Sừng hươu nai, hay còn gọi là gạc hươu nai hoặc đơn giản là gạc, là cấu trúc xương đặc trưng của các loài hươu nai có sừng. Đây là phần mở rộng của hộp sọ, phát triển thành các nhánh đối xứng. Thường chỉ có con đực trưởng thành mới có gạc, với chức năng chính là thu hút con cái trong mùa giao phối hoặc dùng làm vũ khí chiến đấu với những con đực khác. Nhiều loài có gạc bị rụng và tái sinh hàng năm; những chiếc sừng mới mọc lên gọi là sừng non, nhung hươu, hoặc lộc hươu. Tế bào gốc đóng vai trò quan trọng trong khả năng mọc lại sừng của hươu.
Đặc điểm
Hươu nai là loài động vật có vú duy nhất có khả năng tái tạo một phần cơ thể hoàn hảo, đó là bộ sừng xương được bao phủ bởi lớp da nhung. Sừng này hàng năm phát triển, chết đi, rụng và sau đó tái sinh. Quá trình phát triển diễn ra trong khoảng ba đến bốn tháng, là một trong những mô sống phát triển nhanh nhất. Vào cuối mùa giao phối, hươu sẽ rụng sừng để bảo tồn năng lượng. Vào mùa xuân năm sau, một cặp sừng mới sẽ mọc lên, với tốc độ phát triển nhanh chóng, khiến nó trở thành mô sống tăng trưởng nhanh nhất.
Khi đạt đến kích thước tối đa, xương gạc bắt đầu trở nên cứng và lớp da mềm phủ bên ngoài bắt đầu rụng dần. Sau khi lớp da rụng hết, chỉ còn lại xương gạc, trở thành vũ khí sắc bén và nguy hiểm trong các cuộc chiến. Vào cuối mùa giao phối, khi nhu cầu chiến đấu giảm, hươu đực sẽ rụng gạc để tiết kiệm năng lượng. Vào mùa xuân tiếp theo, một cặp gạc mới sẽ mọc lên từ mô xương ở đỉnh đầu. Gạc hươu chứa khoảng 25% chất keo (keratin), 50-60% canxi photphát, canxi cacbonat, một ít đạm và ít nước.
Quá trình
Nhú nhung
Hàng năm, hươu đực và nai đực mọc một cặp sừng mới. Sừng non xuất hiện vào cuối mùa hè và rụng đi vào mùa xuân năm sau, khi sừng mới mọc lên. Sừng mới rất mềm, có màu hồng hoặc nâu nhạt, phủ lớp lông mềm mại và mịn màng như nhung. Bên trong chứa nhiều mạch máu, và máu từ sừng này rất bổ dưỡng, có thể giúp tăng cường sức khỏe, bổ thận, và sinh lực. Nhung có thể chưa phân nhánh hoặc đã bắt đầu phân nhánh, gọi là nhung yên ngựa (nhung mới phân nhánh, còn ngắn, có nhánh dài ngắn khác nhau).
Giai đoạn 2
Cặp sừng đầu tiên xuất hiện khi hươu được hai tuổi, ở giai đoạn này còn đơn giản và chưa phân nhánh. Khi nhung đạt kích thước 2–3 cm, bắt đầu xuất hiện phân nhánh đầu tiên. Khi chiều dài đạt 16–25 cm (hoặc ít hơn), phân nhánh thứ hai sẽ xuất hiện, thường được gọi là sừng chìa vôi. Các nhánh tiếp tục phát triển, càng xa gốc càng nhỏ dần. Giai đoạn phân nhánh thứ hai cũng đánh dấu sự bắt đầu của hiện tượng hóa xương, tức là quá trình vôi hóa. Sừng chìa vôi có phần gốc to, sần sùi với nhiều nốt sần, và phần ngọn nhọn, thường nhẵn bóng do hươu cọ sừng vào cây, đất hoặc cỏ.
Hươu sao có thể phát triển thêm lần phân nhánh thứ ba, tạo ra sừng bốn nhánh. Mùa rụng sừng của hươu sao diễn ra vào mùa xuân, từ giữa tháng Một đến cuối tháng Ba. Khi đạt ba tuổi, sừng hươu sẽ bắt đầu phân nhánh (thường là ba nhánh). Trong những năm sau đó, sừng có thể có dạng bốn nhánh.
Rụng sừng
Sừng hươu dày và thay thế hàng năm vào mùa xuân từ tháng 1 đến tháng 3, không rụng đồng loạt mà thường cách nhau từ 1 đến 4 ngày. Sừng bên trái thường rụng trước. Giai đoạn rụng sừng còn được gọi là giai đoạn đổ đế. Khi sắp rụng, các tế bào xung quanh gốc và đế sừng phát triển mạnh, làm đáy sừng cũ bật ra khỏi đế và gây ra cảm giác ngứa ngáy cho con vật.
Ở giai đoạn này, hươu thường cọ sừng vào đất, gốc cây, và các yếu tố cơ học này thúc đẩy quá trình đổ đế sừng nhanh chóng. Khi sừng cũ rụng, các lớp tế bào xung quanh gốc và đế sừng tiếp tục phát triển, bao bọc và tạo thành khối mềm màu hồng nhạt với lớp lông trắng cứng bên ngoài. Khối mềm này ban đầu gần như phẳng, sau đó dần dần phát triển thành sừng non, và quá trình này tiếp tục lặp lại.
Khả năng
Hươu là loài động vật có vú duy nhất có khả năng tái sinh hoàn toàn một bộ phận cơ thể, chẳng hạn như bộ gạc của chúng. Gạc là cấu trúc lớn từ xương, phát triển dần theo thời gian và có thể mọc hoàn chỉnh trong khoảng 3-4 tháng, trở thành mô sống phát triển nhanh nhất. Khi đạt kích thước tối đa, xương gạc bắt đầu cứng lại và lớp da mềm phủ bên ngoài sẽ dần rụng.
Khi lớp da rụng hết, chỉ còn lại bộ xương, trở thành vũ khí sắc bén trong các cuộc chiến. Vào cuối mùa giao phối, gạc sẽ tự động rụng để bảo tồn năng lượng. Vào mùa xuân tiếp theo, một cặp gạc mới sẽ mọc lên từ mô xương trên đỉnh đầu. Tế bào gốc, với khả năng phân hóa thành nhiều dạng mô khác nhau, là nền tảng cho quá trình tái sinh này. Sự điều chỉnh của quá trình này có thể do các hormon như estrogen và testosterone quy định.