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人类牙齿为何如此脆弱_另一眼_社会频道_云南网
原标题:人类牙齿为何如此软弱原始的脊椎动物靠一口利齿统治了生物圈,可是现代人却深受口腔问题的困扰。咱们的牙齿究竟出了什么问题?1.拔掉智齿我正坐在口腔医院大厅里等着我的女儿,眼前的情形不由让我想起了工厂流水线——患者一位接着一位进去,等着拔掉他们的第三臼齿(俗称智齿)。脱离时,他们头上缠着纱带,脸颊敷着冰袋,手里拿着抗生素和止疼药的处方以及预先印好的术后居家护理攻略,还带着一件赠品T恤衫。对许多年轻人来说,拔掉智齿就像是成年典礼。可是从我的专业视点来看,这种“风俗”实在是错的离谱。我是一名牙齿人类学家,一同也是一名古生物学家。在曩昔的30年余年里,我一向致力于研讨现代人、人类先人以及其他脊椎动物的牙齿。与现代人类不同,大部分脊椎动物都没有牙列不齐或龋齿等牙齿疾病。人类先人也很少患牙周病或智齿阻生。事实上,现代人的牙齿处于一个十分对立的情况:牙齿是咱们身体中最坚固的部分,但也无比软弱;牙齿化石能保存几百万年,而咱们的牙齿却不能陪同咱们终身;牙齿让咱们的先人在生物圈中占有了优势方位,可是现代人的牙齿却需求精心维护。这种对立底子上是在工业时代,才在现代人中呈现的。对此,科学家的最佳解说是,咱们的牙齿及颌骨演化与食物密切相关,而古代饮食与现代饮食存在差异。古生物学家很早就理解,咱们的牙齿有着悠长的演化前史。而现在,临床研讨者和牙医也开端重视这一问题。2.悠长的演化史演化生物学家常常会惊奇于人类眼睛之杂乱,以为它是“奇观般的规划”。但对我而言,人类牙齿结构的精妙之处远超眼睛。构建牙齿的底子物质,和食物所含的其实是同一类。人的终身会阅历数百万次咀嚼,在此进程中,咱们的牙齿却能够在不受损的情况下咬碎食物。牙齿具有特别的硬度和耐性,能够防止裂纹的发生和分散。这得益于其外层和内部的完美结合:牙齿外层是牙釉质,简直彻底由磷酸钙构成,十分坚固;牙齿内部含有有机纤维,使牙齿满足坚韧。工程师们往往能从牙齿的结构中得到许多创意。不过,牙齿真实的奇特之处在于其微观结构。咱们都知道,一根竹签很简略折断,但一把竹签却很结实。牙釉质中的微晶就像这些竹签相同,它们呈细长的柱状,每根只要人头发的千分之一粗。许多微晶捆在一同,就会构成棒状的釉柱。无数个釉柱平行摆放,就组成了牙釉质。经核算,每平方毫米的牙釉质中存在数万个釉柱,这些釉柱简直垂直于牙本质,并且会扭动、曲折或交错,正是这种精巧的微观结构赋予了牙齿耐久的强度。这样的规划不是忽然呈现的,牙齿现已阅历了数亿年的演化。近些年古生物学、基因组学和发育生物学范畴的新研讨协助科学家恢复了牙齿结构的演化进程。在5亿多年前的寒武纪,地球上呈现了最早的脊椎动物——无颌类。这些最原始的鱼类没有牙齿,可是它们的许多后嗣都长有头甲和布满鳞片的尾巴。科学家在它们的颌部周围发现了一些相似牙齿的鳞板:每一片鳞板都分为表里两部分,有时外表还覆有坚固的矿化层,鳞板内部则是通有血管和神经的髓腔。一些原始鱼类的口部边际也长有小块的鳞板,有的还带有倒刺,这或许有助于它们捕食。许多古生物学家都以为这些鳞片经过天然选择终究演化为牙齿。一同,现在鲨鱼盾鳞的结构和牙齿十分相像,咱们将它们一致称为齿元(odontodes)结构。发育生物学家现已证明,鲨鱼的鳞和牙齿是胚胎安排以同种办法发育而来的。最近的分子生物学依据也标明,鳞片和牙齿的发育受同一组基因调控。第一批真实的牙齿呈现在有颌类中,它们呈现的时刻更晚。这些牙齿形状比较简略,大多长得像尖刺相同,使这些鱼类能够咬住猎物,乃至经过刮、撬、夹等各种办法捕食其他生物。