我们人类在成长方面喜欢慢慢来。在大猩猩中,只有黑猩猩在关键的发育里程碑之间拉长了时间。
但即使是黑猩猩,在性成熟时也已经具备了一整套牙齿。人类直到接近青少年结束时才长出最后几颗牙齿。
尽管智齿的出现对追踪我们进化的变化起着关键作用,但这个磨牙之谜却很难解开。不过,美国亚利桑那大学的研究人员现在认为他们可能找到了答案。
“人类生物发育的一个谜团是磨牙出现与生活史之间的精确同步是如何形成的,以及它是如何被调节的,”人类学家、首席作者哈斯卡·格洛瓦卡说。
在亚利桑那大学人类起源研究所的古人类学家加里·施瓦茨的协助下,格洛瓦卡收集了不同颅骨的样本进行比较。
研究人员将21种灵长类动物的骨骼和牙齿转化为3D模型,发现我们成人磨牙的出现时间与我们生长颅骨的生物力学微妙平衡有很大关系。
我们用于将食物磨成糊状的成人牙齿通常在三个阶段从牙龈中长出——大约在6岁、12岁和18岁(大致如此)。
其他灵长类动物的成人磨牙则更早出现。尽管我们在生长阶段有很多相似之处,黑猩猩(Pan troglodytes)在3岁、6岁和12岁时长出磨牙。黄猩猩(Papio cynocephalus)在7岁时就长出最后一颗成人磨牙,而猕猴(Macaca mulatta)在6岁时就全部长齐。
限制牙齿出现时间的一个重要因素是空间。如果下颌没有足够的空间容纳成人大小的牙齿,就没有必要强行挤入。
人类的口腔空间本来就不大,智齿嵌塞是我们物种的一个主要问题。但这并不能解释为什么它们在我们生活中出现得如此晚,或者为什么最后一颗智齿似乎越来越麻烦。
有一个空位让牙齿生长并不意味着在那里放一颗牙齿是个好主意。牙齿并不是单独工作的——有大量的肌肉和骨骼支持它们,确保足够的压力可以安全地撕裂和磨碎我们的食物。
而“安全性”似乎是我们牙齿生长缓慢的原因。
“事实证明,我们的下颌生长非常缓慢,这可能与我们整体缓慢的生活历史有关,并且结合我们短小的面部结构,导致在一个机械安全的空间——或者说一个‘甜点’,可用时的延迟,导致我们磨牙出现的年龄非常晚,”施瓦茨说。
灵长类动物的后磨牙位于两个颞下颌关节的前面,这两个关节共同形成了下颌与颅骨之间的铰链。与我们身体的其他关节不同,这两个枢轴必须完美同步运作。它们还需要将相当大的力量传递到一个或多个点,以便让你咬合和咀嚼。
在生物力学中,这个三点过程是由一种称为约束水平模型的原则所支配。如果将牙齿放在错误的位置,根据该模型产生的力量可能对一个根本无法承受的下颌造成坏消息。
对于下颌较长的物种,颅骨发展出适合牙齿的结构所需的时间相对较短。
而人类由于面部结构显著扁平,必须等到颅骨发育到一个程度,才能确保施加在每组成人磨牙上的力量不会损坏我们正在生长的下颌。
这不仅为我们提供了一种评估牙齿状况(如智齿嵌塞)的新方法,还可能帮助古生物学家更好地理解我们独特下颌在我们人科祖先中的进化。
“这项研究提供了一种强有力的新视角,通过它可以观察到牙齿发育、颅骨生长和成熟特征之间的长期联系,”格洛瓦卡说。
这项研究发表在《科学进展》上。