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Science子刊:原来,人类迟迟不长出“智齿”是为了安全...

2021-10-18  lindan9997

中国生物技术网 

39分钟前

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我们似乎总是“不想长大”。作为最强大脑的灵长类动物,现代人通常遵循着“缓慢”的生活史(整个生命周期的节奏),例如:我们断奶的时间很早,但还需要很长时间身体和大脑才能发育成年,然后才开始步入生命的生殖阶段。

在人类近亲中,只有黑猩猩像我们一样会延长在关键发育期的时间。但即使是黑猩猩,也早早长齐了满口牙。而现代智人直到青春期结束才开始萌出第三磨牙,即阻生智齿(俗称智齿)。健康的智齿可以帮助咀嚼,但有问题的智齿可能会引起牙龈组织发炎和感染,最终导致冠周炎。所以,很多人不得不拔掉有问题的智齿。

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臼齿(俗称磨牙)在追踪人类演化过程中发挥着至关重要的作用,它可以被用来判断生物个体或其遗骸的年龄。但关于臼齿仍有很多悬而未决的问题,例如为什么它们再往后的智齿萌出得那么晚。

近日,发表在《Science Advances》上的一项研究中,来自美国亚利桑那州立大学人类起源研究所的研究人员提出了人类生物学发育谜题之一——臼齿的出现和生活史之间的精确同步是如何产生的,以及它是如何被调节的。

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人类生活史(整个生命周期的节奏)的各个方面虽然独特,但与生物体生物学的其他组成部分紧密结合。例如,在整个哺乳动物中,生活史的节奏与牙齿发育模式和速度密切联系。灵长类动物的牙齿发育速度,特别是第一恒磨牙萌出口腔的年龄,与一系列生活史密切相关,如断奶年龄、首次繁殖年龄、缩短生育间隔和死亡率。臼齿的出现通常被认为是生活史的最佳骨骼指标,因此被用来推断化石类群的生活史属性。

在这项研究中,研究人员为从小狐猴到大猩猩等21种灵长类动物的头骨和牙齿创建了3D生物力学模型,并模拟了在这些物种的整个生长过程中每个主要咀嚼肌的附着位置。

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研究人员发现,成年臼齿的萌出时间与我们人类发育头骨中的生物力学的微妙平衡有很大关系。

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我们用来把食物磨成糊状的成熟牙齿通常分三个阶段从口腔中萌出,即6岁、12岁和18岁左右。

其他灵长类动物的成年臼齿长得更早。像人类的近亲黑猩猩(Pan troglodytes)在3岁、6岁和12岁时都会长出臼齿。黄狒狒(Papio cynocephalus)在7岁时有了最后一颗成年臼齿;而恒河猴(Macaca mulatta)在6岁时就已经长出全部牙齿。

限制牙齿萌出时间的一个重要因素是空间。如果下颌不够大,就无法放下全套的成年牙齿,那么也就没必要把它们全都塞进去。

早期人类的口腔空间并不像现在这样大,阻生智齿(俗称智齿)是我们人类面临的一个主要问题。但这并不能解释为什么它们在我们的生命中出现得这么晚,或者为什么后面的那些智齿似乎总在制造麻烦。

不过,有一个供牙齿生长的空位并不意味着把它放在那里是一个好主意。牙齿不会自行咀嚼,需要大量的肌肉和骨骼支撑它们,以确保足够的压力可以安全磨碎食物。

而我们牙齿生长迟缓背后的原因,似乎是为了 "安全"。

该研究通讯作者、亚利桑那州立大学人类起源研究所的古人类学家Gary Schwartz说:“事实证明,我们的颌骨发育非常缓慢,这可能是因为我们的整体生命周期比较长,再加上我们的面部比较短,出现机械安全空间的时机会延迟,从而导致我们出现臼齿的年龄较晚。”

灵长类动物的后臼齿位于两个颞下颌关节的正前方,这两个关节共同构成了下颌和头骨之间的铰链。与我们身体中的其他关节不同,这两个枢轴必须彼此完全同步。他们还需要将一定程度的力量转移到一个或多个点上,以使你能够咬合和咀嚼。

在生物力学中,这个三点过程由一种被称为约束水平模式的原理控制。把一颗牙齿放在错误的位置,这种模式下产生的力对于一个根本无法承受的下巴来说可能是个坏消息。

对于具有较长下巴的物种来说,头骨为最靠近铰链附近肌肉的牙齿形成合适结构的所需时间相对较短。

面部明显较平坦的人类没有这样的运气,我们需要等到头骨发育到一定程度,才能使施加在每一组成年臼齿上的力不会损坏我们发育中的颌骨。

总之,这项研究为评估牙齿状况提供了一种新的视角,通过它可以观察到牙齿发育、颅骨生长和成熟特征之间长期以来的已知联系;而且它还可以帮助古生物学家更好地了解人类祖先独特的颌骨演化历程。

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj0335


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