Trong nhiều thế kỷ, chiếc ngà dài và xoắn đặc trưng đã khiến kỳ lân biển trở thành một trong những loài động vật bí ẩn nhất vùng Bắc Cực. Ngà của chúng từng được chạm khắc, sử dụng làm thuốc và thậm chí được buôn bán như sừng của sinh vật huyền thoại.
Giờ đây, các nhà khoa học đã tìm ra lời giải cho một bí ẩn lâu đời: vì sao chiếc ngà này lại có hình xoắn ốc đặc biệt và tại sao nó luôn xoắn theo cùng một hướng.
Chiếc răng khổng lồ dài tới 2 m
Ngà kỳ lân biển thực chất là một chiếc răng duy nhất mọc từ hàm, xuyên qua môi và có thể đạt chiều dài 2 m.
Theo Giáo sư Henrik Birkedal thuộc Đại học Aarhus, chiếc ngà được cấu tạo từ các sợi collagen. Tuy nhiên, khác với răng người, nó không có men răng. Bên trong là lớp ngà răng, còn bên ngoài là cementum - lớp mô có chức năng tương tự bộ phận giúp cố định răng vào xương hàm ở người.
Cấu trúc xoắn của chiếc ngà đã được quan sát từ lâu. Điều khiến các nhà khoa học đặc biệt chú ý là tất cả những chiếc ngà này dường như đều xoắn theo cùng một hướng.
Đặc điểm này khá bất thường. Ở nhiều cấu trúc xoắn trong tự nhiên, chẳng hạn vỏ ốc, có thể xuất hiện cả hai dạng xoắn trái và phải. Vì vậy, nhóm nghiên cứu muốn tìm hiểu nguyên nhân khiến ngà kỳ lân biển luôn duy trì một hướng xoắn nhất định.
Hai lớp mô xoắn ngược chiều
Để tìm câu trả lời, nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học đến từ Đan Mạch, Thụy Điển, Thụy Sĩ, Pháp và Greenland đã sử dụng công nghệ mới để khảo sát cấu trúc vi mô của ngà.
Họ áp dụng kỹ thuật chụp cắt lớp kéo tán xạ nhỏ, sử dụng tia X xuyên qua chiếc răng và đo cách các tia này bị tán xạ. Nhờ đó, nhóm nghiên cứu có thể lập bản đồ cấu trúc bên trong ngà theo không gian ba chiều ở nhiều cấp độ, từ nguyên tử, nano đến vi mô.
Phương pháp này cho phép họ xác định hướng của các sợi collagen bên trong chiếc ngà với độ phân giải ở cấp micromet.
Kết quả khiến các nhà khoa học bất ngờ.
Ở lớp cementum bên ngoài, các sợi cấu trúc xoắn theo một hướng. Nhưng ở lớp ngà răng bên trong, hướng xoắn lại hoàn toàn ngược lại.
Các thành phần cấu tạo của ngà chủ yếu chạy dọc theo trục chiều dài của chiếc răng. Tuy nhiên, chúng liên tục lệch đi những góc rất nhỏ. Sự thay đổi này tạo nên đường xoắn đặc trưng của chiếc ngà.
Cơ chế giúp ngà mọc thẳng
Phát hiện về hai hướng xoắn đối nghịch cũng giúp nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết về chức năng của cấu trúc đặc biệt này.
Theo Birkedal, nếu chiếc ngà chỉ phát triển theo một đường xoắn duy nhất, nó có thể có xu hướng lệch khỏi đường thẳng và cong lại. Ngược lại, hai lớp mô phát triển theo những hướng xoắn đối nghịch có thể triệt tiêu tác động của nhau, giúp chiếc ngà tiếp tục phát triển thẳng.
Đáng chú ý, sự căng xoắn này vẫn tồn tại ngay cả sau khi con vật chết.
Khi một chiếc ngà được cắt dọc theo chiều dài, lực xoắn bên trong được giải phóng. Do lớp ngà răng bên trong dày hơn lớp cementum bên ngoài, chiếc ngà có thể bắt đầu xoay và thậm chí xoay gần 180 độ.
Theo nhóm nghiên cứu, hiện tượng này cho thấy cấu trúc bên trong chiếc ngà thực sự chứa một lực xoắn đáng kể.
Nghiên cứu không chỉ giúp giải thích hình dạng đặc biệt của ngà kỳ lân biển. Trong quá trình khảo sát, các nhà khoa học còn nhận thấy những chiếc ngà này có thể lưu lại dấu vết về điều kiện môi trường trong thời gian chúng hình thành.
Đây là đặc điểm đáng chú ý bởi ngà kỳ lân biển phát triển liên tục trong suốt vòng đời của con vật, có thể kéo dài tới 80 năm.
Nếu những dấu vết môi trường này có thể được khai thác, chiếc ngà có khả năng trở thành một nguồn thông tin giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu lịch sử sống của những con cá voi Bắc Cực bí ẩn.
Nghiên cứu về cấu trúc xoắn của ngà kỳ lân biển đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