例如棘鱼类(Acanthodians,一种原始的有颌类,因鱼鳍前端有硬棘而得名,和鲨鱼的先人有亲缘联络)在4.3亿年前的志留纪就长出了牙齿。不过它们不会掉牙或换牙,牙齿也短少高度矿化的表层。一些棘鱼的唇部和颊部长有鳞片,在接近唇部的方位,这些鳞片逐步过渡成了牙齿,这也是鳞片与牙齿同源的坚实依据。虽然这种牙齿很原始,但也是一种巨大的生计优势,终究有牙齿的类群胜过了那些没有牙齿的。一旦牙齿就位,进一步的改变随之到来,比方牙齿的形状、数量、散布办法、替换形式以及它们与颌骨的衔接办法等。在约4.15亿年前的志留纪-泥盆纪界限,肉鳍鱼类(Sarcopterygians)首要呈现了釉质层。肉鳍鱼是硬骨鱼的一支,它们演化出了有骨骼和肌肉支撑的鳍。现在以为,它们便是现代四足动物(例如两栖类、匍匐类和哺乳类等)的先人。釉质层开端仅散布于肉鳍鱼鳞板中,随后它从这种皮肤结构,一跃演化到了口腔里,成为了牙齿外层的牙釉质。而同一时期的其他鱼类则短少釉质层,也短少能编码釉质构成所需蛋白的基因。在哺乳动物的来历及其前期演化中,牙齿起到了十分重要的作用,它们能协助坚持恒温所需的推陈出新。坚持本身体温的才能为哺乳动物带来了许多的优势,比方它们能够在气温动摇更大的区域或更冷的气候中生计,能够坚持更高的移动速度以占有更大的领地,还能够有更多的精力寻食、逃避捕猎者,以及照顾幼崽。可是坚持体温的才能也有其价值。在安静情况下,哺乳动物耗费的能量是相同体型的匍匐动物(无法调理本身体温)的10倍以上。为了弥补能量,天然选择的压力就体现在了牙齿上。其他的脊椎动物只需求用牙齿捉住并杀死猎物就够了,而哺乳动物则需求从每一餐中获取更多的卡路里。为了做到这一点,它们有必要充沛咀嚼自己的食物。哺乳动物的牙齿操作着咀嚼的进程。经过施加压力,牙齿会固定住食物并致其破碎。为了充沛地发挥咀嚼的作用,牙齿咬合需求准确到毫米级。为了便于咀嚼,前期哺乳动物现已丧失了换牙的才能。这也解说了为什么大部分哺乳动物与鱼类和匍匐类不同,即便老牙现已磨平或许破损了,也不会持续成长新牙。釉柱也相同是习惯咀嚼的特征之一。大部分研讨以为,釉柱的演化是为了增强牙齿咀嚼的强度。哺乳动物牙齿的底子结构——牙本质的牙冠外包裹着釉柱层——早在三叠纪就呈现了。包含人类在内的哺乳动物的臼齿看似形状各异,但其实都只是同一模板的微调。3.口腔菌群与龋齿牙齿的演化史不只解说了它们为何如此强韧,也解说了为何现代人的牙齿存在缺点。简略来说,牙齿的这种结构是为了习惯特定的环境条件,包含遭到的压力、或许的磨损,以及口腔内的某些化学物质和细菌。这就导致口腔环境的任何改变,都会对毫无防范的牙齿构成危害。现代人的饮食就构成了这样一种情况,它与以往地球上一切生物都不同。咱们的生理结构并不能习惯咱们的行为,这就导致现代人饱尝龋齿、智齿阻生及其他牙颌问题的困扰。全球稀有十亿人遭到了牙科相关疾病的困扰。可是在曩昔30余年间,我研讨了成百上千块牙齿化石以及现生动物的牙齿,却简直没有发现过任何牙科疾病的痕迹。为了了解现代人类的牙齿为何如此简略患病,咱们需求参阅天然情况下的口腔环境。健康的口腔中寓居着数十亿个微生物,其间细菌就多达700余种。其间大多数细菌是有利的,能够抵挡疾病、协助消化以及调理机体机能。不过也有一些细菌对牙齿是有害的,比方变形链球菌(Streptococcus mutans)和乳酸杆菌(Lactobacillus),它们代谢发生的乳酸会损坏牙釉质。一般情况下,这些细菌在口腔中的密度很低,缺乏以对牙齿构成永久性损伤。它们的数量会遭到链球菌属的轻型链球菌(Streptococcus mitis)和血链球菌(Streptococcus sanguinis)等有利菌的约束。这些细菌能够发生碱性物质和抗菌蛋白,然后按捺有害菌的成长。