牙齿的证言

• 闻夕felicity

  2022-06-23
  恐龙与其他爬行类的区别就在于它们头部以下的骨格结构，尤其是骨盆和后腿的构造。它们的牙齿和颜部很大程度上维持者早期爬行类的简单设计及结构，但有些肉食类群也具有特化的锯齿边缘，有些则完全丧失了牙齿。你应该记得，鱼类和化石四足动物倾向于不咀嚼就将食物整吞下去。大多数恐龙也是这样的。有一个植食性恐龙类群演化出了使牙齿像剪刀那样相互旋转剪切的能力，与哺乳动物区别于其他脊椎动物的特有咀嚼方式类似。”这些植食性恐龙具有特殊的颌关节，还有多种形状的牙齿，如钉状、匕首状或钻石状。在同一排长有不同形态的牙齿是另一个哺乳类的特征。这是一个平行演化的例子，也是看上去相似的特征出现于不同的类群身上，但这并非遗传自共同的祖先。另一个例子就是龟类、鸟类和须鲸都丧失了牙齿。随着演化的过程，每个类群的齿系都以相同的方式，或者说平行地适应了环境。由于这些类群的祖先拥有牙齿，所以这个“不用则废”的过程在每个谱系中都是独立出现的。显然，不同的进食机制使其比有牙齿的祖先拥有优势。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  在提塔利克鱼之后出现的化石逐渐表现出更多的四足动物特征，包括保护肺部免遭压毁的强壮肋骨，还有增强身体并增加灵活性的四肢和骨盆。这些四条腿的生物开始探索古老陆块的边缘，但仍保证能轻易回到水中，有点儿像两栖类的蝾螈。如果你见过蝾螈行走，或许会注意到它们成对的前后肢会斜向或两侧相对，从而来回摇摆身体。比提塔利克鱼更早的足迹化石显示，大约在3。95亿年前，有更古老的四足生物曾以这样的姿态在浅水潟湖或潮间带的软泥地上爬过。12在3。6亿年前左右，化石记录中出现了最早的真正的四足动物。尖尖的钉状牙齿和简单铰合的颌部使它们能够食用小型的鱼类和陆栖昆虫，不过它们的进食姿态大概不太优雅。在之后的6000万年间，陆地上新出现的森林里充满了昆虫和各种各样的四足脊椎动物。它们中的很多都没能留下现生的后代。而其中存活至今的两个类群可以通过其繁殖方式区分开来。现代的两栖类，也就是蛙类和蝾螈类，需要水环境来产卵，这是它们的水生祖先遗留下的特征。13像大多数更早的水生脊椎动物一样，两栖类也会不断更换它们的牙齿。这些牙齿细小，呈钉状，不过也可能展现出某些精巧的设计，尤其在成年蝾螈中。两栖类以昆虫和其他无脊椎动物为食，一般会将猎物整个抓住并吞下，所以并不需要特别高效的齿系。事实上，现代的蟾蜍已经完全失去了牙齿，靠黏黏的舌头来抓捕猎物，再将其送入食道。在脊椎动物的演化历程中，牙齿的丧失反复出现过多次。在多种动物中，牙齿都发生了缩小，或者整体消失。第二个现代四足动物类群包括爬行类、鸟类和哺乳类。它们能在身体里携带幼儿，或在陆地上产下特殊的卵，又被称为羊膜动物。4古生物学家迈克尔·本顿将羊膜卵称为私家池塘。它们能够脱离水环境，所以为羊膜动物打开了全新的世界。但是到了孵化的时候，羊膜动物要如何从钙化或皮质的束缚中破出呢？原来，很多爬行类和鸟类的头部前方都长有一颗特殊的“卵齿”，能用来...
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  你应该记得我们在第1章中讲到，口腔中一层特殊的上皮细胞是现代牙齿形成的关键。这层细胞和其他上皮细胞的不同之处在于，有些重要的基因会发生表达，将开始形成牙齿的信号传递到下面的间充质细胞中。另一个牙齿演化理论认为，外部的皮肤牙和内部的口腔牙的演化来源是不同的。这种观点认为，制造牙齿的配方更加灵活，这使类似的牙状结构在多个早期脊椎动物类群中分别出现。选择不同理论的部分困难之处就在于，这些脊椎动物头部都具有不同的外形和演化4。此外，4亿一5亿年前是一段关键的时期，而来自那时的证据却极为残缺。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  外骨骼并不仅在无脊椎动物中流行，有些早期的无颌鱼也身披坚硬的骨板，或“甲皮”，因此又被称为“甲胄鱼”。它们的头部被坚硬的骨骼包围，很可能是最早的真正牙齿的来源。