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牙齒的進(jìn)化

2015年09月12日10:41  人氣:-

牙齒的進(jìn)化

——牙齒,人類重要的組織器官之一,承載著我們的過去,預(yù)示著我們的未來。

從脊椎動(dòng)物的口腔內(nèi)出現(xiàn)牙齒開始,口腔的功能發(fā)生著一系列的更新和變化,最終的目的就是為了讓我們更好的吃東西。今天簡單說說牙齒和頜骨的變化,從魚類→爬行動(dòng)物→哺乳動(dòng)物這一進(jìn)化線路,看看牙齒都發(fā)生了哪些變化。

鯊魚,屬略高級的軟骨魚類,這個(gè)以一口鋒利牙齒為特征的生物,擁有相對原始的牙齒和口頜系統(tǒng)。

和大部分爬行動(dòng)物及硬骨魚類相似,鯊魚的牙齒通過牙齦、韌帶固定在口腔內(nèi),相比其他牙齒固位方式更容易脫落。但是沒關(guān)系,鯊魚一生中可以不斷的更換牙齒,一排排整裝待命的牙齒在頜骨內(nèi)側(cè)隨時(shí)準(zhǔn)備“替補(bǔ)”,前方牙齒犧牲后,牙齦組織就像傳送帶一樣,把后面的牙齒源源不斷的輸送到“前線”,更換速度快則8-10天,慢則數(shù)月。這種牙齒不斷更換的機(jī)制,可以時(shí)刻保持著口腔內(nèi)都有新的、鋒利的牙齒。一些鯊魚一生中會替換掉三萬多顆牙齒。

不同種類鯊魚的牙齒形態(tài),根據(jù)飲食習(xí)慣不同也稍有差異,有的為針狀,或者是三角形,像虎鯊這種會捕食哺乳動(dòng)物的鯊魚,牙齒邊緣會有鋸齒這種便于切割肉體的特殊形態(tài)。

每顆牙齒鋒利且形態(tài)相同,決定了鯊魚進(jìn)食的方法單一:通過牙齒撕碎食物,然后吞下去,交給體內(nèi)慢慢消化。 下頜骨是通過方骨(quadrate)與關(guān)節(jié)骨(articular)的連接到上頜骨,而并未與顱骨(skull)直接相連。這樣一來,獵食時(shí)上下頜骨可以同時(shí)張開,方便吞咽體積更大的獵物;而不與顱骨直接相連,由上下頜產(chǎn)生的巨大咬力不會直接傳遞到頭顱部,是一種更好的保護(hù)。巨大的咬合壓力通過面部軟骨海綿狀的軟骨和形變彎曲來緩沖。

爬行動(dòng)物與魚類相似,屬于多換齒動(dòng)物(polyphyodonts),牙齒形態(tài)和替換方式,不同物種間有一定差異。

鱷魚,與其他爬行動(dòng)物一樣,鱷魚一生中大概會更換50次牙齒。與鯊魚不同,鱷魚替補(bǔ)的牙齒不會排列在嘴里,當(dāng)牙齒脫落需要更換時(shí),存在牙板中的牙原性干細(xì)胞被激活,新的牙齒會生長出來。

鱷魚的牙齒固位方式與其他爬行動(dòng)物略有不同,前面提到大多數(shù)爬行動(dòng)物都是類似鯊魚的固位不佳的端生牙,可是鱷魚這種陸地上咬力驚人的動(dòng)物(恐鱷測出最大一萬公斤的咬合力),顯然靠纖維韌帶固定的牙齒不足以承擔(dān)如此重任。所以鱷魚的頜骨進(jìn)化出類似哺乳動(dòng)物一樣固定牙齒的齒槽結(jié)構(gòu)。鱷魚也成為唯一擁有齒槽結(jié)構(gòu)的非哺乳動(dòng)物。

—— 轉(zhuǎn)載一個(gè)有關(guān)于鱷魚的漫畫 ——

所以呢,有區(qū)別?沒區(qū)別?有區(qū)別?沒區(qū)別?……

這里告訴你一個(gè)通過牙齒分辨短吻鱷和鱷的方法。

第一步,張開嘴巴,放開兩個(gè)小盆友

第二步,讓它們乖乖的閉上嘴

第三步,答案揭曉,那個(gè)看不到下牙的就是短吻鱷。

對于哺乳動(dòng)物(包括我們?nèi)祟悾┒?,我們可沒有那么多牙齒存貨,只有兩副牙齒讓我們用一輩子,顯然我們不能像鯊魚牙齒那樣隨便長長(那樣估計(jì)幼兒園畢業(yè)就改喝粥了)。我們的牙齒擁有更好的固定方式來保證我們牙齒足夠用一輩子。那就是每個(gè)牙齒都有非常長的牙根通過牙周韌帶固定在牙槽骨中。這就是所謂的槽生牙。

