Волшебные математические чудеса: разгадан секрет загадочного бивня нарвалов

Нарвалы (Monodon monoceros), возможно, и не волшебные существа, однако ученые только что обнаружили, что их единственный длинный зуб закручивается в противоположных направлениях — исследователи считают, что он следует некой математической магии. Результаты показывают, что бивень нарвалов на самом деле состоит из двух спиралей вместо одной: внешняя структура бивня закручивается влево, а внутренняя — в противоположном направлении, пишет Popular Science.

По словам химика из Орхусского университета Хенрика Биркедала, самым любопытным является то, что эти спирали всегда имеют одинаковую направленность — для сравнения, это сравнимо с тем, что у людей были бы только левые руки. Ученые отмечают, что это, на самом деле, достаточно уникально в животном мире.

Почему у нарвалов есть бивни?

Несмотря на то, что бивни нарвалов на самом деле являются зубами, они сильно отличаются от человеческих зубов. Вместо эмали, или прочной внешней части человеческих зубов, внутри бивня находится материал, называемый дентином, а снаружи бивня находится тонкий слой материала, называемого цементом. К слову, у людей этот материал цементирует зуб в нижней части золота.

Предыдущие исследования уже показали, что бивни нарвалов могут достигать более чем на 2 метра в длину, однако ученые до сих пор спорят об их назначении. Однако большинство экспертов считают, что они служат сексуальным сигналом, поскольку они есть у большинства, но не у всех, самцов. Также было замечено, как нарвалы играют, добывают пищу и занимаются другими несексуальными развлечениями со своими бивнями.

Некоторые исследователи также считают, что бивни нарвалов могут быт способом, с помощью которого эти киты определяют температуру, соленость и химические изменения в воде или участвую в борьбе. Впрочем, доказательств этому недостаточно. Также вероятно, что это не охотничий инструмент, поскольку было бы логично, чтобы бивни были и у самок.

Нарвалы также являются единственными животными, у которых обычно один бивень, а не два. Впрочем, известны случаи, когда у некоторых самцов нарвалов развиваются и два. Это также единственное животное с прямым бивнем, а не с изогнутым.

Загадка бивня нарвала

Ранее уже было известно, что левосторонняя форма бивня нарвала обусловлена особой организацией минерализованных коллагеновых фибрилл, которые и придают зубу прочность. Как именно организованы эти структурные элементы зуба, оставалось загадкой, поскольку невозможно было отобразить это в трех измерениях.

В новом исследовании ученые объединили несколько методов рентгеновской визуализации, в частности, специальную трехмерную рентгеновскую технику, называемую тензорной томографией. По словам ученых, из-за больших размеров и чрезвычайно сложной структуры бивня нарвала ученым потребовалось использовать самые мощные доступные технологические инструменты. В результате ученым все же удалось раскрыть внутреннее строение бивня нарвала.

Исследователи обнаружили, что основные структурные элементы бивня ориентированы вдоль его длины, они также систематически отламываются под небольшими углами. Ученые считают, что именно это и создает скрученную структуру. В цементной части бивня фибриллы образуют левостороннюю спираль, а во внутренней части дентина — правостороннюю. Две противоположные структуры встречаются в точке перехода между дентином и цементом. Авторы отмечают, что внутреннее строение бивня нарвала оказалось еще более замысловатым, чем считалось ранее.

Считается, что двойная спиральная структура бивня обеспечивает ему лучшие механические свойства. Она делает бивни более устойчивыми к изгибу и скручиванию, чем одинарная спираль или прямой стержень.

Команда также обнаружила, что двойная спиральная структура сохраняется в годичных приростных слоях бивня. По сути, они похожи на годичные кольца деревьев и могут быть использованы для определения возраста нарвала. Двойная спиральная структура также имеет постоянный изгиб, что предполагает, что левосторонний характер роста является генетическим и остается стабильным на протяжении всей жизни животного. К слову, известно, что нарвалы могут жить до 80 лет.

Другие новости науки

• Бегает по 10 км и следит за водным балансом: физик следил за хомячком и обнаружил нечто странное
• Видео в TikTok помогло открыть неизвестный ранее вид: живет под землей и ни на что не похоже