Міжнародна група дослідників вперше в повній мірі описала внутрішню будову рога нарвала — єдиного в природі зуба, який одночасно має спіральну та пряму форму і здатний досягати трьох метрів у довжину. Робота стала результатом застосування передової технології 3D-рентгенівського дослідження у трьох центрах синхротронного прискорювача частинок в Європі, що дозволило зазирнути всередину структури, недоступної звичайним методам візуалізації. У самців нарвала лівий ікл проростає крізь щелепу та верхню губу, утворюючи єдиний виступаючий назовні рог, тоді як правий ікл залишається прихованим всередині черепа.

Синхротронна томографія як ключ до мікроструктури

Використання синхротронного випромінювання у трьох європейських центрах дало вченим можливість отримати детальні тривимірні знімки внутрішніх шарів рога. Саме такий підхід дозволив розділити та відстежити окремі тканини — дентин та цемент — і встановити їхню просторову орієнтацію. Ведучий автор дослідження, хімік Генрік Біркедал з Орхуського університету (Данія), наголошує, що без такого високого роздільної здатності спіральна геометрія залишалася б прихованою за зовнішньою поверхнею зуба.

Дві протилежні спіралі утримують рог прямим

Ключове відкриття полягає в тому, що внутрішній дентин закручується спіраллю за годинниковою стрілкою, тоді як зовнішній цемент — у протилежному напрямку. Ці дві зустрічно спрямовані спіральні структури створюють компенсуючі сили, які не дають рогу вигинатися подібно до слонових бивнів і зберігають його характерну пряму форму. Біркедал порівнює цю конструкцію з гвинтом, який безперервно виступає назовні, а не проникає глибоко в об'єкт, що пояснює механічну стійкість такого довгого та тонкого зуба.

Річні кільця та походження зразків

Окрім геометрії, вчені виявили в рогах річні кільця, що нагадують деревні, які потенційно можуть нести інформацію про розвиток і життя тварини, здатної доживати до 80 років. Для аналізу команда використовувала музейні зразки, а також зразки, зібрані корінним населенням інуїтів у Гренландії під час традиційного полювання на нарвалів заради прожитку, що забезпечило репрезентативність вибірки.

Суперечливі дані

Будова рога розшифрована, проте його справжнє призначення залишається предметом наукових суперечок. Ранні теорії припускали, що нарвали використовують рог для полювання на здобич або для визначення температури та солоності води. Дослідницька група вважає ці гіпотези менш переконливими, оскільки роги розвиваються майже виключно у самців; при цьому раніше спостерігалися випадки, коли два самці, схоже, демонстрували роги перед самицею, що породило версію про роль рога в демонстрації домінантності та залученні партнерки. Водночас провідний експерт із рогів нарвалів, антрополог-стоматолог Мартін Нвея з Гарвардського університету, спираючись на свої попередні дослідження, наполягає на тому, що основна функція рога — сенсорна система. Таким чином, дві основні точки зору — демонстративна та сенсорна — досі співіснують у науковому дискурсі.

Значущість роботи для біології та морфології

Незважаючи на зберігаються розбіжності щодо практичного використання рога, Нвея оцінює нове дослідження як значний внесок у уточнення мікроструктури та унікальної морфології зуба нарвала. Отримані дані про зустрічні спіралі дентину та цементу відкривають нові можливості для вивчення росту, віку і, можливо, фізіологічних функцій цього рідкісного морського ссавця, а також слугують прикладом того, як синхротронні методи змінюють уявлення про анатомію тварин.