X射线为独角鲸的螺旋长牙揭示新奥秘

Ars Technica 论文
narwhal-tusk x-ray-imaging materials-science biomechanics environmental-studies

摘要

科学家利用先进的X射线成像技术，发现独角鲸长牙中存在双螺旋结构，这种结构增强了长牙的强度，并可能记录随时间变化的环境信息。

<figure class="video ars-wp-video ars-wp-video--horizontal"> <div class="" style=""> <div class="wrapper ars-wp-video-wrapper relative" style="aspect-ratio: 1.7777777777778;"> <video class="wp-video-shortcode absolute w-full h-full object-contain left-0 top-0" id="video-2167752-1" width="1280" height="720" preload="metadata" controls="controls"><source type="video/mp4" src="https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/08/narwhal-Movie_2-opt.mp4?_=1"></source>独角鲸长牙的CT扫描图。来源：Adrian Rodriguez Palomo/CC BY-NC</video> </div> <figcaption> <span class="icon caption-arrow icon-drop-indicator"></span> <div class="caption font-impact dusk:text-gray-300 mb-4 mt-2 inline-flex flex-row items-stretch gap-1 text-base leading-tight text-gray-400 dark:text-gray-300"> <div class="caption-icon bg-[left_top_5px] w-[10px] shrink-0"></div> <div class="caption-content"> 独角鲸长牙的CT扫描图。来源：Adrian Rodriguez Palomo/CC BY-NC </div> </div> </figcaption> </div> </figure> <p>独角鲸是一种齿鲸，以其独特而笔直、螺旋状的长牙而闻名。在中世纪，许多人相信这些长牙是独角兽的角，因此具有神奇的治疗特性。这种信念早已被揭穿，但长牙在加拿大和格陵兰岛仍然是受欢迎的纪念品。对于热衷于深入了解其不寻常结构的科学家来说，长牙仍然充满魅力。发表在《自然·通讯》杂志上的一篇新论文报告称，独角鲸的长牙不仅有一个左向螺旋，还有一个内部反向螺旋。</p> <p>因纽特传说认为，一名女子在鱼叉击中独角鲸后，被鱼叉绳拖入海中，并变成了独角鲸。她原本扭成发髻的头发变成了螺旋状的长牙。长牙实际上是雄性独角鲸左上颌的一颗犬齿，在雄性两到三岁时穿出嘴唇，长度可达1.5至2米（略低于5英尺至9英尺10英寸）。一些雄性可能会长出两根长螺旋牙，或者在极少数情况下完全没有。</p> <p>普遍认为，这些长牙很可能是通过性选择进化而来，作为一种社会地位的象征。它们显然对生存并非至关重要，因为雌性通常不长出长牙——即使长出，长牙也更小、螺旋更少——但雌性通常比雄性寿命更长。然而，长牙的确切功能仍然是一个备受争议的话题。</p><p><a href="https://arstechnica.com/science/2026/08/x-rays-add-new-twist-to-narwhals-spiral-tusk/">阅读全文</a></p> <p><a href="https://arstechnica.com/science/2026/08/x-rays-add-new-twist-to-narwhals-spiral-tusk/#comments">评论</a></p>
查看原文
查看缓存全文

缓存时间: 2026/08/18 16:14

# X射线揭示独角鲸螺旋长牙的新奥秘 来源：https://arstechnica.com/science/2026/08/x-rays-add-new-twist-to-narwhals-spiral-tusk/ ## 双重螺旋结构 科学家已知独角鲸的长牙始终向左螺旋扭转，其结构由覆盖薄层牙骨质的牙本质构成，中央包裹着牙髓腔。牙本质和牙骨质由矿化了羟基磷灰石纳米颗粒的微细胶原纤维组成。其宏观螺旋形态源于这些纤维的自组织方式，这种结构也决定了长牙的材料特性。一个关键问题是：这种螺旋结构是否在微观和纳米尺度上也依然存在？ 然而此前从未有人在原子、纳米和宏观尺度上完整描绘其内部三维结构。因此，本研究的作者通过结合多种成像技术——X射线计算机断层扫描、扫描X射线衍射、扫描小角X射线散射与张量断层成像，以及双折射显微镜——对两份雄性独角鲸的长牙和头骨标本进行了研究。该研究需要使用瑞典、瑞士和法国的三台大型同步辐射装置。研究团队还进行了标准形态学测量和三点弯曲力学测试。 结果显示，胶原纤维和羟基磷灰石纳米颗粒沿长牙纵轴排列，因此在各个尺度上都呈现出高度的各向异性（https://en.wikipedia.org/wiki/Anisotropy）。但在其排列方向上存在微小的系统性角度偏差，这些偏差最终形成了扭转结构。其中牙骨质层构成已知的左旋螺旋，而牙本质则形成右旋螺旋。 这种双重螺旋结构正是长牙具有卓越刚度与强度的奥秘——柔韧的纤维与刚性的矿化基质相结合，使长牙能够承受弯曲、扭转等强力作用而不破裂。这也解释了为何独角鲸的长牙能笔直生长，而大象的长牙却呈弯曲状。研究团队还发现牙骨质中存在更精细的基础微观结构：胶原纤维束呈放射状向外延伸，他们计划利用微束和纳米束实验进一步研究这一发现。 “鲸类寿命可达80年，它们的牙齿记录着动物一生中环境变化的历程，”丹麦奥胡斯大学的合著者亨里克·比尔克达尔（https://www.eurekalert.org/news-releases/1139992?）表示，“由于北大西洋目前正经历快速变化，我们显然需要研究能否在独角鲸长牙的坚硬组织中追溯这些环境变化痕迹。这正是我们目前正在开展的工作。” DOI: Nature Communications, 2026.10.1038/s41467-026-75689-z (http://dx.doi.org/10.1038/s41467-026-75689-z) （关于DOI：http://arstechnica.com/science/news/2010/03/dois-and-their-discontents-1.ars）

相似文章

海底‘金色球体’来自神秘动物

Wired

三年前在阿拉斯加湾海底发现的神秘金色球体，经DNA和结构分析被确定为一种巨大、稀有海葵（Relicanthus daphneae）脱落的角质层。

首次核弹测试残骸中发现晶体

Hacker News Top

科学家在首次核弹测试（三位一体试验）的玻璃状残留物——三硝石中，发现了一种新的笼形晶体结构，揭示了自然界或核爆炸产物中前所未见的笼状晶格。