2这是因为盾皮的表面有很多坚硬的小钉，这是一种防御性的适应特征。很多学者都认为它是口腔内部牙齿的前身。这些“皮肤牙齿”的内部结构与现代口腔中的牙齿惊人地相似，都是柔软的髓状内核外包裹着类似牙本质的坚硬表面，并和骨骼基底相连。内部的细线会揭示其生长规律，就像我们牙齿中的生长线一样。有些鱼类物种的钉状结构上甚至覆盖有类似牙釉质的物质。现代鲨鱼和其他现生海洋生物同样在鳞片上长有类似的牙状结构。一个影响颇大的牙齿演化理论认为，在后来演化出的有颌鱼中，外皮上的牙齿向内转移，具有了切咬食物的功能。发现于瑞典的一块4.24亿年前的鱼类化石支持了这一理论。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  鉴于发育中的牙齿十分敏感，我们需要更多的研究来理清生活方式、饮食质量和免疫功能之间的潜在联系。要想破解化石原始人类或史前人类在童年期发育不全的秘密，这是很重要的一步。在那之前，在没有更多证据的时候不轻易相信任何一种解释才是明智之举。尽管这没有得出确切结论那样令人满意，但这些个体生活在几千甚至上百万年前，能在他们死后记录下其基本健康状况正是相当重要的第一步。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  大多数恒牙的齿冠会从出生到6岁间在颌骨中钙化，成为探究幼童健康状况的有力渠道。正如我们之前所见，牙齿能记录下比生命中其他日节律更多的信息。出生时发生的深刻变化会在婴儿的牙齿上留下永久性印记，而之后的疾病和伤痛也是如此。严重的损伤会引起发育不全，也就是因为细胞过早停止分泌而导致的部分牙釉质和牙本质退化或缺失，在牙齿上形成小坑、平面或环（见彩插图3-1）。牙齿内部还会出现更细微的破坏，我们一般将其统称为“加重线”。由于这些牙釉质或牙本质结构上的变化能永久地记录下当时正在分泌的细胞的位置，它们可以用来确定某个干扰事件的发生时间（见彩插图3-2）。在前一章中，我们认识了两种特殊的加重线，分别在出生时形成于婴儿（新生线）和母亲（分娩线）的牙齿中。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  尽管结果并不统一，但牙骨质分析仍持续受到生物人类学家、考古学家和野生动物学家的关注。”目前的研究重点在于，通过正规的分析流程和提升图像质量的软件来优化这种方法，也希望使用无创的同步影像来达到更好的效果。改进判断成年人年龄的方法不仅能告诉我们他们活了多久，还能帮助我们估算古代原始人类能够抚养的儿童数量，他们的寿命何时延长，以及他们的家庭群体结构。在那之前，我们必须要依靠其他类型的牙齿证据来研究人类发育的演化。我在第6章将着重讨论。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  这些早期结果启发了更多科学家，包括人类学家厄休拉·维特韦尔-巴科芬。她对433颗已知年龄的人类牙齿展开了一项宏大的研究。她的团队采用化学处理和图像分析软件来提高计数的准确性。34共有363颗牙齿得出了很有希望的结果，其中大多数计算得出的年龄都与实际年龄相差在3岁以内。然而，有超过15%的牙齿无法计数，因为得到的图像质量太差。她和同事得出结论，由于可能出现计数错误的情况，每名个体至少需要评估两颗牙齿，而且计数过程要结合齿根透明度一起分析，以得到更可靠的结论。这种方法的一个问题在于，不同观察者对同一颗牙齿的计数结果可能相差达8年之久，说明它可能并不比其他更省力的定年方法准确多少。3著名牙齿人类学家西蒙·希尔森说到，起初看来大有希望的方法可能对长寿的人类来说过于乐观了。牙骨质环的排列极其紧密，这使得与其他形成更快的节律性特征相比，牙骨质环在光学显微镜下更难分辨。更大的问题是，牙骨质并不是按照稳定的速率均匀堆积的，这导致齿根表面不同区域各有差异。希尔森提及：“有些牙齿的计数完全不规律。”36我也曾努力记录已知年龄人类和大猿身上的这种烦人的年际生长线数据，所以对他的话产生了很大的共鸣。
• 闻夕felicity

