De avslöjar hemligheten bakom narvalens spiralformade tand
https://mb.cision.com/Public/5569/4340081/96544898e0abd4ce_800x800ar.png
Narvalen kallas ibland för havets enhörning och känns igen på sitt mytomspunna spiralformade ”horn” – som egentligen är en tand som växer ut från käken. Tanden har väckt många frågor, men nu har forskare från bland annat Chalmers kunnat avslöja en av hemligheterna. Med hjälp av toppmoderna röntgenmetoder har de för första gången lyckats visa exakt hur den spiralformade tanden är uppbyggd, vilket är kunskap som kan inspirera till nya material. Nästa steg är att undersöka om tanden kan ge ledtrådar till hur klimatet utvecklats i den arktiska regionen där narvalen lever.
På medeltiden fanns en föreställning om att narvalens tand var ett enhörningshorn, och därmed besatt magiska krafter. För att uppnå prestige och inflytande lät därför den danske kungen Fredrik III utforma rikets kröningsstol av narvalsbetar. Tronen var i bruk ända fram till mitten av 1800-talet och kan idag beskådas på Rosenborgs slott i Köpenhamn.
Använde röntgenmetoder för att undersöka tanden
Numera vet vi att narvalstanden inte har magiska krafter, men den har varit något av ett mysterium, fram tills idag. I en ny studie, publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications, har narvalens tand kartlagts med hjälp av toppmoderna röntgenmetoder vid tre synkrotronanläggningar: MAX IV-laboratoriet i Sverige, Swiss Light Source vid Paul Scherrer-institutet i Schweiz och European Synchrotron Radiation Facility i Frankrike. Studien är en del av forskningsprojektet ”Narwhal tusks – a tale with a twist” och har genomförts av forskare från Århus universitet, Paul Scherrer-institutet, Chalmers tekniska högskola och Grönlands naturinstitut.
Genom ett brett samarbete som involverat kemi, fysik, materialvetenskap och biologi, har forskarna kartlagt tanden i tre dimensioner: på atom-, nano- och mikroskala. Forskarna kombinerade olika röntgenmetoder, däribland tensortomografi som är en kraftfull typ av 3D-röntgen.
En dubbelspiral ger exceptionell stabilitet
Studien visar att tanden inte består av en spiral, utan två. Naturen har konstruerat den som ett tvinnat rep, där det yttre lagret bildar en spiral som är vriden åt vänster, medan de mineraliserade kollagenstrukturerna inuti tanden följer en spiral i motsatt riktning. Dubbelspiralen ger tanden en exceptionell stabilitet som kan stå emot stora påfrestningar.
– Det som förvånade mig mest var att vi upptäckte att det mineraliserade kollagenet, byggstenarna, bildade en spiral redan i en millimeterstor provbit, trots att beten är flera meter lång, säger Marianne Liebi, affilierad docent vid Chalmers tekniska högskola, biträdande lektor på EPFL samt gruppledare vid Paul Scherrer-institutet i Schweiz.
– Projektet blev verkligen tvärvetenskapligt. Samarbetet mellan alla olika projektpartner var nödvändigt för att förstå strukturen i ett större perspektiv. Det hade inte varit möjligt utan fysiker, kemister, marinbiologer och materialforskare, säger Adrian Rodriguez Palomo, som var doktorand vid Chalmers tekniska högskola när han började arbeta med projektet, och fortsatte sedan studien som postdoktoral forskare vid Århus universitet i Danmark.
Kan inspirera till nya material och ge insikter om klimatförändringar
Naturens sätt att konstruera tandens avancerade material med så extrema egenskaper kan på sikt inspirera till nya, starka material.
Men då narvalen kan bli upp till 80 år gammal skulle dess tand – likt ett träds årsringar – också kunna ge nya insikter om miljö- och klimatförhållanden i Arktis; ett område där klimatet ändrar sig snabbt. Det är nästa steg att undersöka för forskarna.
Texten är delvis baserad på pressmeddelanden från Århus universitet och Paul Scherrer-institutet:
A Tusk with a Twist: Scientists Crack the Code of the Narwhal’s Twisted Tusk (Århus universitet)
How the “unicorn of the seas” got its helix (Paul Scherrer-institutet)
Mer om forskningen:
Studien The narwhal tusk assembles its macroscopic helix from building blocks with opposing twists har publicerats i Nature Communications och är skriven av Adrian Rodriguez-Palomo (Århus universitet och Chalmers tekniska högskola), Henrik Birkedal (Århus universitet), Marianne Liebi (Chalmers tekniska högskola, Paul Scherrer-institutet och EPFL), och Eva Garde samt Mads-Peter Heide Jørgensen (Grönlands naturinstitut). Studien är en del av det NordForsk-finansierade forskningsprojektet ”Narwhal tusks – a tale with a twist”, och har delvis finansierats även av Marie Skłodowska-Curie-programmet inom EU-satsningen Horisont 2020.
För mer information, kontakta:
Marianne Liebi, affilierad docent vid avdelningen för materialfysik, institutionen för fysik och astronomi, Chalmers tekniska högskola, biträdande lektor vid EPFL samt gruppledare vid Center for Photon Science, Paul Scherrer-institutet, marianne.liebi@psi.ch, +41 79 795 86 93
Adrian Rodriguez Palomo, postdoktor vid Interdisciplinary Nanoscience Centre (iNANO), och institutionen för kemi, Århus universitet, Danmark. Adrian Rodriguez Palomo disputerade 2022 vid Chalmers tekniska högskola med avhandlingen Multimodal Imaging of Anisotropic Hierarchical Materials
adrian.rodriguez@esrf.fr, +33 476 88 26 24