Нарвалы, так называемые единороги моря, долгое время были неправильно поняты. Средневековые европейцы считали, что их спиральные бивни — это настоящие рога единорога с магическими целебными свойствами. Эта идея была развенчана, но бивни остаются популярными сувенирами в Канаде и Гренландии, и ученые до сих пор очарованы их странной структурой. Теперь новая статья в Nature Communications показывает, что бивень — это не просто одна спираль, а двойная спираль, с второй внутренней спиралью, закрученной в противоположном направлении.

Инуитская легенда гласит, что женщина, утащенная в океан гарпунным тросом, стала первой нарвалом, а ее скрученные волосы превратились в спиральный бивень. Реальность немного менее мифична: бивень — это клык в левой верхней челюсти самцов нарвалов, прорезающийся через губу, когда им два-три года, и вырастающий до 1,5–2 метров (чуть менее 5 футов до 9 футов 10 дюймов). У некоторых самцов вырастают два бивня, у других — ни одного. Самки обычно вообще не имеют бивня, а если он у них и вырастает, то он меньше и с меньшим количеством спиралей — однако они живут дольше самцов, что позволяет предположить, что бивень больше связан с социальным статусом, чем с выживанием.

Ученые наблюдали, как нарвалы используют свои бивни, чтобы оглушать мелкую арктическую треску, а несколько невезучих нарвалов были найдены с бивнями, застрявшими в их телах, что намекает на возможные драки. Бивни также содержат несколько миллионов нервных окончаний, которые могут позволять нарвалам ощущать изменения температуры или солености воды. Но внутренняя структура бивня оставалась загадкой — до сих пор.

Бивень состоит из дентина, покрытого тонким слоем цемента, окружающего центральную пульпарную камеру. Оба слоя состоят из микроскопических коллагеновых фибрилл, минерализованных наночастицами гидроксиапатита. Макроскопическая спиральная форма возникает из того, как организованы эти фибриллы, но никто не картировал внутреннюю часть в 3D на атомном, нано- и макроуровнях. Поэтому исследователи изучили два образца бивней и черепов самцов нарвалов, используя комбинацию передовых методов: рентгеновскую компьютерную томографию, сканирующую рентгеновскую дифракцию, сканирующее малоугловое рентгеновское рассеяние, тензорную томографию и микроскопию с двойным лучепреломлением. Для этого потребовалось забронировать время на трех крупных синхротронах в Швеции, Швейцарии и Франции. Они также провели стандартные измерения и механические испытания на трехточечный изгиб.

Результаты: коллагеновые фибриллы и наночастицы гидроксиапатита выстраиваются вдоль продольной оси бивня, создавая высокую степень анизотропии на всех уровнях. Но крошечные систематические отклонения под малыми углами создают скрученную структуру. Цемент образует известную левозакрученную спираль, а дентин — правозакрученную. Эта двойная спиральная конструкция придает бивню его замечательную жесткость и прочность, позволяя ему выдерживать изгиб и скручивание без растрескивания. Это также позволяет бивню расти прямо, в отличие от изогнутого бивня слона. Команда также заметила более тонкую микроструктуру в цементе — пучки коллагеновых волокон, расходящиеся радиально, — которые они планируют изучить дальше.

«Поскольку киты могут жить до 80 лет, их зубы образуют своего рода историческую запись изменяющихся условий окружающей среды на протяжении всей жизни животного», — сказал соавтор Хенрик Биркедал из Орхусского университета в Дании. «И поскольку Северная Атлантика в настоящее время переживает очень быстрые изменения, очевидно, стоит исследовать, можем ли мы проследить эти изменения в твердых тканях бивня нарвала. Именно над этим мы сейчас работаем».

Исследование опубликовано в Nature Communications с DOI: 10.1038/s41467-026-75689-z. Так что в следующий раз, когда вы увидите бивень нарвала, помните: это не магия, но все равно довольно впечатляюще — биологическое чудо с изюминкой (точнее, с двумя).