Pro Martina Nweeiu je narval – záhadná velryba s vybočeným klem – mnohem zajímavější než bájný jednorožec.
Nyní, osm let poté, co popsal narvalí výrazný kel jako smyslový orgán, se tento fascinující tvor dostává do centra pozornosti. Nweeia a jeho kolegové zmapovali smyslovou dráhu mezi tímto spirálovitým zubem a mozkem narvala a po cestě ukázali, jak může zvíře využívat svůj kel k vytušení svého okolí.
Nweeia, praktikující zubař v Connecticutu a klinický instruktor na katedře restorativní stomatologie a biomateriálových věd na Harvardské škole zubního lékařství, sám sebe označuje za „obyčejného zvědavého kluka“, jehož zájem o zubní antropologii – zuby u lidí napříč evoluční historií – ho podnítil k tomu, aby se podíval například na sloní kel a další varianty zubů u zvířat. Už více než tucet let však pronásleduje narvaly v jejich přirozeném prostředí na půli cesty mezi polárním kruhem a severním pólem.
Čím více Nweeia narvaly studoval, tím méně se mu zdáli dávat smysl.
Jeden spirálovitý zub vyčnívá skrz horní ret neobvyklých devět stop pouze z jedné strany hlavy samce. Je to zub, nikoli paroh s velikostními rozdíly podle pohlaví, které jsou v živočišné říši dobře známé.
Další zub zůstává zasazen na druhé straně narvalí tlamy, což je asymetrie, která se jinde v přírodě nevyskytuje. Samčí embrya narvalů mají ve vyvíjejících se ústech osm párů zubů, ale po narození se vytvoří pouze dva páry, přičemž jeden pár tvoří kly. Obvykle se pouze jeden z těchto zubů stane charakteristickým klem.
Svět výzkumu narvalů znamená výpravy na severní cíp Baffinova ostrova, kde Nweeia sedí na ledových krách nebo v táborech na pobřeží, obléká si suchý oblek a brodí se vodou o teplotě 36 stupňů, odolává větru o rychlosti 120 km/h a ostražitě pozoruje lední medvědy. Na začátku své čtrnáctileté náročné expediční kariéry Nweeia a jeho kolegové zjistili, že narvalí kel je strukturní opakem lidského zubu:
„Všechny tyto věci odporují všem pravidlům a vlastnostem, které by se člověk naučil o zubech, kdyby chodil na zubní školu,“ řekl Nweeia.
V roce 2005 on a jeho kolegové, včetně Petera Hauschky, docenta vývojové biologie HSDM v Bostonské dětské nemocnici, na konferenci oznámili, že kel narvala je smyslový orgán, který mu dodává informace o ledovém prostředí oceánu. Nyní článek, publikovaný v dubnovém čísle časopisu Anatomical Record, sleduje cestu od smyslů k mozku pomocí anatomie, histologie, genetiky a neurofyziologie.
Nweeiaův tým našel v dužině narvalího klu nervy, tkáně a geny, které jsou známé smyslovou funkcí a které pomáhají propojit kel s mozkem. Vyzbrojen tímto novým modelem musel Nweeia potvrdit, že smyslové informace jsou u živých narvalů skutečně přenášeny touto cestou z klu do mozku.
Tým testoval tuto hypotézu tak, že nasadil „plášť z kelů“ – průhlednou trubičku utěsněnou na obou koncích pěnou – na narvala, který plaval ve vodách u Baffinu, v srpnu ještě chladných.
Podnětem byla voda s vysokým nebo nízkým obsahem soli, která při samostatných testech proplouvala trubičkou a přes kel. Reakcí byla změna srdeční frekvence, měřená Holterovým monitorem, stejným přenosným zařízením, které nosí lidé, když jejich lékaři chtějí dokumentovat srdeční rytmus. Tým připevnil narvalům na kůži elektrody, změřil srdeční tep a po necelých 30 minutách zvířata bez úhony propustil.
Vědci změřili změny srdečního tepu a zjistili významné změny v závislosti na salinitě vody.
Proč by měla mít různá salinita vody význam? Vědci předpokládali, že pro živočicha, který žije v neustále se měnícím prostředí oceánu s tvorbou ledu, je rozhodující pro úspěch druhu. Nweeia dospěl k závěru, že narvalí kel vnímá změny slanosti oceánských vod jako možný způsob, jak prokázat samičkám zdatnost. Taková schopnost může samcům pomoci najít samice v říji nebo pomoci lokalizovat potravu nezbytnou pro nově narozené narvaly.
Slanost vody byla smyslovým podnětem, který spouštěl signály do mozku a následně vyvolával reaktivní změny srdeční frekvence, vysvětlil Nweeia.
„Jedná se o první zub, u kterého byla testováním in vivo prokázána senzorická funkce vůči běžné proměnné v jeho prostředí,“ řekl.“
Nweeia připomíná, že i naše zuby jsou citlivé, ale stejně jako u jiných savců to bylo zdokumentováno až po výrazném poškození nebo onemocnění. Lidské zuby mohou vnímat chlad nebo teplo či bolest, zejména pokud byly vystaveny po poškození tvrdé vnější vrstvy.
V učebnicích zubního lékařství se objevuje hydrodynamická teorie citlivosti zubů, připisovaná Martinu Brannstromovi, podle níž změny tekutiny uvnitř tubulů v dentinové vrstvě způsobují změny tlaku, které se dostávají k nervům v zubní dřeni. Brannstrom vyslovil hypotézu, že zuby jsou schopny detekovat teplotní, tlakové a částicové gradienty a hmatové vjemy.
Dalšími kroky Nweeiovy skupiny Narwhal Tusk Research je dokončení dvanáctileté studie shromažďující tradiční inuitské znalosti o narvalovi a nalezení evoluční souvislosti s mikrostrukturou kelů.
Mezitím Nweeia pokračuje ve své každodenní práci všeobecného zubního lékaře ve své praxi v Sharonu ve státě Conn.
„Představte si:
Tato studie byla financována granty National Science Foundation 0739858, 0839989, 0756708, 0701534, 0646872 a 0630561. Další finanční prostředky poskytly Harvard School of Dental Medicine, Museum of Comparative Zoology at Harvard, Smithsonian Institution, The Explorers Club, Castle & Harlan Inc, NSERC, Department of Fisheries and Oceans Canada a Nunavut Wildlife Management Board.