Martin Nweeialle narvivalas – salaperäinen valas, jolla on epäkeskinen keuhko – on paljon mielenkiintoisempi kuin myyttinen yksisarvinen.
Kahdeksan vuotta sen jälkeen, kun hän on kuvaillut narvivalaan tunnusomaisen keulan aistielimeksi, kiehtova olento on nyt pääsemässä tarkempaan valoon. Nweeia ja hänen kollegansa ovat kartoittaneet aistiradan tuon kierteisen hampaan ja narvaalin aivojen välille ja osoittaneet samalla, miten eläin voi käyttää syöksyhampaansa ympäristönsä selvittämiseen.
Nweeia, joka on Connecticutissa toimiva hammaslääkäri ja Harvardin hammaslääketieteellisen korkeakoulun restoratiivisen hammaslääketieteen ja biomateriaalitieteiden laitoksen kliininen opettaja, kutsuu itseään ”vain uteliaaksi pojaksi”, jonka kiinnostus hammasantropologiaa – ihmisten hampaita eri puolilla evoluutiohistoriaa – kohtaan sai hänet tarkastelemaan esimerkiksi norsun syöksyhammasta ja muita eläinten hampaiden variantteja. Mutta jo yli tusinan vuoden ajan hän on jahdannut narviaaleja niiden alkuperäisessä elinympäristössä napapiirin ja pohjoisnavan puolivälissä.
Mitä enemmän Nweeia tutki narviaaleja, sitä vähemmän järkeä niissä tuntui olevan.
Yksi spiraalihammas työntyy ylähuulen lävitse järjettömät yhdeksän metriä vain uroksen pään toiselta puolelta. Kyseessä on hammas, ei sarvikuono, jonka sukupuoleen perustuvat kokoerot tunnetaan eläinkunnassa hyvin.
Toinen hammas jää uppoamaan narvivalaan suun toiselle puolelle, mikä on epäsymmetria, jota ei löydy muualta luonnosta. Urospuolisilla narvaalin alkioilla on kehittyvässä suussaan kahdeksan paria hampaita, mutta syntymän jälkeen muodostuu vain kaksi paria, joista yksi pari muodostaa syöksyhampaat. Yleensä vain yhdestä näistä hampaista tulee tunnusomainen syöksyhammas.
Narrivalas-tutkimus tarkoittaa tutkimusmatkoja Baffinsaaren pohjoiskärkeen, jossa Nweeia istuu jäälautoilla tai rannalla sijaitsevissa leireissä, kahlaa kuivapuvussa 36-asteisessa vedessä, uhmaa 120 mailin tuntivauhtia puhaltavia tuulia ja tarkkailee varovaisesti jääkarhuja. Nweeia ja hänen kollegansa havaitsivat 14 vuotta kestäneen tutkimusmatkansa alkuvaiheessa, että narvaalin keihäs on rakenteeltaan ihmisen hampaan vastakohta: Sen keskellä on jäykkä sauva, jota ympäröi joustava ulkokerros, joka sisältää huokoisia tubuluksia.
”Nämä asiat ovat kaikkien niiden sääntöjen ja ominaisuuksien vastaisia, joita hampaista oppisi, jos menisi hammaslääketieteelliseen kouluun”, Nweeia sanoi.
Vuonna 2005 Nweeia ja hänen kollegansa, joiden joukossa oli myös Bostonin lastensairaalassa työskentelevä HSDM:n kehitysbiologian apulaisprofessori Peter Hauschka, raportoivat konferenssissa, että norsunvalaan syöksyhammas on aistielin, joka välittää tietoa jäätävästä valtameriympäristöään. Nyt Anatomical Record -lehden huhtikuun numerossa julkaistussa artikkelissa seurataan tietä aistimuksesta aivoihin anatomian, histologian, genetiikan ja neurofysiologian avulla.
Nweeian työryhmä löysi norsunvalaan syöksyhampaiden massasta hermoja, kudoksia ja geenejä, joiden tiedetään toimivan aistinvaraisesti ja jotka auttavat yhdistämään syöksyhampaan aivoihin. Tällä uudella mallilla varustautuneena Nweeian piti vahvistaa, että aistitieto todella välittyy tätä reittiä pitkin aivoihin elävien norsuvalaiden keuhkoista.
