Martin Nweeia számára a narvál – egy titokzatos bálna, amelynek agyara nem középen helyezkedik el – sokkal érdekesebb, mint a mitikus egyszarvú.
Most, nyolc évvel azután, hogy leírta a narvál jellegzetes agyarát, mint érzékszervet, a lenyűgöző teremtmény egyre inkább a középpontba kerül. Nweeia és kollégái feltérképezték a spirálfog és a narvál agya közötti érzékelési utat, és eközben megmutatták, hogyan használhatja az állat az agyarát a környezetének felderítésére.
A Connecticutban praktizáló fogorvos és a Harvard School of Dental Medicine Restauratív Fogászat és Biomateriális Tudományok Tanszékének klinikai oktatója, Nweeia “csak egy kíváncsi gyereknek” nevezi magát, akit a fogantropológia – az emberek fogai az evolúciós történelem során – iránti érdeklődése arra ösztönzött, hogy megvizsgálja például az elefánt agyarát és az állatok fogainak más változatait. De több mint egy tucat éven át üldözte a narválokat az Északi-sarkkör és az Északi-sark között félúton lévő szülőhelyükön.
Minél többet tanulmányozta Nweeia a narválokat, annál kevésbé tűnt értelmesnek.
Egy spirálfog a hím fejének csak az egyik oldalán, a felső ajkán keresztül szokatlanul kilenc lábnyira áll ki. Ez egy fog, nem pedig egy agancs, amelynek nemi alapú méretkülönbségei jól ismertek az állatvilágban.
Egy másik fog a narvál szájának másik oldalán marad beágyazódva, ez az aszimmetria máshol nem fordul elő a természetben. A hím narvál embrióknak nyolc pár foga van a fejlődő szájukban, de születésük után csak két pár alakul ki, és az egyik pár alkotja az agyarakat. Általában csak az egyik fogból lesz a jellegzetes agyar.
A narválkutatás világa expedíciókat jelent a Baffin-sziget északi csücskéhez, ahol Nweeia jégtáblákon vagy a parton lévő táborokban ül, szárazruhában gázol a 36 fokos vízben, 120 mérföld/órás széllel dacol, és óvatosan figyeli a jegesmedvéket. 14 éves fáradságos expedíciós pályafutása elején Nweeia és kollégái felfedezték, hogy a narvál agyara az emberi fog szerkezeti ellentéte: Középen egy merev rúd van, amelyet egy rugalmas külső réteg vesz körül, amely porózus tubulusokat tartalmaz.
“Ezek a dolgok mind szembemennek minden olyan szabállyal és tulajdonsággal, amelyet az ember a fogakról tanulna, ha fogorvosi egyetemre járna” – mondta Nweeia.
2005-ben ő és kollégái, köztük Peter Hauschka, a bostoni gyermekkórház HSDM fejlődésbiológiai docense, egy konferencián arról számoltak be, hogy a narvál agyar egy érzékszerv, amely információkat szolgáltat a jeges óceáni környezetről. Most az Anatomical Record című folyóirat áprilisi számában megjelent tanulmány anatómia, szövettan, genetika és neurofiziológia segítségével követi nyomon az érzékeléstől az agyig vezető utat.
Nweeia csapata olyan idegeket, szöveteket és géneket talált a narvál agyar pépjében, amelyek érzékszervi funkciója ismert, és amelyek segítenek összekötni az agyarat az agyvelővel. Ezzel az új modellel felvértezve Nweeia-nak meg kellett erősítenie, hogy az érzékszervi információk az élő narváloknál valóban ezen az úton jutnak el az agyba az agyvelőből.
A kutatócsoport ezt a hipotézist úgy tesztelte, hogy egy “agyarkabátot” – egy átlátszó, mindkét végén habbal lezárt csövet – csúsztatott egy narválra, amely a Baffin-szigeteknél lévő, augusztusban még hűvös vizekben úszott.
Az inger a magas vagy alacsony sótartalmú víz volt, amely külön tesztek során átcsurgott a csövön és az agyarra. A válasz a szívritmus változása volt, amelyet Holter-monitorral mértek, ugyanazzal a hordozható eszközzel, amelyet az emberek viselnek, amikor az orvosuk a szívritmust akarja dokumentálni. A csapat elektródákat akasztott a narválok bőrére, szívritmust mért, majd kevesebb mint 30 perc elteltével sértetlenül elengedte az állatokat.
A tudósok megmérték a szívritmus változását, és jelentős változásokat találtak a víz sótartalmától függően.
Miért lenne fontos a víz változó sótartalma? Egy olyan állat, amely állandóan változó óceáni környezetben él, ahol a jégképződés kritikus a faj sikere szempontjából – feltételezték a kutatók. Nweeia arra a következtetésre jutott, hogy a narvál agyara érzékeli az óceáni víz sótartalmának változásait, ami egy lehetséges módja annak, hogy a nőstények számára bizonyítsa alkalmasságát. Ez a képesség segíthet a hímeknek megtalálni az ivarzásban lévő nőstényeket, vagy segíthet az újonnan született narválok számára nélkülözhetetlen táplálék felkutatásában.
A víz sótartalma volt az érzékszervi inger, amely jeleket váltott ki az agyban, majd kiváltotta a szívritmus reagáló változásait, magyarázta Nweeia.
“Ez az első fog, amelyről in vivo vizsgálatokkal kimutatták, hogy érzékszervi funkcióval rendelkezik a környezetének egy normális változójára” – mondta.”
Nweeia emlékeztet arra, hogy a mi fogaink is érzékenyek, de mint más emlősöknél, ezt csak jelentős károsodás vagy betegség után dokumentálták. Az emberi fogak érzékelhetik a hideget, a hőt vagy a fájdalmat, különösen akkor, ha a kemény külső réteg sérülése után szabaddá váltak.
A fogászati tankönyvekben szerepel a fogérzékenység hidrodinamikai elmélete, amelyet Martin Brannstromnak tulajdonítanak, és amely szerint a dentinrétegen belüli tubulusokban lévő folyadék változásai okozzák a nyomás változásait, amelyek elérik a fogpépben lévő idegeket. Brannstrom feltételezte, hogy a fogak képesek érzékelni a hőmérsékletet, a nyomást, a részecskegradienseket és a tapintási érzéseket.
Nweeia csoportjának, a Narwhal Tusk Research-nek a következő lépései közé tartozik egy 12 éves tanulmány befejezése, amely a narválról szóló hagyományos inuit tudást gyűjti össze, valamint az agyar mikroszerkezetének evolúciós kapcsolatának megtalálása.
Mindeközben Nweeia folytatja mindennapi munkáját általános fogorvosként a Conn állambeli Sharonban lévő rendelőjében.
“Képzeljük csak el:
A tanulmányt a National Science Foundation 0739858, 0839989, 0756708, 0701534, 0646872 és 0630561 számú támogatásaiból finanszírozták. További támogatást nyújtott a Harvard School of Dental Medicine, a Harvard összehasonlító zoológiai múzeuma, a Smithsonian Institution, a The Explorers Club, a Castle & Harlan Inc., az NSERC, a kanadai halászati és óceánügyi minisztérium és a Nunavut Wildlife Management Board.
Nunavut Wildlife Management Board.