你知道吗?牙齿的出现,是脊椎动物演化史上最伟大的进步之一。如果没有牙齿,很难想象生命将会变得多么羸弱。作为有颌脊椎动物体内最坚硬的器官,牙齿自从第一次出现,就在亿万年的演化史中被保留了下来。那么,牙齿是从哪里来的呢?
在回答这个问题之前,先让我们重新认识一下牙齿。我们通常所说的牙齿,是长在颌骨上的一种坚硬的钙化组织,主要包含3层基本结构:最里面是牙髓腔,包含着牙神经和血管,中间是一层齿质,齿质上面则由一层又白又亮的釉质覆盖,极其坚硬,对牙齿起着保护作用。
按照这个定义,牙齿是脊椎动物特有的一种器官,但并非所有脊椎动物都有牙齿,比如现代鸟类就没有牙齿。鸟类为了减轻体重、适应飞行,它们的牙齿在演化过程中退化了。此外,一些较为原始的无颌类脊椎动物同样没有真正的牙齿,比如七鳃鳗的牙齿,虽然长在口腔内部,看起来很吓人,但实际上是一种角质的小齿,成分和指甲盖一样。
从鲨鱼到人类,所有的现代脊椎动物都有非常整齐且对称的牙齿,并且有相同的牙齿替换模式,即新的牙齿从颌内侧长出来并向外移动以取代旧的牙齿。
然而,硬骨鱼类(包括了鳄鱼、恐龙、翼龙、狗、人类等陆地脊椎动物)的牙齿和以鲨鱼为代表的软骨鱼类的牙齿之间有一些差异,例如:在所有硬骨鱼类中,牙齿总是附着在颌骨上,而鲨鱼没有硬骨,它们的骨骼都是由软骨构成的,以至于身上的鳞片和嘴里的牙齿都直接嵌入在皮肤里;此外,硬骨鱼通过溶解掉牙基来实现牙齿的脱落,而鲨鱼只是简单地通过将磨损的牙齿从皮肤上脱落完成牙齿替换。
既然搞清楚了牙齿出现的大概时间,那牙齿又是如何起源,又是如何变成了现在的样子呢?目前,学术界对于牙齿的起源有两种假说,分别是由内而外假说和由外而内假说。由内而外假说认为牙齿是从咽部逐渐进入口腔的。这一假说主要是基于一种已经灭绝的牙形刺,又叫牙形动物。牙形动物出现在5亿年前的寒武纪早期,在大约2亿年前的三叠纪晚期灭绝。
这种像鳗鱼一样的生物没有内骨骼和外骨骼,几乎浑身都是软的,唯独在它们的咽喉处长着像牙齿一样的硬刺,因此被认为是牙形动物的咽齿。
由外而内假说则认为,有颌类的牙齿是由远古鱼类的鳞片演化而来,古鱼的鳞片随着颌的起源而进入口腔成为牙齿。这一假说主要是受到鲨鱼身上鳞片的启发,因为鲨鱼的牙齿和鳞片的基本组成结构惊人地相似!鲨鱼的鳞片虽然看起来很光滑,但抚摸起来则会感觉比其他鱼类更粗糙。这是因为鲨鱼的皮肤表面完全被盾鳞覆盖,这层鳞片像牙齿一样坚硬而锋利,规则地排列在鲨鱼的皮肤上。
那么究竟哪种假说才是正确的呢?
2013年,《自然》杂志报道了一项来自英国布里斯托尔大学菲利普·多诺霍教授团队的研究成果,他们利用当时最先进的X射线断层扫描显微镜和同步辐射技术,揭示了牙形刺的内部结构和成分。研究发现,虽然牙形刺的晚期类型与现代动物的牙齿生长方式类似,即通过釉质覆盖在齿质上来实现生长,但是最原始的牙形刺根本就没有似釉质层。
这意味着,虽然晚期牙形刺的基本结构已经与现代牙齿完全无法区分,但它们完全不是一回事,而是各自独立演化的结果。
看完牙齿的演化史,你会不会有这样的疑问:人类到底从哪里来,最终又要到哪里去?演化的起点永远令人着迷,如果牙齿起源于远古鱼类的鳞片,那么鳞片又是从哪里来的呢?或许未来,科学家们会解开这个谜团,那时我们就会对“人类到底从哪里来”这个问题多一些理解了。