  2022-06-22
  对于同事和我来说，探索牙齿生物节律的原因就像某种“圣杯”。牙齿距离脑部的节律控制中心较远，在生长过程中只能收到间接的激素和神经信号，使得探素过程更具挑战性。20世纪的实验将动物放置在恒定的明或暗环境下，并控制温度应力和不同的喂食周期，以测试外部条件对生物节律的影响。如果你体验过严重的时差反应，一定会认同当不同的器官在新时区以不同节奏运作时，人会感到很不协调！有些科学家记录过冬眠动物的生长线，它们的新陈代谢会发生显著变化。这些研究达成共识，尽管环境因素可能会改变牙齿增生特征的时间，或者削弱其表现程度，但它仍是非常顽强的生物节律。也就是说，控制它们形成的时钟来自生物体自身。
• 闻夕felicity

  2022-06-22
  同事们和我注意到，灵长类的长周期节律似乎和体型大小有关。”小型灵长类的节律时间较短，最短可达2天一条线，而较大的灵长类在相邻长周期线之间的天数就比较多。我们还不清楚不同体型的人类之间是否也有类似的关系，由于大多数数据都来自体重和身高不明的个体。即便不知道原因，确定牙齿的长周期节律仍十分重要，因为它提供了估算牙齿生长长度和幼年个体死亡年龄的捷径。我在后一章中会详细说明。牙骨质的生长比牙釉质和牙本质缓慢得多，能够在哺乳动物牙齿的根部记录季度和年度的节律8。一根年牙骨质环由一对明层和暗层构成（见彩插图1-3）。这样的对比是由于每层结构蛋白的矿化和方向不同所致。目前，人们已就其外表和形成时间提出3种机制，包括饮食结构的季节性变化、食物硬度的季节性变化，以及激素水平的季节性变化。丹尼尔·利伯曼用山羊进行实验研究，为前两种机制提供了支持。食物营养价值和硬度发生变化的动物展现出牙骨质环，而食物稳定不变的则没有。然而，这并不能解释为何生活在工业社会的人类会出现年度节律，我们的饮食并不因季节发生太大的改变。我们会再回到这个话题，因为骨质环可能会加大成年人遗骸的年龄。
• 闻夕felicity

  2022-06-22
  人们后来发现，牙齿也有比熟知的24个小时生长线间隔更长和更短的节律。受冈田昌宏和三村崇工作的启发，实验研究已证明每8~12个小时也会形成牙釉质和牙本质。这些紧密相隔排列的生长线很难用光学显微镜清晰地看到，而且我们还不完全明白它们形成的原因。每天循环超过一次的生理节律包括我们的心跳、体温和激素浓度。另一个日本的研究团队发现，新生啮齿类的牙齿发育出短于一天节律的时间早于日节律的出现，这说明它们的形成受另一种机制的控制。目前我们最好的猜测就是，每天重复的激素或新陈代谢会导致牙釉质和牙本质形成细胞在日生长线之间形成更微小的细线。14其他难以理解的结构以长于一天的时间重复出现，因此被称为长周期线。5一般来说，它们的间隔时间可通过对牙釉质中相邻两条长周期线之间的日生长线计数来确定。人类最常见的节律是8天，不过不同的个体可能有所差异（612天）。我们正在验证这么一个猜想：个体每颗恒牙在牙釉质和牙本质中的长周期节律是一样的，和骨骼也一样。对于这些结构的形成原因和控制因素，我们仍然困惑不已，因为极少有生理周期与之频率相同。
• 闻夕felicity