除此之外,唾液也能够缓冲乳酸的进犯,并且将牙齿包裹在含钙和磷酸根的环境中,协助其表层从头矿化。在曩昔几亿年间,牙齿一向坚持着这种损坏与修补的平衡情况。在哺乳动物的口腔中,也调查到了有利和有害细菌的遍及共存。这种相对安稳的口腔微生物环境被英国牛津大学的凯文·福斯特(Kevin Foster)及其搭档称为“被宿主操控的菌群生态系统”。这种平衡一旦被打破,就会诱发龋齿。比方,富含碳水化合物的饮食会利于产酸细菌的增殖,并导致口腔的pH值下降。在这种酸性环境下,变形链球菌和其他有害细菌会愈加猖獗,还会限制有利细菌的生计,然后进一步下降环境pH值。这一连串的进程被临床研讨者称为“菌群失调”(dysbiosis),即口腔菌群的稳态被打破,有害细菌占有了口腔微生物组的主导方位。此刻,唾液修补牙釉质的速度赶不上其破损的速度,就构成了龋齿。常见的蔗糖特别简略引起这种费事。运用蔗糖,有害细菌能够构成一层厚厚的牙菌斑,牢牢黏附在牙齿上。即便没有食物来历,牙菌斑中贮存的能量也满足它们耗费,这也就意味着牙齿会更耐久地露出于酸性物质的进犯。很早之前,考古学家就提出,在约1万年前的新石器时代,人们从收集改变为耕耘的日子办法和龋齿的呈现存在联络。这是由于小麦、水稻和玉米富含可用于发酵的碳水化合物,正契合了产酸细菌的需求。例如,美国俄亥俄州立大学克拉克·拉森(Clark Larsen)的研讨团队发现,在美国佐治亚州沿海区域,玉米得到广泛栽培后,人类遗骸中龋齿的患病率增长了5倍以上。当然,牙科疾病的患病率和农业的联络并非如此简略。在不同的时刻和区域,前期农人的龋齿患病率差异很大。一些打猎—收集者假如经常吃蜂蜜,他们的牙齿上也会布满龋洞。龋齿率的真实激增,呈现在工业革命时期。咱们的食物经过了更精密的加工,蔗糖也广泛呈现于餐桌上。加工过的食物一般更柔软,需求的咀嚼进程更少,无法磨平牙齿的小洼陷或缝隙,给牙菌斑供给了杰出的生计空间。不幸的是,由于牙齿的发育进程特别,咱们的牙釉质不能像皮肤、骨头相同从头成长。从肉鳍鱼的鳞板开端,这种局限性就现已存在了。在牙釉质构成进程中,成釉细胞(ameloblast,一种构成牙釉质的细胞)会由牙齿内部向外搬迁,终究抵达牙齿外表,搬迁的痕迹就构成了釉柱。咱们的牙釉质之所以无法成长,便是由于在牙冠发育完好今后,这些成釉细胞就消失了。而发生牙本质的成牙质细胞(odontoblast)的搬迁方向与成釉细胞彻底相反,它们会向内移动终究抵达牙髓腔。在个别的终身中,这些成牙质细胞都能够持续发生牙本质,然后修正和替换磨损或受伤的安排。假如牙本质遭到了更严峻的损伤,新鲜的细胞会构成牙本质层,以维护牙髓腔不受损伤。可是龋洞却能够打破天然防护感染牙髓腔,终究使牙齿彻底坏掉。比较曩昔绵长的生命演化进程,工业革命后的几个世纪时间短如白驹过隙,底子缺乏以让咱们的牙齿习惯现在高糖分、精加工的饮食结构。4.颌骨压力的缺失现在,口腔正畸也成为了一项遍及需求。约9成的人都至少存在细微的牙列不齐或咬合错位的问题,四分之三的人都存在无法正常萌出的智齿。简略来说,这是由于咱们的牙齿和颌骨并不匹配。其底子原因也和龋齿相同,是现代人类全新的饮食内容损坏了口腔环境的平衡。早在1920年,澳大利亚闻名的口腔正畸医师贝格(“Tick” Begg)就留意到了这种牙颌不匹配的现象。他发现比较具有欧洲血缘的牙病患者,以传统办法日子的澳大利亚原住民的牙齿磨损程度更高。可是,这些原住民的牙弓形状却很完美,他们的前牙十分规整,智齿也能够正常萌出并发挥作用。贝格以为,天然情况下相邻牙齿间的磨损会给口腔腾出更多的空间。他信任颌骨的长度在演化进程中现已被“规划好”了。咱们的牙齿本是为了研磨坚固的食物而生的,但现代柔软、精加工的食物打破了牙齿尺度和颌骨长度间的平衡。