Per Martin Nweeia, il narvalo – una misteriosa balena con una zanna decentrata – è molto più interessante del mitico unicorno. Nweeia e i suoi colleghi hanno mappato un percorso sensoriale tra il dente a spirale e il cervello del narvalo, mostrando come l’animale possa usare la zanna per scoprire il suo ambiente.
Dentista praticante nel Connecticut e istruttore clinico presso il Dipartimento di Odontoiatria Restaurativa e Scienze dei Biomateriali alla Harvard School of Dental Medicine, Nweeia si definisce “solo un ragazzo curioso” il cui interesse per l’antropologia dentale – i denti nelle persone attraverso la storia evolutiva – lo ha spinto a guardare, per esempio, la zanna dell’elefante e altre varianti di denti negli animali. Ma per più di una dozzina di anni ha inseguito i narvali nel loro habitat nativo a metà strada tra il Circolo Polare Artico e il Polo Nord.
Più Nweeia studiava i narvali, meno senso sembravano avere.
Un dente a spirale sporge attraverso il labbro superiore di ben nove piedi da un solo lato della testa del maschio. È un dente, non un corno con differenze di dimensioni basate sul sesso ben note nel regno animale.
Un altro dente rimane incastrato nell’altro lato della bocca del narvalo, un’asimmetria che non si trova altrove in natura. Gli embrioni di narvalo maschio hanno otto paia di denti nella loro bocca in via di sviluppo, ma solo due paia si formano dopo la nascita, con un paio che formano le zanne. Di solito solo uno di questi denti diventa la zanna caratteristica.
Il mondo della ricerca sul narvalo significa spedizioni sulla punta settentrionale dell’isola di Baffin, dove Nweeia si appollaia sui banchi di ghiaccio o negli accampamenti a terra, indossa una muta per guadare l’acqua a 36 gradi, affronta venti da 120 miglia orarie e guarda con attenzione gli orsi polari. All’inizio della sua carriera di 14 anni di ardue spedizioni, Nweeia e colleghi hanno scoperto che la zanna del narvalo è l’inverso strutturale di un dente umano: Ha un’asta rigida al centro circondata da uno strato esterno flessibile che contiene tubuli porosi.
“Queste cose vanno contro ogni regola e proprietà che si impara sui denti, se si va alla scuola dentistica”, ha detto Nweeia.
Nel 2005 lui e i colleghi, tra cui Peter Hauschka, professore associato HSDM di biologia dello sviluppo al Boston Children’s Hospital, hanno riferito in una conferenza che la zanna del narvalo è un organo sensoriale, fornendo informazioni sul suo ambiente oceanico ghiacciato. Ora un documento, pubblicato nel numero di aprile della rivista Anatomical Record, traccia il percorso dalla sensazione al cervello utilizzando l’anatomia, l’istologia, la genetica e la neurofisiologia.
Il team di Nweeia ha trovato nervi, tessuti e geni nella polpa della zanna di narvalo che sono noti per la funzione sensoriale e che aiutano a collegare la zanna al cervello. Armato di questo nuovo modello, Nweeia doveva confermare che le informazioni sensoriali sono effettivamente trasmesse lungo questo percorso al cervello dalla zanna nei narvali viventi.
Il team ha testato questa ipotesi facendo scivolare una “giacca zanna” – un tubo trasparente sigillato con schiuma ad entrambe le estremità – su un narvalo che aveva nuotato nelle acque al largo di Baffin, ancora fredde in agosto.
Lo stimolo era l’acqua, alta o bassa di sale, che scorreva attraverso il tubo e sopra la zanna in test separati. La risposta era un cambiamento nella frequenza cardiaca, misurata da un monitor Holter, lo stesso dispositivo portatile che le persone indossano quando i loro medici vogliono documentare i ritmi cardiaci. Il team ha agganciato degli elettrodi sulla pelle dei narvali, ha preso le misure della frequenza cardiaca e poi ha rilasciato gli animali illesi dopo meno di 30 minuti.
Gli scienziati hanno misurato i cambiamenti nella frequenza cardiaca e hanno trovato cambiamenti significativi a seconda della salinità dell’acqua.
Perché variare la salinità dell’acqua sarebbe importante? Un animale che vive in un ambiente oceanico sempre mutevole con formazione di ghiaccio è fondamentale per il successo della specie, i ricercatori hanno supposto. Nweeia ha concluso che la zanna del narvalo percepisce le variazioni della salinità delle acque dell’oceano come un possibile modo per dimostrare l’idoneità alle femmine. Tale capacità può aiutare i maschi a trovare le femmine in estro, o aiutare a individuare gli alimenti essenziali per i narvali appena nati.
La salinità dell’acqua era lo stimolo sensoriale, che ha innescato segnali al cervello e poi ha innescato cambiamenti reattivi nella frequenza cardiaca, Nweeia ha spiegato.
“Questo è il primo dente che è stato dimostrato da test in vivo di avere funzione sensoriale per una normale variabile nel suo ambiente”, ha detto.
Nweeia ci ricorda che anche i nostri denti sono sensibili, ma come in altri mammiferi, questo è stato documentato solo dopo danni significativi o malattie. I denti umani possono percepire il freddo, il calore o il dolore, soprattutto quando sono stati esposti dopo un danno allo strato esterno duro.
I libri di testo odontoiatrici presentano la teoria idrodinamica della sensibilità dei denti, accreditata a Martin Brannstrom, che sostiene che le variazioni di fluido all’interno dei tubuli nello strato di dentina causano variazioni di pressione che raggiungono i nervi nella polpa del dente. Brannstrom ha ipotizzato che i denti sono in grado di rilevare la temperatura, la pressione, i gradienti di particelle e le sensazioni tattili.
I prossimi passi del gruppo di Nweeia, Narwhal Tusk Research, sono di completare uno studio di 12 anni che raccoglie le conoscenze tradizionali Inuit sul narvalo e di trovare un legame evolutivo alla microstruttura della zanna.
Nel frattempo, Nweeia continua il suo lavoro diurno in odontoiatria generale nel suo studio a Sharon, Conn.
“Immaginate: Esplorazione, meraviglia e mistero sono tutti avvolti in questa magnifica zanna a spirale e organo sensoriale”, ha detto.
Questo studio è stato finanziato dalle sovvenzioni della National Science Foundation 0739858, 0839989, 0756708, 0701534, 0646872 e 0630561. Ulteriori finanziamenti sono stati fatti dalla Harvard School of Dental Medicine, il Museo di zoologia comparata di Harvard, la Smithsonian Institution, The Explorers Club, Castle & Harlan Inc., NSERC, Dipartimento della pesca e degli oceani Canada e il Nunavut Wildlife Management Board.