Työryhmä testasi tätä hypoteesia asettamalla ”keuhkotakki” – kirkas putki, joka on suljettu vaahtomuovilla molemmista päistä – norsuvalaaseen, joka oli uinut Baffinin edustalla oleviin vesiin, jotka olivat vielä elokuussa koleat.
Ärsykkeenä oli vesi, joka sisälsi joko paljon tai vähän suolaa ja joka liplatti putken läpi ja keulan yli erillisissä testeissä. Reaktio oli sydämen sykkeen muutos, jota mitattiin Holter-monitorilla, samalla kannettavalla laitteella, jota ihmiset käyttävät, kun heidän lääkärinsä haluavat dokumentoida sydämen rytmiä. Tutkijaryhmä kiinnitti elektrodit norsuvalaiden ihoon, mittasi sykkeen ja vapautti eläimet vahingoittumattomina alle 30 minuutin kuluttua.
Tutkijat mittasivat sykkeen muutoksia ja havaitsivat merkittäviä muutoksia veden suolapitoisuuden mukaan.
Miksi veden suolapitoisuuden vaihtelulla olisi merkitystä? Eläin, joka elää jatkuvasti muuttuvassa meriympäristössä, jossa jäänmuodostus on ratkaisevaa lajin menestyksen kannalta, tutkijat arvelivat. Nweeia päätteli, että norsunvalaan keihäs aistii meriveden suolapitoisuuden vaihtelut mahdollisena keinona osoittaa sopivuutta naaraille. Tällainen kyky voi auttaa uroksia löytämään estruksessa olevat naaraat tai auttaa löytämään juuri syntyneille norsuvalaille elintärkeää ravintoa.
Veden suolapitoisuus oli aistiärsyke, joka laukaisi signaaleja aivoihin ja käynnisti sitten reagoivat muutokset sydämen sykkeessä, Nweeia selitti.
”Tämä on ensimmäinen hammas, jonka on in vivo -testeillä osoitettu aistivan ympäristönsä normaalin muuttujan”, hän sanoi.
Nweeia muistuttaa, että meidänkin hampaamme ovat herkkiä, mutta kuten muillakin nisäkkäillä, tämä on dokumentoitu vasta merkittävien vaurioiden tai sairauksien jälkeen. Ihmisen hampaat voivat aistia kylmää tai kuumuutta tai kipua, varsinkin kun ne ovat altistuneet kovan ulkokerroksen vaurioitumisen jälkeen.
Hammaslääketieteellisissä oppikirjoissa on esillä Martin Brannstromin ansioksi luettava hydrodynaaminen teoria hampaiden herkkyydestä, jonka mukaan dentiinikerroksen sisällä olevissa tubuluksissa tapahtuvat nestemäiset muutokset aiheuttavat paineen vaihteluja, jotka saavuttavat hampaan pulpassa olevat hermot. Brannstrom esitti hypoteesin, että hampaat kykenevät havaitsemaan lämpötilan, paineen, hiukkasgradientit ja tuntoaistimukset.
Nweeian Narwhal Tusk Research -ryhmän seuraavat vaiheet ovat 12 vuotta kestäneen tutkimuksen loppuunsaattaminen, jossa kerättiin perinteistä inuiittitietämystä norsunvalaasta, ja evolutiivisen yhteyden löytäminen norsunhampaan mikrorakenteeseen.
Nweeia jatkaa sillä välin päivätyötään yleishammaslääkärinä vastaanotollaan Sharonissa, Connissa.
”Kuvittele: Tutkimus, ihme ja mysteeri ovat kaikki kietoutuneet tähän upeaan spiraalimaiseen syöksyhampaaseen ja aistielimeen”, hän sanoi.
Tämän tutkimuksen rahoittivat National Science Foundationin apurahat 0739858, 0839989, 0756708, 0701534, 0646872 ja 0630561. Lisärahoitusta myönsivät Harvardin hammaslääketieteellinen korkeakoulu, Harvardin vertailevan eläintieteen museo, Smithsonian Institution, The Explorers Club, Castle & Harlan Inc., NSERC, Department of Fisheries and Oceans Canada ja Nunavut Wildlife Management Board.