我坐在一个口腔外科医生’S办公室等待我的女儿。场景调用介意装配线。患者纷纷进来,一个辞去他们的第三臼齿,俗称智齿,取出。它们留下绷带,特别是用冰袋装配,缠绕在头上。每件携带礼品T恤,预印的家庭护理说明和抗生素和疼痛药物的处方。

去除智齿几乎是今天美国年轻人通过的仪式。然而,从我的角度来看,这个传统有什么非常错误的。我是牙科人类学家和进化生物学家,并花了30年的学习生活和化石人类的牙齿和无数的其他物种。我们的牙科问题不正常。大多数其他脊椎动物生物没有我们所做的牙科问题。它们很少有牙齿或蛀牙。我们的化石祖母没有受到影响的智齿牙齿,很少有似乎有牙龈疾病。

实际上,现代人类的牙齿是一个深刻的矛盾。他们是我们身体最难的部分,但却令人难以置信的脆弱。虽然牙齿在化石记录中持续了数百万年,但我们的嘴巴似乎无法持续一生。牙齿给了我们的祖先对有机世界的主导地位,但今天我们的人需要特殊的日常照料。矛盾是新的,很大程度上有限于工业时代和当代人口。最好在今天之间的不匹配来解释’饮食和我们的牙齿和颌骨演变的饮食。古生物学家长期以来,我们的牙齿深深植根于进化史上。现在临床研究人员和牙科从业者也开始通知。

古代起源

进化生物学家经常在人眼中扰乱一个人“miracle of design.”对我来说,眼睛没有什么牙齿。我们的牙齿破坏了食物,没有自己被打破—在一生的过程中最多数百万次—尽管如此,他们就是从与他们突破的食物中的相同的原材料建造。工程师有很多东西可以从牙齿中学到。它们显着的力量来自一种巧妙的结构,使它们具有硬度和韧性来抵抗裂缝的开始和传播。这两个属性都是由两个组件的组合产生的:牙釉质的硬外部盖几乎完全由磷酸钙和牙本质内部层制成,其也具有使组织柔性的有机纤维。

但是,真正的魔法发生在微观尺度上。想想一股干燥的意大利面条在弯曲时容易发生。现在想象成千上万的股票在一起。被称为微晶的牙釉质结构类似于那些股线,每一个1,000个人毛的宽度。它们捆绑在一起,形成牙釉质的杆,称为棱镜。反过来,棱镜填充在一起,每平方毫米数万,形成搪瓷盖。它们从牙齿的表面彼此平行地跑到潜在的牙本质,鞭打,编织和扭曲—优雅的配置,赋予令人印象深刻的耐用性。

这种设计没有过夜出现。自然一直在滋润牙齿数亿多年。最近古生物学,遗传和发展生物学的见解让研究人员重建了其结构的演变。

在寒武纪时期,第一个脊椎动物是JAWLESS鱼类,在寒武纪时期出现了超过半年。这些最早的鱼没有牙齿,但他们的许多后代都有一个鳞片状的尾巴和头部盔甲,由磷酸钙的牙齿状板制成。每个板具有牙本质的外表面,有时被更硬,更矿化的盖子和容纳血管和神经的内部纸浆室覆盖。一些鱼类’嘴巴被带有小型小管道或倒钩的板覆盖,可助于喂养。大多数古生物学家认为这些尺度最终被进化所选择,以形成牙齿。事实上,今天的尺度’S鲨鱼与牙齿如此类似,我们在一个名为Odondodes的结构中将它们延伸在一起。发育生物学家表明,鲨鱼鳞和牙齿从胚胎组织的方式发展,最近的分子证据证实它们由同一组基因控制。

最早的最终牙齿来到了下巴的鱼类。这些主要是简单的尖锐结构,可用于捕获和固定猎物并刮去,撬,掌握和扼杀各种生活方式。例如,一些acanthodians—与祖先鲨鱼有关的灭绝刺鱼—在艾尔建议期间拥有大约430万年前的牙齿。他们没有覆盖他们的牙本质冠的高骨质化帽,它们既不是棚子也不被替换,但他们仍然是牙齿。有些人有嘴唇和脸颊鳞片,渐渐分为牙齿,仔细闭合到嘴上,吸烟枪在两个结构之间连续。即使是最早的形式,牙齿也必须给予他们的承载是一个优势,因为它们通过原始海洋迅速传播,那些让他们最终缺乏那些没有的血统。