根据这样的假定,贝格创造出一套纠正牙齿的办法,一向以来这一办法都被业界以为是“金规范”。这种办法需求拔掉前臼齿(坐落犬齿与臼齿之间)以腾出空间,再用金属丝将其他牙齿箍起来,到达拉伸牙弓、让空缺消失的作用。在贝格提出这一办法曾经,其他口腔正畸医师也曾试图用金属线拉直歪曲的齿列,可是他们并没有拔除前臼齿,这就导致本该被拉直的齿列反而更歪曲了。事实证明,贝格的办法确实有用,并能使患者获益毕生。贝格乃至主张儿童嚼一种含有碳化硅微粒的口香糖,来磨低牙齿,这样他们今后就不需求进行口腔正畸了。贝格关于牙齿与颌骨之间不匹配的观念是正确的,可是他搞错了一些细节。美国南伊利诺伊大学的人类学家罗布·科鲁奇尼(Rob Corruccini)在研讨中指出,牙弓形状的要害不在于牙齿的磨损,而在于进食时颌骨感遭到的压力。并且问题也并非是现代人的牙齿没有磨损,而是颌骨太小了。早在1871年,查尔斯·达尔文(Charles Darwin)就在《人类的由来》(The Descent of Man)一书中提出颌骨巨细与遭到的压力相关。但科鲁奇尼初次给出了确凿依据。他其时刚开端在南伊利诺伊大学任教,一位从邻近肯塔基州乡村来的学生告知他,他们那里的白叟曩昔只能吃难嚼的食物,而现在的年轻人能够吃到精加工的食物。进一步的研讨标明,虽然简直没有接受过专业的牙齿保养,但晚年居民的牙齿咬合情况却比年轻人更好。科鲁奇尼用食物的坚固程度解说了这一差异。随后,科鲁奇尼又寻找了许多其他的研讨样本,包含美国亚利桑那州没有和现已能从商铺买到食物的皮马人(Pima),印度昌迪加尔吃糙小米和耐性蔬菜的乡村人,以及作为比照的吃软面包和豆泥的城市人口。科鲁奇尼解说道,天然条件下,婴儿咀嚼食物时会给颌骨压力并让其成长,终究牙齿的巨细应当正好适宜颌骨。当颌骨在发育中没有得到应有的影响时,前部的牙齿就会变得拥堵,并导致后部牙齿阻生。他对山公做的试验也证明了这一理论,那些喂了更软食物的山公的颌骨较小,也更简略呈现牙齿阻生。5.彻底治愈口腔疾病从演化的视点看,人类生态的改变导致了咱们的牙齿疾病。这一全新视角有利于研讨者和临床医师从底子上处理口腔问题。现在的医治手法会对牙冠进行窝沟关闭,运用氟化物修补或强化牙釉质,可是这些办法都不能从底子上调理菌群。一些具有灭菌作用的漱口水确实能够杀死引发龋齿的细菌,但它相同也会杀死有利菌种,而这些菌种是咱们现已演化出来应对有害细菌的。遭到最近微生物组学医治办法的启示,研讨者现已开端测验改造牙菌斑的环境。咱们行将迎来引进口腔益生菌、靶向抗菌药物和微生物移植等新疗法。关于口腔正畸计划,咱们也要考虑天然条件下的口腔环境。牙科医师和正畸医师开端意识到,精加工的婴儿食物改变了婴儿面部和颌骨的应力散布。咀嚼构成的压力会激起儿童颌骨和面中部骨骼的正常发育,而以糊状的婴儿食物喂食孩子会导致这些部位长时间得不到充沛发育。有时,这一问题的影响比牙列不齐更为严峻:一些专家提出这样会导致气道狭隘,并或许诱发睡觉呼吸暂停综合征。没有人想让踉跄学步的孩子被太硬的食物噎到,但比起豌豆泥来说,咱们或许能找到更适宜的食物协助孩子断奶。近几年诞生了一门新的工业,专门致力于协助孩子翻开气道,促进颌骨的正常发育,协助牙齿天然摆放。咱们有一系列有用的口腔问题医治办法,可是假如咱们能像先人相同,用咀嚼强度更高的食物来喂食孩子,或许许多人就能够防止这些医治了。(作者:彼得·S·昂加尔,系美国阿肯色大学的古生物学家和人类牙齿学家。他首要专心于现生及化石灵长类动物的食性和取食习惯性的研讨。译者:郭林,系中国科学院古脊椎动物与古人类研讨所硕士研讨生,研讨方向为古人类学) 责任编辑:小云

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