我們的牙齒也會進化

“牙齒由堅硬的物質構成,它們禁得住火的灼燒,水的浸泡,甚至能在墳墓裡留存幾個世紀”-瑪麗·奧托 《牙齒》

你可能認為他們是理所當然的,但你的牙齒是個奇蹟。它們在你的生命過程中把你所有的食物都分解了,同時又能強壯到足以承受自身破損,並且他們僅僅由最初磨碎的食物裡的原料構成,是什麼讓它們有了令人欽佩的力量呢?

我們的牙齒也會進化

牙齒依靠其巧妙的結構使得它們堅硬且堅韌,硬度可以被認為是一開始承受破裂的能力,而韌度就是阻止裂縫擴張的能力,幾乎沒有材料能同時擁有這兩種效能。例如,玻璃硬但不韌,而皮革則韌但不硬,牙齒都由兩部分組成:一部分是幾乎全部由磷酸鈣構成的堅硬瓷釉外帽。在它下面,是一層更堅硬的牙質,部分由使其變得柔韌的有機纖維構成,這種令人驚訝的結構是由兩種細胞創造的。

造釉細胞分泌瓷釉成牙質細胞分泌牙質,在它們塑造牙齒的時候,成牙質細胞向內移動,而造釉細胞向外移動,它們碰到表面時就會脫落。對於瓷釉來說,這個過程產生了許多細長的線,每根直徑大約為60毫微米,相當於人類頭髮寬度的千分之一,它們被捆綁成條,然後打包在一起,每平方毫米就有成千上萬條線,構成了像盾一樣的瓷釉層,一旦這個過程結束,你的瓷釉層就無法再次自行修復,因為所有制造它的細胞都失活了,所以我們該慶幸瓷釉層不能被輕易破壞。

我們的牙齒也會進化

成牙質細胞使用更復雜的程式,但和瓷釉細胞不同,它們黏附在周圍,繼續在你的生命裡分泌牙質,儘管哺乳動物的牙齒各有不同,但牙齒生長的內在過程都是一樣的。無論是獅子、袋鼠、大象還是我們,不同的是大自然如何雕刻牙齒的形狀,改變摺疊和生長模式,以適應不同物種的飲食差異。牛擁有扁平的臼齒,上面有平行的脊以便磨硬草。貓擁有尖峰般銳利的臼齒,就像刀片可以切開筋肉。豬擁有粗大的鈍齒有利於粉碎硬根和種子。

當代哺乳動物多種多樣的臼齒都可以追溯到一種共同的形態叫“磨蝶臼齒型”,這最早出現在恐龍時代。

在19世紀 古生物學者愛德華·德林克科佩開發出了關於該形態如何演變的基礎模型。他假設牙齒最開始的形態是圓錐狀,正如我們看到的很多魚類、兩棲動物和爬行動物的牙齒,然後增加了小的尖角,因此一排有三顆牙齒,前後成一直線與波峰相連。

隨著時間的流逝,小尖角被擠出了線形成了三角冠,相鄰的牙齒形成了連續的Z字形波峰用於咬斷和咬碎食物,然後每顆牙齒背部形成了低架子,成為了壓碎食物的平臺。

正如科佩所言,磨碟臼齒型相當於之後的各種特殊形態發展中的一個分叉點,每一種都是為進化需求發展而成。把波峰拉直再把架子移走,你就得到了貓和狗的方便的刃齒。把前牙尖移走,再拉高架子你就得到了人類的臼齒,稍微扭轉一下就得到了馬或牛的牙齒。科佩憑直覺作出的假設中有一些細節被證明是錯誤的,但在化石記錄中,從牙齒的化石例子看來又和他預言的一樣。我們能從所有現存哺乳動物的臼齒,追溯到原始臼齒形態。

今天,擁有消滅各種各樣食物的能力使得哺乳動物得以存活在從高山和深海到熱帶雨林和沙漠的棲息地中,因此生物研究的成功很大程度上要歸結於低階哺乳動物臼齒的非凡力量和適應力。