人类并不是独一换牙的物种,所有长牙的脊椎动物城市换牙。但绝大大都哺乳动物都是“一换性齿”,即只有一套乳牙和一套恒牙;而其它脊椎动物都是“多换性齿”,能终生换牙。这就提醒我们,换牙的次数关系着进化身分,与生物顺应性紧密亲密相关。
牙齿脱落并改换的能力是一组同源器官的配合特征。
从发源上看,脊椎动物的牙齿演化自鱼类祖先的鳞片,这种鳞片并不是我们今日习觉得常的鱼鳞,而是一种带髓腔的骨质布局。它的概况还经常笼盖着羟磷灰石组成的搪质,其剖解布局与牙齿无异,鲨鱼的鳞片至今仍连结这种布局。
约 4.2 亿年前的隆线花鳞鱼(Theloduscarinatus)鳞片化石横切面,概况有羟磷灰石笼盖,占大大都的棕色部门是骨质,中心的空腔是髓腔
最晚从 4.1 亿年前起头,一些非分特别粗拙而坚硬的鳞片就移标的目的了颌骨的咬合面上,并一步步演化为今天的牙齿。而在更晚的进化中,鳞片在陆生脊椎动物身上又演化当作了毛发、羽毛、指甲甚至汗腺和乳腺。换言之,牙齿先天该当具有的脱落和再生能力,跟毛发、指甲是一致的。
约 4.1 亿年前,一种盾皮鱼 Romundina stellina 的颅骨化石,球形空腔为口腔,左端凸起为下颌,上面笼盖着已知最古老的牙齿,很是近似右侧体表的鳞片
软骨鱼都保留了很多祖先特征,图中是犁头鳐的牙齿,仍然以鳞片的体例摆列,用来研碎坚硬的贝类和虾蟹
从人类胚胎发育上看,牙齿和所有的皮肤从属器官都源于皮肤的局部折叠,而这些折叠全由 EDA 基因总控。EDA 基因一旦异常就会呈现“无汗症”等怪异疾病,患者往往先天缺掉所有的毛发、指甲、牙齿、汗腺和乳腺。曾出演《星际迷航》等作品的美国演员迈克尔·贝利曼(Michael Berryman),就是一个典型的无汗症患者,他没有任何体毛、汗腺甚至牙齿——照片中的是假牙
不外,动物的换牙次数,与其在演化史上呈现的晚近水平倒是相反的,在我们看来越进化的动物种类,它的换牙次数根基就越少。
例如,鲨鱼和一些爬虫类会很频仍的换牙。鳄类未当作年时每个月城市换牙,当作年今后仍连结两年一换的速度持续更新,一辈子能长出 3000 多颗牙齿。从化石上看,肉食恐龙甚至在新牙尚未萌出时,就在新牙底下又形当作了新牙的后备。
侏罗纪晚期异特龙(Allosaur sp.)上颌骨的 X 光照片示意图,可见两批形当作中的牙齿
哺乳动物只换一次牙,这与情况顺应汗青有着紧密亲密的关系。我们演化自二叠纪的兽孔类,最初是一些小体型的食肉动物。庞大的保存压力使它们寿命短暂,换牙的能力可有可无,逐渐丢掉了;另一方面,它们的牙齿形态却变得越来越丰硕,得以进食多种多样的食物。
“四角兽”(Tetraceratops)可能是最古老的兽孔类动物,糊口在 2.75 亿年前的二叠纪早期,今朝只发现了一个头骨,长约 9 厘米,体型不大;但已经有了较着的牙齿分化,耽误的犬齿标的目的后弯曲,显示它们吃肉
这种顺应性演化到现代哺乳动物,已阐扬到极其邃密的分工水平:薄的门齿负责切割,尖的犬齿负责撕咬,钝的臼齿负责研磨,食肉动物的部门前臼齿还会特化当作尖锐的切齿,用来堵截组织。
丰硕的牙齿形态让哺乳动物进食非分特别邃密,减轻了消化承担,节流了体能,但多次换牙的能力却没有找回。
只有象类、海牛和袋鼠三类动物的臼齿破例。它们不竭换牙的能力都与食物会严重磨损其臼齿相关:
为顺应非分特别粗拙的热带植物,再加上象群高度依靠长者的经验,象类祖先的演化从头俘获了多换性齿的贵重性状;海牛在海床长进食轻易误食泥沙,牙齿磨损非分特别敏捷,需要经常换牙;袋鼠吃的草大都富集二氧化硅晶体,也需要经常换牙。
杂食动物低冠臼齿(人类)和食草动物高冠臼齿(马)的布局比力(上)——现代陆生食草动物几乎都有高冠齿,这种牙齿可以经受漫长的磨损,极大增强了食草动物的顺应性;下面的巨物是猛犸象的臼齿化石——象类不单有高冠齿,并且像鲨鱼一样前仆后继地长新牙,平生中平均可以改换 6 批
不外,一般的哺乳动物会从乳牙换到恒牙,却与磨损关系不大。以人类为例,现实上除了龋齿,我们从没见过孩子的乳牙有过显著的磨损。
真正火急的换牙原因是人类的颅骨在当作年以前会敏捷增大,但牙齿不克不及增粗,若是继续保留乳牙,牙缝就会变宽,不单轻易龋齿和传染,孤立无援的单个牙齿也变得更易折断——把乳牙换当作更大更多的恒牙就可以杰出地解决这个问题了。
换牙期的儿童牙齿和当作年人的恒牙——人类换牙时乳牙牙根本家儿动消融,恒牙从下方顶替,别的增添的侧门齿和臼齿从颌骨中别的萌发
别的,哺乳动物也有不换的牙,好比兔子和啮齿动物的门牙:它们利用得太频仍,牙齿一旦脱落,保存就好不容易,所以它们的门牙进化当作了不竭耽误的牙齿,以顺应一辈子的磨损。
文|刘大可
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