一旦牙齿到位,遵循许多创新,包括它们的形状,数字和分布的变化,如何更换它们以及它们如何附着在颌上。珐琅首次出现在415万年前,靠近塞尔里亚和德文时期之间的界限,在一个名为Sarcopterygians的一群中。该组包括现代Tetrapods(两栖动物,爬行动物和哺乳动物)和叶片翅片鱼类,最适合其成对的前鳍,骨骼和肌肉类似于四肢的肌肉。其他鱼类缺乏牙釉质和编码制造所需蛋白质的基因套件。珐琅最初限于鳞片,这表明就像牙齿一样,珐琅质起源于皮肤结构,然后使嘴巴到嘴里。

由于它们在支持温血精(吸食)中的作用,牙齿在哺乳动物的起源和早期演变中造成严重弄清楚的牙齿。生成一个 ’他自己的身体热量有很多优点,例如让一个人生活在较冷的气候和具有更多变量温度的地方;允许一个人维持更高的旅行速度来维持更大的地区;并提供耐力,用于觅食,避免避税和父母护理。但是吸收的是一种成本:哺乳动物在休息时燃烧10倍,因为类似尺寸的爬行动物。燃料的选择性压力炉子已经落在牙齿上。其他脊椎动物捕获,含有和杀死猎物用牙齿。哺乳动物牙齿必须拧出更多的卡路里。要做到这一点,他们必须咀嚼。

哺乳动物牙齿指南咀嚼运动;直接和消散咀嚼力量;和位置,保持,骨折和片段食品。对于在咀嚼过程中牙齿正常工作,它们的相对表面必须与一毫米的一部分对准。对这种精确性的需求解释了为什么,与鱼类和爬行动物不同,大多数哺乳动物在旧的磨损或突破时,大多数哺乳动物都不只是在整个生命中复活新的牙齿。祖先哺乳动物失去了促进咀嚼的能力。

搪瓷棱镜是相同自适应包的一部分。大多数研究人员认为,他们演变为增加咀嚼所需的水平的蛀牙。棱镜是否独立进化一次或多次是一些辩论的问题,但在任何情况下都是基本的哺乳动物牙齿结构 —由棱柱形牙釉质盖住牙本质冠—在三叠纪时期到位。哺乳动物臼齿的无数形式,包括我们的,遵循同一综合计划的调整。

信用:斧头生物医学动画工作室

微生物不平衡

我们牙齿的进化历史不仅解释了为什么他们是如此强大,而且还为什么他们今天缺乏。基本思想是,结构在特定的环境条件范围内运行,在我们的牙齿中包括口腔中的化学物质和细菌,以及应变和磨损。它遵循对口腔环境的变化可以抓住牙齿的牙齿。这种情况是我们现代饮食的情况,这与我们星球的生活历史不同。我们的生物学与我们的行为之间产生的不匹配解释了龋齿(腔),影响智慧牙齿和其他痛苦的正畸问题。

龋齿是世界上最常见和最普遍的慢性病。它折磨10多个美国人和全球数十亿人。然而在过去的30年里,我已经研究了数十万种化石物种和活血,几乎没有任何蛀牙。

要理解为什么现代人类的牙齿如此容易腐烂,我们需要考虑天然口腔环境。健康的嘴巴是利用的,填充数十亿微生物,单独代表多达700种不同的细菌。大多数都是有益的。他们对抗疾病,帮助消化并调节各种身体功能。其他细菌对牙齿有害,例如Mutans Strepcocci和 乳酸杆菌 。它们通过在代谢过程中产生的乳酸攻击牙釉质。但这些细菌的浓度通常太低而不能导致永久性损害。他们的数字被他们的共谋表兄弟,脑膜和sanguinis链球菌群体支出。这些细菌产生碱(升高pH)的碱(化学物质)以及抑制有害物种生长的抗微生物蛋白质。唾液缓冲牙齿的酸攻击,并将它们沐浴在钙和磷酸盐中以再归化它们的表面。脱矿质化和再矿化之间的平衡已持有数亿年的数亿,并且有益和有害的细菌在哺乳动物顺序的口腔微生物体中发现。我们进化以维持稳定的微生物群体,因为牛津大学的凯文福斯特和他的同事们把它放了“保持生态系统在皮带上。”

