Чарівні математичні дива: розгадано таємницю загадкового бивня нарвалів

Нарвали (Monodon monoceros), можливо, й не є чарівними істотами, проте вчені щойно виявили, що їхній єдиний довгий зуб закручується в протилежних напрямках — дослідники вважають, що він підпорядковується певній математичній магії. Результати показують, що бивень нарвалів насправді складається з двох спіралей замість однієї: зовнішня структура бивня закручується вліво, а внутрішня — у протилежному напрямку, пише Popular Science.

За словами хіміка з Орхуського університету Хенріка Біркедала, найцікавіше те, що ці спіралі завжди мають однакову спрямованість — для порівняння, це можна порівняти з тим, якби у людей були лише ліві руки. Вчені зазначають, що це, насправді, досить унікальне явище у тваринному світі.

Чому у нарвалів є бивні?

Попри те, що бивні нарвалів насправді є зубами, вони значно відрізняються від людських зубів. Замість емалі, або міцної зовнішньої частини людських зубів, усередині бивня знаходиться матеріал, який називається дентином, а зовні бивня — тонкий шар матеріалу, який називається цементом. До речі, у людей цей матеріал цементує зуб у нижній частині коронки.

Попередні дослідження вже показали, що бивні нарвалів можуть сягати понад 2 метри в довжину, проте вчені досі сперечаються щодо їхнього призначення. Проте більшість експертів вважають, що вони слугують сексуальним сигналом, оскільки вони є у більшості, але не у всіх самців. Також було помічено, як нарвали граються, добувають їжу та займаються іншими несексуальними розвагами, використовуючи свої бивні.

Деякі дослідники також вважають, що бивні нарвалів можуть бути засобом, за допомогою якого ці кити визначають температуру, солоність та хімічні зміни у воді або беруть участь у боротьбі. Втім, доказів цього недостатньо. Також імовірно, що це не мисливський інструмент, оскільки було б логічно, щоб бивні були й у самок.

Нарвали також є єдиними тваринами, у яких зазвичай є один бивень, а не два. Втім, відомі випадки, коли у деяких самців нарвалів розвиваються і два. Це також єдина тварина з прямим бивнем, а не з вигнутим.

Загадка бивня нарвала

Раніше вже було відомо, що лівобічна форма бивня нарвала зумовлена особливою організацією мінералізованих колагенових фібрил, які й надають зубу міцність. Як саме організовані ці структурні елементи зуба, залишалося загадкою, оскільки неможливо було зобразити це у трьох вимірах.

У новому дослідженні вчені поєднали кілька методів рентгенівської візуалізації, зокрема спеціальну тривимірну рентгенівську техніку, відому як тензорна томографія. За словами вчених, через великі розміри та надзвичайно складну структуру бивня нарвала вченим довелося використовувати найпотужніші доступні технологічні інструменти. У результаті вченим все ж вдалося розкрити внутрішню будову бивня нарвала.

Дослідники виявили, що основні структурні елементи бивня орієнтовані вздовж його довжини, вони також систематично відламуються під невеликими кутами. Вчені вважають, що саме це і створює скручену структуру. У цементній частині бивня фібрили утворюють лівосторонню спіраль, а у внутрішній частині дентину — правосторонню. Дві протилежні структури зустрічаються в точці переходу між дентином і цементом. Автори зазначають, що внутрішня будова бивня нарвала виявилася ще більш хитромудрою, ніж вважалося раніше.

Вважається, що подвійна спіральна структура бивня забезпечує йому кращі механічні властивості. Вона робить бивні більш стійкими до вигину та скручування, ніж одинарна спіраль або прямий стрижень.

Команда також виявила, що подвійна спіральна структура зберігається в річних приростних шарах бивня. По суті, вони схожі на річні кільця дерев і можуть бути використані для визначення віку нарвала. Подвійна спіральна структура також має постійний вигин, що свідчить про те, що лівосторонній характер росту є генетичним і залишається стабільним протягом усього життя тварини. До речі, відомо, що нарвали можуть жити до 80 років.

Інші новини науки

• Бігає по 10 км і стежить за водним балансом: фізик спостерігав за хом’ячком і виявив щось дивне
• Відео в TikTok допомогло відкрити раніше невідомий вид: живе під землею і ні на що не схожий