除了更穩(wěn)固的牙齒,牙齒形態(tài)上也得到了很大更新,與爬行動(dòng)物和魚類單一的同形牙不同,哺乳動(dòng)物大多會擁有切牙、尖牙以及磨牙。不同形態(tài)的牙齒,承擔(dān)的不同的功能。

爬行動(dòng)物連接上下頜的兩塊方骨(quadrate)與關(guān)節(jié)骨(articular)。被哺乳動(dòng)物進(jìn)化成為內(nèi)耳里的砧骨(incus)和錘骨(malleus)。這一進(jìn)化增加了耳膜的阻抗,使聽力能力增強(qiáng)。作為有毛發(fā)覆蓋的哺乳動(dòng)物,恒定的體溫意味著可以夜間活動(dòng),提高聽力能力對夜間捕食那些飛行產(chǎn)生高頻聲音的昆蟲有很大幫助。

而進(jìn)食方面哺乳動(dòng)物則進(jìn)化出了更為有用的下頜連接方式——下頜關(guān)節(jié)。爬行動(dòng)物口腔只負(fù)責(zé)簡單分解食物,然后運(yùn)送食物到體內(nèi),完全交給腸胃來消化。對于陸地食物資源有限、需要多更多能量來維持體溫的哺乳動(dòng)物來說,這種囫圇吞棗吃法必將會導(dǎo)致自己滅亡。進(jìn)化,不斷的進(jìn)化,通過數(shù)億年的努力,哺乳動(dòng)物擁有了一對相對復(fù)雜的多功能的關(guān)節(jié)。而伴隨著磨牙的出現(xiàn)以及關(guān)節(jié)的升級,哺乳動(dòng)物進(jìn)化出了一個(gè)重要的功能——咀嚼。

以人類為例,顳下頜關(guān)節(jié)(Temporo-mandibular Joint)像其他關(guān)節(jié)一樣,通過關(guān)節(jié)頭在關(guān)節(jié)窩內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng),下頜可以完成最簡單的開閉口運(yùn)動(dòng)。

其次,在完成關(guān)節(jié)頭轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的小范圍開口后,關(guān)節(jié)頭可以相對關(guān)節(jié)窩向前移動(dòng)來完成更大范圍的開口運(yùn)動(dòng)。此功能的進(jìn)化可以使我們完全放棄上頜骨與顱骨分離的需求。人類的上頜骨直接與顱骨相連,在緩沖咬合力方面,上頜骨多松質(zhì)骨,腔隙較多,可以很好緩沖咬合力。

最后,也就是最重要的一點(diǎn)就是我們可以通過口腔的咀嚼功能,最大程度的分解食物。配合這一功能的除了牙齒形態(tài)分化出了磨牙用于研磨食物,以及顳下頜關(guān)節(jié)除了開閉口外還可以做側(cè)方運(yùn)動(dòng)。

顳下頜關(guān)節(jié)的出現(xiàn)不得不讓我們感嘆進(jìn)化的神奇。但隨之而來的問題便是如此復(fù)雜的關(guān)節(jié)經(jīng)常伴有各種問題。有顳下頜關(guān)節(jié)紊亂(TMD,disturbance syndrome of temporo-mandibular joint)的人也非常多。這是后話,關(guān)于環(huán)境、進(jìn)化、咬合與顳頜關(guān)節(jié)的關(guān)系,日后慢慢細(xì)說。

從脊椎動(dòng)物出現(xiàn)牙齒開始到人類復(fù)雜的口頜系統(tǒng),牙齒和口頜器官不斷更新,其進(jìn)化的基礎(chǔ)便是環(huán)境的改變,而如今人類的生存環(huán)境相比其他生物早已經(jīng)完全不同,從食物的改變到進(jìn)食方式的升級??谇唤Y(jié)構(gòu)和功能的演變一直走在人類進(jìn)化的前沿。承載著我們的過去,預(yù)示著我們的未來。

從魚類的出現(xiàn),到脊椎動(dòng)物,再到哺乳動(dòng)物,每一次進(jìn)化都長達(dá)數(shù)億年。人類,這個(gè)從哺乳動(dòng)物才細(xì)分出幾百萬年的物種,進(jìn)化也只是剛剛開始。

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