皮带打破时会导致龋齿。富含碳水化合物的饮食饲料产生酸性细菌,降低口服pH值。 Mutans Streptococci和其他有害物种在它们产生的酸性环境中茁壮成长,并且他们开始沼泽有益细菌,进一步减少pH值。这一事件链导致临床研究人员称呼呼吸困难,其中一些有害物种的平衡变化,其中几种通常占据口腔微生物组的那些。唾液不能重新渗透到足够快的珐琅,以跟上损失和修理之间的均衡。蔗糖—common sugar—特别有问题。有害细菌用它来形成厚厚的粘性斑块,将它们与牙齿结合并储存喂食之间的能量,这意味着牙齿遭受更长时间暴露于酸攻击。

生物学家长期建议在新石器时代期间在过去10,000年左右的龋齿和过渡到农业之间的联系,因为酸生产的细菌消耗可发酵的碳水化合物,这些碳水化合物在小麦,水稻和玉米中消耗了比比皆是。例如,俄亥俄州州立大学的Clark Larsen对牙科Larsen领导的牙科遗体的研究发现,在史前乔治亚州海岸的玉米农业的采用和传播,龋齿发生率超过六倍。但蛀牙和农业之间的联系并不简单。龋率在早期的农民中随着时间的推移而变化,一些猎人采集者的牙齿,例如富含蜂蜜饮食的牙齿,都与空腔爆发。

龋齿率最大的跳跃随着工业革命而来的,这导致了蔗糖和高度加工食品的广泛可用性。近年来,研究人员在古代牙齿上进行了在牙齿上的牙齿上存在的细菌的遗传研究,记录了在微生物群落中随后的过渡。加工食品也是更柔和和更清洁的,为龋齿建立一个完美的风暴:咀嚼削减有机薄膜和更少的饮食磨料,以磨损斑块细菌避难的牙齿中的角落和缝隙。

不幸的是,由于我们的牙齿帽形式的方式,我们不能再试一次珐琅质和骨骼。当珐琅首先在叶片翅片鱼中进化时,建立了这种限制。 Ameloblasts,制造珐琅质的细胞从帽子内侧朝向最终表面向外迁移,留下珐琅迹—prisms—在后面。我们不能制作更多的珐琅质,因为当冠完成时使它脱落并丢失的细胞。牙本质是另一个故事。产生它的牙藤细胞用含有含量细胞重新返回并迁移并向内迁移,最终将来到纸浆室。他们继续在整个个人身上生产牙本质’生命,可以修理或更换磨损或受伤的组织。更严重的伤害呼吁形成牙本质的新鲜细胞以壁从纸浆室壁上并保护牙齿。

然而,随着蛀牙的生长,龋齿可以压倒这些自然防御,感染纸浆,从长远来看杀死牙齿。从进化的角度来看,锅里有​​几个世纪的闪光灯—对于我们的牙齿没有足够的时间,以适应通过引入表糖和加工食品的口腔环境的变化。

信贷:仁克里斯图森

缺少压力

正畸障碍也在今天的疫情水平。 10人中有九个有牙齿至少略微错位,或乱码的牙齿,并且我们四个季度有智齿没有足够的空间才能正确出现。简单地说,我们的牙齿不适合我们的下巴。与龋齿一样,最终的原因是口腔环境引起的不平衡我们的祖先’牙齿永远不会抗争。

着名的澳大利亚矫正者“Tick”Begg认识到20世纪20年代的不匹配。他发现,土着人民生活传统生活中的牙齿比他的牙科患者更加繁琐。他们也有完美的牙齿拱门—他们的前牙是直的,他们的智齿完全爆发和运作。 Begg推断性质预期相邻牙齿之间的磨损,以减少口腔中的空间要求。他认为下巴长度是“preprogrammed”通过演变来考虑到这一点。因此,我们的牙齿在磨蚀环境中为坚韧的食物而进化,我们的柔软,干净的饮食已经让齿尺寸和下颚长度之间的平衡扰乱。因此,口腔外科医生的装配线’S办公室。无论是磨损还是提取,牙齿都必须去。