  2022-06-22
  差不多每一个听我谈起我的研究内容的人都知道树具有能够反映时间的年轮，但没多少人知道我们自己的牙齿也有？，我不该对此感到惊讶。同样，大部分人也不知道，牙齿中的硬组织只是自然界精妙绝伦的计时系统的一部分。大量动植物都会形成长有规律性时间印记的结构，包括骨骼、外壳、鳞片、昆虫骨架、淀粉粒和棉纤维。你好奇过树木为何长有年轮吗？这是由于树木长有一层会不断扩张的细胞，受到日照长度、温度及降雨的影响，叫作形成层。树的年轮就是形成层的季节性活动所引起的。自然世界充满各种节律，包括月亮的盈亏和潮水的涨落。随着地球生命的演化，它们也创造出了自己独特的内部节律。在大多数生物体中，都有微小的分子钟稳定且持续地摆动。基因、信号分子和其他蛋白质间的互动使细胞按照既定日程工作，与彼此和环境都保持协调。我们在20世纪就已经了解，组成牙齿和骨骼的细胞都能挤出一层层的细胞，就像钟表一样。
• 岂能无怪哉

  2022-06-17
  即使考虑到我们天然的偏见，我们也可以称人类为不同寻常的灵长类动物。我们拥有很长的妊娠期，诞育的婴儿却极其脆弱。人类婴儿在很早的时候就停止摄乳，但童年期很长，而且生长高峰期较晚。女性孕育第一胎的时间相对较晚，但生产间隔可以短至年，并在生命结束之前很早就停止繁殖。生活史——也就是动物在生长、繁殖和保持健康等生命活动中分配能量的方式，是生物学和行为学中的基本特征。研究这种规律有助于解释自然选择是如何帮助我们人类物种成功演化，却使我们的近亲几近灭绝的。
• 岂能无怪哉

  2022-06-15
  事实是，我们的乳牙并不会随机掉落。随着恒牙开始从下面长出，特殊的细胞要先分解乳牙的小齿根。如果你仔细看自然掉落的乳牙根，就会注意到它们通常只剩下一小点儿或一小圈牙本质。这为下一代门齿、犬齿和前白齿创造了空间，让它们开始进人口腔。我们的恒白齿是唯一没有对应乳牙的牙齿类型。这很好理解因为婴儿小小的颌骨内根本没有空间发育白齿。随着我们的面部和颌骨在青少年期增长变宽，内部会出现更多空间容纳白齿，通常使最终的恒牙数量达到32颗。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  那些在追寻“原始人饮食法”的人可能有些迷茫了。我们的早期祖先及亲属们在非洲扩散时曾尝试过多种不同的饮食。一个十分令人震惊的结果当属两个粗壮型南方古猿物种——鲍氏傍人和罗百氏傍人。他们的牙齿和头部几乎一模一样，但食物组成非常不同。这些非洲东部和南部的物种在碳13和牙齿显微磨损方面都显示出差异，不过各种证据的细节并不完全一致。9研究他们牙齿、颌部和头骨形态的古人类学家发现，似乎哪里出了差错，因为两个物种的咬合力都相当大，但好像只有罗百氏傍人真正用到其巨大的门齿。这场涉及显微磨损、牙齿化学和面部大小形态的学者辩论充分显示出，理性的人也可能针对远古的行为得出截然不同的结论。30
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  回到牙齿的饮食记录上，我与合作者曼尼什·阿若拉及克里斯蒂娜·奥斯汀发现，钡含量会在牙齿新生线形成后发生变化，这是由于开始哺乳引起的。婴儿出生前的钡含量很低，因为胎盘为发育中的胎儿阻挡了母体的物质，它们大部分都锁在母亲的骨骼和牙齿中。而一旦婴儿开始吸吮富含钙和钡的乳汁，牙齿中的钡含量便开始升高。人类婴儿如果开始摄入商业婴儿配方奶粉，这些含量会进一步上升，因为奶粉中的钡含量比人奶更高。我们的团队还研究了一个实验室群体中的几只猕猴。它们的钡含量水平在出生后升高，就像人类婴儿一样，在完全哺乳期达到顶峰，并在猴子开始食用固态食物后逐渐下降。其中一只幼崽由于疾病和母亲分离了几周，住在医院里。这导致它提前结束了哺乳，而它的第一白齿在该年龄显示出相应的显著下降，证实了这种方法在记录灵长类幼崽断奶时间方面的强大作用。此后，我们又研究了多种野生猩猩的哺乳行为和断奶年龄。5这种极度濒危的猿类可能会持续哺乳8年以上，比任何其他野生动物都长，也使其在环境破坏下尤其脆弱。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  骨骼形成的基础元素，如钙、氧、碳和氮，都能从饮食中直接获得。在出生前和哺乳期，我们的母亲会提供这些重要的元素，以及微量的非必需金属元素。这些都被永久地记录在矿化的牙齿中。一旦我们开始食用固态食物，牙齿的化学成分就会反映出这个变化。当第三白齿在20岁左右形成完毕后，牙齿便会停止从饮食中摄人元素，我心爱的生长线也停止增加。”然而，这些年轻时的化学记录会被一生保存，除非它们被磨损殆尽。相反，我们的骨骼会在一生不断的重建和修复中替换掉早期的元素特征，这意味着成年人的骨骼会与牙齿呈现出不同的饮食历史。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  正如你可能想象到的，科学家迫切希望利用这个系统来重建古代物种的饮食。研究人员先用钻头、激光和离子束提取极少量的牙釉质和牙本质，然后将它们放入大型的质谱仪中，就能得到样品中的原子、分子和离子特征。这个方法还能帮我们探究人类及其他灵长类的哺乳行为。4过去几年，我和同事一直在研究牙齿薄片中的一种金属元素一钡，它使我们对哺乳过程有了特殊的认识。在上一章中，我解释过断奶为何是一个关键的生活史标志。幼崽在停止哺乳时开始营养上的独立，使母亲能够为下一胎后代储备能量。在讲述我们的发现之前，我需要先解释一下这个元素为何如此有用。钡和钙一同来自母亲的骨骼，在母乳中含量较高，能帮助婴儿建造自身的骨骼和牙齿。但钡并不是钙那样的必需元素，摄入过多甚至是有毒的。由于婴儿的消化道对钙是高效吸收的，而钡的化学性质与钙相似，所以两个元素都很容易从乳汁中吸收到血液里，并最终被写入每个哺乳婴儿的硬组织中。
• 闻夕felicity

