イッカクのらせん状の歯の構造的秘密を解明(They Reveal the Secret Behind the Narwhal’s Spiral Tooth)

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2026-08-18 チャルマース工科大学

デンマークとスウェーデンの研究チームは、イッカク(Narwhal)の特徴的ならせん状の牙(長大化した犬歯)の形成原理を解明した。研究では、歯の成長過程や内部構造を詳細に解析した結果、牙は単純にねじれて成長するのではなく、歯の外層と内層の成長速度や力学特性の差によって自然にらせん構造が形成されることが判明した。この構造は強度と柔軟性を両立させ、長さ数メートルに達する牙が破損しにくい理由を説明するものである。また、らせん構造は成長に伴う応力を効率的に分散させる役割も果たしていると考えられる。研究成果は、生物が進化の過程で獲得した高性能な構造設計の理解を深めるだけでなく、軽量で高強度な材料やバイオミメティクス(生体模倣)技術の開発にも応用可能な知見を提供する。イッカクの牙は長年その形成メカニズムが謎とされてきたが、本研究により生物学と材料工学の両面からその秘密が明らかになった。

イッカクのらせん状の歯の構造的秘密を解明(They Reveal the Secret Behind the Narwhal’s Spiral Tooth)
The narwhal is sometimes called the unicorn of the sea and is recognised by its mythical spiral “horn”, which is in fact a tooth that grows out from the jaw.

<関連情報>

イッカクの牙は、互いに逆向きにねじれた構成要素から巨大な螺旋構造を組み立てる The narwhal tusk assembles its macroscopic helix from building blocks with opposing twists

Adrian Rodriguez-Palomo,Peter Alling Strange Vibe,Dimitra Athanasiadou,Jonas Palle,Leonard C. Nielsen,Jonathan T. Avaro,Thorbjørn Erik Køppen Christensen,Nina Kølln Wittig,Mads Ry Vogel Jørgensen,Innokenty Kantor,Manfred Burghammer,Jiliang Liu,Stefano Checchia,Christian Appel,Karl Anker Jørgensen,Eva Garde,Mads Peter Heide-Jørgensen,Marianne Liebi & Henrik Birkedal
Nature Communications  Published:18 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-75689-z

Abstract

Narwhal tusks are among the most intriguing structures in biology due to their immense size and unique left-handed helix. Whether this unique macroscopic homochirality originates in the structural arrangement of tusk building blocks has remained elusive. Therefore, we combined multiple structural techniques to reveal the hierarchical structure of the narwhal tusk from its building blocks (mineralized collagen fibrils) up to the macroscopic left-hand helix. Thus, we show that the macroscopic helical structure is reproduced from the molecular-scale arrangement of mineralized collagen in a double helix with opposite chirality. While mineralized collagen predominantly aligns along the tusk long axis, systematic axial deviations build helical arrangements of fibrils. Cementum has a left-hand helix of collagen fibrils, while dentine contains a right-hand arrangement extending across annual growth layers that feature distinct biomineral properties. This discovery advances understanding of how biological tissues integrate multiscale structural patterns to achieve specific mechanical and biological functions.

生物工学一般
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