синхротронного излучения в трёх европейских центрах дало ученым возможность получить детальные трёхмерные снимки внутренних слоёв рога. Именно такой подход позволил разделить и проследить отдельные ткани — дентин и цемент — и установить их пространственную ориентацию. Ведущий автор исследования, химик Хенрик Биркедал из Орхусского университета (Дания), подчёркивает, что без столь высокого разрешения спиральная геометрия оставалась бы скрытой за внешней поверхностью зуба.

Две противоположные спирали удерживают рог прямым

Ключевое открытие состоит в том, что внутренний дентин закручивается спиралью по часовой стрелке, тогда как внешний цемент — в противоположном направлении. Эти две встречно направленные спиральные структуры создают компенсирующие силы, которые не дают рогу изгибаться подобно слоновьим бивням и сохраняют его характерную прямую форму. Биркедал сравнивает эту конструкцию с винтом, который непрерывно выступает наружу, а не проникает глубоко в объект, что объясняет механическую устойчивость такого длинного и тонкого зуба.

Годичные кольца и происхождение образцов

Помимо геометрии, учёные обнаружили в рогах годичные кольца, напоминающие древесные, которые потенциально могут нести информацию о развитии и жизни животного, способного доживать до 80 лет. Для анализа команда использовала музейные образцы, а также образцы, собранные коренным населением инуитов в Гренландии во время традиционной охоты на нарвалов ради пропитания, что обеспечило репрезентативность выборки.

Противоречивые данные

Строение рога расшифровано, однако его истинное предназначение остаётся предметом научных споров. Ранние теории предполагали, что нарвалы используют рог для охоты на добычу или для определения температуры и солености воды. Исследовательская группа считает эти гипотезы менее убедительными, поскольку рога развиваются почти исключительно у самцов; при этом ранее наблюдались случаи, когда два самца, по-видимому, демонстрировали рога перед самкой, что породило версию о роли рога в показе доминирования и привлечении партнёрши. В то же время ведущий эксперт по рогам нарвалов, антрополог-стоматолог Мартин Нвея из Гарвардского университета, опираясь на свои прежние исследования, настаивает на том, что основная функция рога — сенсорная система. Таким образом, две основные точки зрения — демонстративная и сенсорная — по-прежнему сосуществуют в научном дискурсе.

Значимость работы для биологии и морфологии

Несмотря на сохраняющиеся разногласия относительно практического использования рога, Нвея оценивает новое исследование как значительный вклад в уточнение микроструктуры и уникальной морфологии зуба нарвала. Полученные данные о встречных спиралях дентина и цемента открывают новые возможности для изучения роста, возраста и, возможно, физиологических функций этого редкого морского млекопитающего, а также служат примером того, как синхротронные методы меняют представления об анатомии животных.