  2022-06-23
  然而，肉类并不会产生自己的显微磨损特征。科学家们认为，传统的食物制备方法会引入沙粒或其他研磨颗粒，在咀嚼时形成显微磨损。”用来切割尸体的石器可能是研磨材料的来源之一。在一项实验研究中，一名志愿者持续一周每天都食用玉米面松饼，其中的玉米面是用美国原住民传统的砂岩石器研磨的。18与他典型的美国式饮食相比，这种饮食方式导致其显微磨损出现了显著提升。用更精细研磨的石器制备玉米面松饼同样产生了显微磨损，不过没有砂岩石器那么多。因此，这些研磨物质或许能够解释为何大量以玉米面为食的史前美国原住民的牙齿都有明显的磨损。古代澳大利亚原住民的牙齿同样磨损严重，可能是由于某些地方用大块的扁平石头来研磨野生种子而造成的。19
• 岂能无怪哉

  2022-06-16
  造成灵长类迅速演化成功的主要原因目前尚不明朗，但在过去的几十年中，人们一直在对该问题展开激烈的争论。35有些人类学家强调，灵长类的身体比其他树栖哺乳动物更加敏捷。特化的解剖特征使部分灵长类能够在纤细的外围树枝上觅食果实、花朵或嫩叶。这个热带的生态位曾经只被鸟类和蝙蝠占据。我们认为早期的灵长类应该体型较小，因为它们的牙齿很小，这是比较合理的体重指标。体重低于500克的灵长类不具有足够大的消化系统，无法从树叶中提取太多能量，因此必须依靠昆虫或其他动物作为猎物来获取蛋白质。这便提出另一个解释灵长类成功的理论。有些科学家认为，朝向前方的眼睛使它们的视野能够重叠，增强感知的深度，因此能更有效地捕食昆虫，并完成技巧性更强的跳跃。另一个理论认为，灵长类和开花结果的热带植物具有协同演化，也就是随着时间共同发生变化。我们知道，现代灵长类很大程度上以这些植物为食，同时也会捕食植物花果吸引来的昆虫。协同演化本身很难证明，但是这个等价交换系统一直被认为是导致植物、授粉动物和种子传播动物多样性的主要原因。树木依靠灵长类吞下种子并将其传播开来，而对这些辛勤的园丁的利用可能是一场双赢。尽管人类学家对于解释灵长类演化成功的不同理论仍然犹豫不决，但灵长类绝对是极其敏捷的哺乳动物。只要你去过动物园，就一定会对此深表赞同。