凭借这一逻辑,Begg开发了长期以来一直是矫直牙齿的金标。它涉及通过提取前磨牙,将电线连接到剩余牙齿上的括号内,并在关闭间隙时将牙弓拉入线路。其他矫正者使用电线在Begg之前用弯曲弯曲,但它们没有提取磨牙,因此常用于弯曲的矫直牙齿。许多牙医最初是为了拉动健康的牙齿而伸直拱门的想法,但是乞求’S技术的工作,持续一生,并进化并备份。 Begg介绍,暗示儿童嚼口香糖含有磨蚀性碳化硅灰尘,以避免完全矫正正畸治疗的需要。

Begg对牙齿和下颌之间的不匹配是正确的,但他得到了细节错了。据南伊利诺伊州南部的人类学家Rob Corruccini的说法,关键变化不是磨蚀环境,而是对压力环境,意味着机械压力在进食过程中的颌骨体验。而牙齿不是太大—下巴太小了。

值得注意的是,查尔斯达尔文在他的1871本书中建立了压力和下巴大小之间的联系 男人的下降。但Corruccini是第一个提供明确证据的人之一。当来自肯塔基州附近的学生告诉他的学生告诉他,在他的社区老年人中,他刚刚开始在难以咀嚼的食物中提出,而他们的孩子和孙子们有更精致,加工的饮食。随访的研究表明,尽管几乎没有专业的牙科护理,但老年居民的叮咬比较没有专业的牙科。 Corruccini解释了膳食一致性方面的差异。因此,牙科差异不是遗传而是环境。 Coruccini继续找到许多其他例子,包括亚利桑那州的Pima,前后,在印度昌迪加尔附近的昌迪加尔附近的商店买的食品和农村人民,与城市居民一起吃豆类和艰难的蔬菜饮食软面包和土豆泥。

Corruccini推断牙齿尺寸预编程,以将在生长期间进行的钳口与自然童年饮食一致到机械应力水平。随后,当钳口在开发过程中没有得到所需的刺激时,牙齿在前端挤满并撞击后方。他证实了这一假设,对猴子的实验工作表明,喂食饮食的人具有较小的颌骨和撞击牙齿。

达尔文牙科

作为生态转变的结果,进化视角揭示了我们的牙科障碍。这个新的Vantage Point开始帮助研究人员和临床医生解决牙科疾病的根本原因。密封剂屏蔽我们的冠,氟化物强化并再矿化珐琅质;但是,这些措施无需改变损坏的嘴中的条件。防腐漱口水杀死了引起蛀牙的细菌,但它们也杀死了生成的有益菌株,以保持有害细菌检查。通过最近的微生物组疗法创新的启发,研究人员开始专注于重塑牙科斑块界。口服益生菌,靶向抗微生物和微生物脂蛋白移植在地平线上。

当我们考虑治疗正畸疾病时,我们也可以记住天然的口腔环境。牙医和矫正者都意识到高处理,软化的食物可以改变面部和颌骨上的机械菌株。咀嚼强调刺激了颌骨的正常生长和儿童的脸部中间。依靠这些食物留下了长期欠发达的身体的这些部位。这种情况具有超越牙科拥挤的影响:一些专家建议导致气道的收缩负责睡眠呼吸暂停,其中呼吸反复停止并开始。

当颌骨太短时,智齿不能正常出现,因为孩子们在更容易咀嚼的食物上提出孩子而不是我们演变吃的食物。信用:C-Dental x–ray, Inc.

没有人想要在吃饭时扼杀幼儿,但也许有更好的选择我们的年轻人而不是捣碎的豌豆。在过去的几年里,全新的行业发展,专注于将颌骨成长,以打开气道,并根据最初的意图塑造牙齿。有效的治疗范围从可拆卸的腭扩展器和其他生长引导设备进行手术。但是也许如果我们喂养我们的孩子,那么从早期的年龄需要剧烈咀嚼的食物,就像我们古老的祖先一样,我们可以让他们许多人需要这种干预措施。