Рентгеновская томография выявила скрытую спираль в бивне нарвала

Что произошло

В Nature Communications опубликована работа о внутреннем строении бивня нарвала. Исследователи выяснили, что привычное представление о единственной левой спирали неполно: внутри бивня есть еще одна спираль, ориентированная в противоположную сторону.

Такое строение обнаружили при изучении образцов бивня и черепа двух самцов нарвала с использованием рентгеновской компьютерной томографии, сканирующей рентгеновской дифракции, малоуглового рентгеновского рассеяния, тензорной томографии и микроскопии двулучепреломления.

Как устроен бивень

Бивень нарвала — это клык в левой верхней челюсти самцов. Он прорезает губу, когда самцы достигают двух-трех лет, и может вырастать до 1,5–2 метров.

Ранее было известно, что бивень закручен влево и состоит из дентина, покрытого тонким слоем цемента вокруг центральной пульпарной камеры. Дентин и цемент состоят из микроскопических коллагеновых фибрилл, минерализованных наночастицами гидроксиапатита.

Новая работа показала, что коллагеновые фибриллы и наночастицы гидроксиапатита ориентированы вдоль продольной оси бивня, а небольшие систематические отклонения в этой ориентации создают закрученную структуру. При этом цемент образует левую спираль, а дентин — правую.

Почему это важно

Авторы связывают двойную спираль с необычной механикой бивня: гибкие волокна и жесткая минеральная матрица помогают ему выдерживать сильные нагрузки, включая изгиб и скручивание, без растрескивания.

Такая структура также помогает бивню расти прямо, в отличие от изогнутого бивня слона. Исследователи планируют дальше изучать более тонкую микроструктуру цемента с помощью микро- и нанопучковых экспериментов.

Что остается неизвестным

Точная функция бивня нарвала остается предметом споров. Есть консенсус, что он, вероятно, возник в результате полового отбора как признак социального статуса, но этим объяснение не исчерпывается.

Нарвалов наблюдали за использованием бивней для оглушения мелкой арктической трески во время охоты. Возможное применение в драках напрямую не наблюдали, хотя находили нарвалов с бивнями, застрявшими в телах.