For Martin Nweeia er narhvalen – en mystisk hval med en skæv stødtand – langt mere interessant end den mytiske enhjørning.
Otte år efter, at han beskrev narhvalens karakteristiske stødtand som et sanseorgan, er det fascinerende væsen nu ved at komme i fokus. Nweeia og hans kolleger har kortlagt en sensorisk vej mellem den spiralformede tand og narhvalens hjerne og har undervejs vist, hvordan dyret kan bruge sin stødtand til at gennemskue sine omgivelser.
Nweeia, der er praktiserende tandlæge i Connecticut og klinisk underviser på afdelingen for genopbyggende tandpleje og biomaterialer ved Harvard School of Dental Medicine, kalder sig selv “bare en nysgerrig knægt”, hvis interesse for tandantropologi – tænder hos mennesker gennem evolutionens historie – fik ham til at se på f.eks. elefanttandbenet og andre varianter af tænder hos dyr. Men i mere end et dusin år har han jagtet narhvaler i deres naturlige levested halvvejs mellem polarcirklen og Nordpolen.
Jo mere Nweeia studerede narhvaler, jo mindre mening syntes de at give.
En spiraltand rager gennem overlæben en uhyggelig ni fod ud fra kun den ene side af hannens hoved. Det er en tand, ikke et gevir med kønsbaserede størrelsesforskelle, der er velkendt i dyreriget.
En anden tand forbliver indlejret i den anden side af narhvalens mund, en asymmetri, der ikke findes andre steder i naturen. Han-narhvalembryoner har otte par tænder i deres mund under udvikling, men kun to par dannes efter fødslen, hvoraf det ene par danner stødtænderne. Normalt bliver kun en af disse tænder til den karakteristiske stødtand.
Narhvalforskning betyder ekspeditioner til Baffin Islands nordspids, hvor Nweeia sidder på isflager eller i lejre på land, ifører sig en tørdragt for at vade i 36 grader varmt vand, trodser vindstød på 120 km/t og holder øje med isbjørne. Tidligt i sin 14-årige karriere med vanskelige ekspeditioner opdagede Nweeia og hans kolleger, at narhvalstumpen er den strukturelle modsætning til en mennesketand: Den har en stiv stang i midten omgivet af et fleksibelt ydre lag, der indeholder porøse rør.
“Disse ting er i modstrid med alle de regler og egenskaber, som man lærer om tænder, hvis man går på tandlægeskolen”, sagde Nweeia.
I 2005 rapporterede han og kolleger, herunder Peter Hauschka, HSDM lektor i udviklingsbiologi ved Boston Children’s Hospital, på en konference, at narhvalstumpen er et sanseorgan, der leverer oplysninger om dens iskolde havmiljø. Nu er der offentliggjort en artikel i apriludgaven af tidsskriftet Anatomical Record, som følger vejen fra fornemmelse til hjerne ved hjælp af anatomi, histologi, genetik og neurofysiologi.
Nweeias hold fandt nerver, væv og gener i narhvalens stødtandsmasse, som er kendt for sensoriske funktioner, og som hjælper med at forbinde stødtanden med hjernen. Bevæbnet med denne nye model skulle Nweeia bekræfte, at sensorisk information rent faktisk overføres langs denne vej til hjernen fra stødtænderne hos levende narhvaler.
Teamet testede denne hypotese ved at sætte en “stødtandsjakke” – et gennemsigtigt rør forseglet med skum i begge ender – på en narhval, der var svømmet ind i farvandet ud for Baffin, hvor det stadig var koldt i august.
Stimulus var vand med enten højt eller lavt saltindhold, som skvulpede gennem røret og over stødtanden i separate forsøg. Reaktionen var en ændring i hjertefrekvensen, der blev målt af en Holter-monitor, det samme bærbare apparat, som folk bærer, når deres læger ønsker at dokumentere hjerterytmen. Holdet satte elektroder på narhvalernes hud, foretog målinger af hjerterytmen og løslod derefter dyrene uskadte efter mindre end 30 minutter.
Forskerne målte ændringer i hjerterytmen og fandt betydelige ændringer afhængigt af vandets saltholdighed.
Hvorfor ville det have betydning at variere vandets saltholdighed? Et dyr, der lever i et konstant skiftende havmiljø med isdannelse, er afgørende for artens succes, formodede forskerne. Nweeia har konkluderet, at narhvalstæven mærker variationer i havvandets saltholdighed som en mulig måde at demonstrere egnethed over for hunnerne på. En sådan evne kan hjælpe hannerne med at finde hunner i brunst eller hjælpe med at finde føde, der er vigtig for nyfødte narhvaler.
Vandets saltholdighed var den sensoriske stimulus, som udløste signaler til hjernen og derefter udløste responsive ændringer i hjertefrekvensen, forklarede Nweeia.
“Dette er den første tand, der ved in vivo-test er blevet vist at have en sensorisk funktion over for en normal variabel i dens omgivelser,” sagde han.
Nweeia minder os om, at vores tænder også er følsomme, men som hos andre pattedyr er dette kun blevet dokumenteret efter betydelig skade eller sygdom. Menneskets tænder kan mærke kulde, varme eller smerte, især når de er blevet udsat for skader på det hårde yderste lag.
Tandlægebøgerne indeholder den hydrodynamiske teori om tandfølsomhed, der tilskrives Martin Brannstrom, og som går ud på, at ændringer i væske i tubuli i dentinlaget forårsager variationer i trykket, der når frem til nerverne i tandpulpaen. Brannstrom opstillede den hypotese, at tænderne er i stand til at registrere temperatur, tryk, partikelgradienter og taktile fornemmelser.
De næste skridt for Nweeias gruppe, Narwhal Tusk Research, er at afslutte en 12-årig undersøgelse, der indsamler traditionel inuit-viden om narhvalen, og at finde en evolutionær forbindelse til stødtændernes mikrostruktur.
I mellemtiden fortsætter Nweeia sit daglige arbejde som almindelig tandlæge i sin praksis i Sharon, Conn.
“Forestil dig det: Udforskning, forundring og mystik er alle sammen indeholdt i denne storslåede spiralformede stødtand og sanseorgan”, sagde han.
Denne undersøgelse blev finansieret af National Science Foundation grants 0739858, 0839989, 0756708, 0701534, 0646872 og 0630561. Yderligere finansiering blev ydet af 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 og Nunavut Wildlife Management Board.