Бивень нарвала оказался двойной спиралью, делающей его устойчивым к сгибу
Международная группа исследователей под руководством Орхусского университета выяснила, как формируется закрученная структура бивня нарвала. В Средние века этот длинный спиральный зуб продавали как рог единорога, которому приписывали магические свойства, пишет Phys.org.
Ученые установили, что внутри бивня находится не одна спираль, а две. Наружный слой, который называется цементом, закручен влево, а внутренний дентин — вправо. Эти противоположно направленные структуры встречаются на границе двух тканей и создают своеобразный биологический противовес.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Для изучения строения бивня специалисты использовали трехмерные рентгеновские методы, включая тензорную томографию. С их помощью удалось проследить расположение микроскопических минеральных волокон коллагена внутри зуба.
Работа потребовала применения трех крупных синхротронов: MAX IV в Швеции, Swiss Light Source в Швейцарии и European Synchrotron Radiation Facility во Франции. Эти установки позволили получить данные о внутренней структуре бивня на разных масштабах.
Бивень нарвала представляет собой левый клык, который растет через челюсть и губу и может достигать более двух метров. В отличие от человеческих зубов, у него нет эмали: внутри он состоит из дентина, а снаружи покрыт цементом.
Анализ показал, что волокна коллагена в основном направлены вдоль оси зуба, но при этом систематически отклоняются под небольшими углами. В наружном слое они образуют левозакрученную структуру, а во внутреннем — правозакрученную. Такая двойная архитектура делает бивень более устойчивым к изгибу и скручиванию, чем одинарная спираль или прямой стержень.
Ведущий автор работы Адриан Родригес-Паломо отметил, что подобный эксперимент ранее не проводился. По его словам, исследование стало возможным благодаря сотрудничеству специалистов в области химии, физики, материаловедения и биологии. Ученый начал проект в Технологическом университете Чалмерса в Швеции, а затем продолжил его на химическом факультете Орхусского университета.
Отдельную роль в интерпретации данных сыграли биологи из Гренландского института природных ресурсов. Без их участия, как отметил Родригес-Паломо, объяснить полученные результаты было бы невозможно.
Двойная спираль сохраняется в годовых слоях роста бивня, которые можно сравнить с кольцами деревьев. При этом шаг закручивания остается постоянным. Это указывает на то, что подобный рисунок задан генетически и сохраняется на протяжении всей жизни нарвала, которая может длиться до 80 лет.
Открытие помогает объяснить одну из давних загадок строения этого морского животного и показывает, как в природе формируются материалы с высокими механическими свойствами. В будущем эти знания могут быть полезны при создании новых композитных материалов для строительства и медицины.
Руководитель проекта профессор Хенрик Биркедаль добавил, что зубы китов могут хранить сведения об условиях окружающей среды в течение жизни животного. Теперь команда проверяет, можно ли по тканям бивней нарвалов проследить быстрые изменения, происходящие в Северной Атлантике.
Назначение самого бивня до конца не установлено. Большинство исследователей считают, что он главным образом служит половым сигналом, поскольку обычно встречается у самцов. При этом у небольшой части самок бивень тоже бывает, а у некоторых самцов он отсутствует.
Нарвал считается единственным животным, у которого в норме есть один бивень. Также это единственный прямой бивень в природе, хотя строго его форма представляет собой не плоскую спираль, а трехмерную коническую спираль вокруг продольной оси зуба.
Рекомендуем также:
- Бумажные квитанции за ЖКУ отменяют: с сентября платёжки будут приходить через «Госуслуги»
- Как перестать разочаровываться в людях: Омар Хайям назвал одну истину, которую понимают слишком поздно
- Салат из огурцов «Нежинский»: тот самый легендарный рецепт, который закрывают на зиму десятилетиями
- Бодрость без кофеина из кофейной чашки: какой китайский чай выбрать для энергии
- Кабачки и куриное филе на одной сковороде: секрет нежного вкуса оказался совсем не в сливках
