5 uren geleden
1
De iconische slagtand van de narwal blijkt opgebouwd uit twee spiralen die in een tegengestelde richting draaien.
Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!
Het opvallende uitsteeksel van een narwal is natuurlijk geen hoorn, maar een tand. Bij mannetjes groeit meestal de linker hoektand in de bovenkaak door de bovenlip heen naar voren. Die tand kan meer dan twee meter lang worden. Opvallend is dat hij vrijwel recht groeit, maar aan de buitenkant wel een duidelijke linksdraaiende spiraal vormt.
Juist die bijzondere vorm trok de aandacht van een internationaal onderzoeksteam. De onderzoekers wilden weten of de draaiing die we aan de buitenkant zien ook binnen in de tand te zien is. Hun onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications, laat zien dat het verhaal ingewikkelder is dan gedacht.
Kleine kristallen
De tand bestaat voor een groot deel uit dentine, hetzelfde harde materiaal dat ook het grootste deel van onze tanden vormt. Daaromheen ligt een laag cementum. In andere zoogdieren komt het cement normaal vooral rond de tandwortel voor. Bij de narwal loopt die laag echter helemaal door tot aan de punt van de tand.
Beide soorten weefsel bevatten collageenvezels met daarin kleine kristallen. Samen vormen die een sterke combinatie. “Net als botten en andere tanden zit de narwaltand complex in elkaar,” zegt onderzoeker Marianne Liebi van het Paul Scherrer Institute.
Leestip: Narwal gebruikt slagtand voor allerlei verschillende dingen blijkt uit dronebeelden
Volgens haar is de bijzondere structuur zichtbaar van nanoschaal tot aan macroschaal. Dat is belangrijk, omdat de tand veel moet kunnen hebben. “De narwaltand moet zowel hard als buigzaam zijn,” legt Liebi uit. “Alleen dan kan hij de sterke krachten weerstaan die tijdens het zwemmen ontstaan.”
De onderzoekers vergelijken de opbouw van de tand met gewapend beton. Beton kan goed tegen druk, terwijl staal voor extra stevigheid zorgt. In de narwaltand vervullen de collageenvezels en de kristallen vergelijkbare rollen. De vezels maken het materiaal taaier en flexibeler. De kristallen zorgen juist voor hardheid.
Synchotrons
Om te zien hoe die piepkleine structuren precies lopen in een narwaltand gebruikten de onderzoekers de synchrotrons van drie Europese onderzoekscentra. Zulke installaties produceren hele sterke röntgenstraling. Daarmee kan niet alleen de vorm van een tand worden bekeken, maar ook de richting en de opbouw van de interne structuren.
Een belangrijke techniek was zogeheten Tensor tomography. Daarbij wordt een tand langzaam in de röntgenbundel gedraaid en vanuit veel verschillende hoeken gemeten. Uit miljoenen metingen ontstaat vervolgens een driedimensionaal beeld van de interne structuur.
In eerste instantie leverde dat juist verwarring op. De onderzoekers verwachtten een duidelijke spiraal te zien, maar die verscheen niet meteen in de gegevens. “Dat verbaasde ons behoorlijk,” zegt Liebi. Uit eerdere proeven was namelijk al gebleken dat zo’n tand van binnen sterke draaispanningen bevat.
Punten verbinden
De doorbraak kwam toen het team niet meer naar losse meetpunten keek, maar naar de richting waarin al die punten samen wezen. “Toen we vergeleken hoe de punten ten opzichte van elkaar waren gericht zagen we een patroon ontstaan,” vertelt teamlid Adrian Rodriguez-Palomo. “We hoefden de punten eigenlijk alleen maar met elkaar te verbinden. Toen werden plotseling twee in elkaar grijpende spiralen zichtbaar.”
En precies daar zat de verrassing: het cement aan de buitenkant volgt een linksdraaiende spiraal, dezelfde draairichting die ook aan de buitenkant van de tand zichtbaar is. Maar in de dentine aan de binnenkant lopen de collageenvezels juist in de tegenovergestelde richting: daar ontstaat een rechtsdraaiende spiraal.
Volgens de onderzoekers kan die dubbele structuur verklaren waarom de narwaltand zo sterk is. Twee tegengestelde spiralen kunnen samen veel weerstand bieden tegen externe krachten, op ongeveer dezelfde manier waarop een touw werkt. De ontdekking geeft daarmee een nieuwe blik op een van de opvallendste tanden in het dierenrijk.
De tand kan onderzoekers bovendien nog meer vertellen. Narwaltanden groeien gedurende vrijwel het hele leven van het dier en bevatten jaarlijkse groeilagen. Die lagen kunnen informatie bewaren over omstandigheden in het noordpoolgebied, zoals het klimaat en de beschikbaarheid van voedsel. Zo is de tand niet alleen een bijzonder sterk bouwwerk, maar ook een soort van ‘biologisch archief’ van het leven in de Arctische wateren.
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Wetenschappers onthullen genoom van Aziatische eenhoorn maar niemand weet of het dier nog bestaat en Onderzoekers onderscheppen de sporadisch gehoorde roep van de narwal . Of lees dit artikel: Ondanks lage genetische variatie neemt het aantal narwallen toe .
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
English (US) ·