일각고래, 이른바 바다의 유니콘은 오랫동안 오해를 받아왔다. 중세 유럽인들은 나선형 이빨이 마법의 치유력을 가진 진짜 유니콘 뿔이라고 생각했다. 그 생각은 반증되었지만, 이빨은 여전히 캐나다와 그린란드에서 인기 있는 기념품이며, 과학자들은 여전히 그 이상한 구조에 매료되어 있다. 이제 Nature Communications에 발표된 새로운 논문은 이빨이 단일 나선이 아니라 이중 나선이며, 반대 방향으로 꼬인 두 번째 내부 나선이 있다는 것을 밝혀냈다.

이누이트 전설에 따르면 작살 줄에 끌려 바다로 끌려간 여자가 첫 번째 일각고래가 되었고, 그녀의 꼬인 머리카락이 나선형 이빨로 변했다고 한다. 현실은 약간 덜 신화적이다: 이빨은 수컷 일각고래의 왼쪽 위턱에 있는 송곳니로, 2~3세 때 입술을 뚫고 나와 최대 1.5~2미터(약 5피트에서 9피트 10인치)까지 자란다. 일부 수컷은 두 개의 이빨을 갖고, 다른 수컷은 하나도 없다. 암컷은 보통 이빨이 전혀 없으며, 드물게 자라도 더 작고 나선이 적다. 그러나 암컷은 수컷보다 오래 살며, 이는 이빨이 생존보다 사회적 지위에 더 관련이 있음을 시사한다.

과학자들은 일각고래가 이빨로 작은 북극 대구를 기절시키는 것을 관찰했으며, 불운한 일각고래 몇 마리가 몸에 박힌 이빨로 발견되어 싸움이 있었을 가능성을 암시한다. 이빨에는 또한 수백만 개의 신경 말단이 있어 일각고래가 수온이나 염분 변화를 감지할 수 있게 할 수도 있다. 그러나 이빨의 내부 구조는 지금까지 미스터리였다.

이빨은 상아질로 만들어졌으며, 얇은 백악질 층으로 덮여 있고, 중앙에는 치수강이 있다. 두 층 모두 수산화인회석 나노입자로 광물화된 미세한 콜라겐 원섬유로 구성되어 있다. 거시적 나선 모양은 이러한 원섬유가 조직되는 방식에서 나타나지만, 원자, 나노, 거시적 규모에서 내부를 3D로 매핑한 사람은 아무도 없었다. 그래서 연구자들은 두 마리 수컷 일각고래의 이빨과 두개골 표본을 X선 컴퓨터 단층 촬영, 주사 X선 회절, 주사 소각 X선 산란, 텐서 단층 촬영, 복굴절 현미경 등 고급 기술을 조합하여 연구했다. 이를 위해 스웨덴, 스위스, 프랑스의 대형 싱크로트론 세 곳을 예약해야 했다. 또한 표준 측정과 기계적 3점 굽힘 시험도 수행했다.

결과: 콜라겐 원섬유와 수산화인회석 나노입자가 이빨의 세로 축을 따라 정렬되어 모든 규모에서 높은 이방성을 만든다. 그러나 작은 각도의 미세한 체계적 편차가 꼬인 구조를 생성한다. 백악질은 알려진 왼손 나선을 형성하고, 상아질은 오른손 나선을 형성한다. 이 이중 나선 설계는 이빨에 놀라운 강성과 강도를 부여하여 균열 없이 굽힘과 비틀림을 견딜 수 있게 한다. 또한 코끼리의 구부러진 엄니와 달리 이빨이 곧게 자라게 한다. 연구팀은 또한 백악질에서 바깥쪽으로 방사되는 콜라겐 섬유 다발이라는 더 미세한 미세 구조를 발견했으며, 이는 추가 연구할 계획이다.

"고래는 최대 80년까지 살 수 있기 때문에, 그들의 이빨은 동물의 일생 동안 변화하는 환경 조건의 일종의 역사적 기록을 형성합니다,"라고 덴마크 오르후스 대학의 공동 저자 헨릭 비르케달이 말했다. "그리고 북대서양이 현재 매우 빠른 변화를 겪고 있기 때문에, 우리가 일각고래 이빨의 경조직에서 이러한 변화를 추적할 수 있는지 조사하는 것이 분명합니다. 그것이 우리가 지금 연구하고 있는 것입니다."

이 연구는 Nature Communications에 DOI: 10.1038/s41467-026-75689-z로 게재되었다. 그러니 다음에 일각고래 이빨을 보게 된다면, 기억하세요: 그것은 마법이 아니지만, 여전히 꽤 인상적입니다 - 비틀림(정확히는 두 개)이 있는 생물학적 경이입니다.