臼齒中，藏著人類生命的秘密

人類是一種與眾不同的靈長類動物——聰明、善於社交、足智多謀，是很好的學習者和技能的傳授者。可以說，人類進化是一個非凡的故事。在生物學上，人類獨特的生活史在人類的身體元件的進化方面扮演了關鍵角色。

令人驚訝的是，科學家發現與之有關的大部分線索都與牙齒有關。其中，人類的成年臼齒突破牙齦線的年齡，就是一個與生長速度和生活史密切相關的牙齒特徵。

臼齒（亦稱磨牙），是位於哺乳動物口腔後部兩側的大型咀嚼牙齒。一直以來，臼齒的出現都被認為是探究生活史的最佳骨骼指標，古人類學家常常根據臼齒化石來推斷物種的生活史屬性。

圖中顯示的為人類的下牙弓，藍綠色的牙齒就是臼齒。| 圖片來源：Wikipedia

對於現代智人來說，成年人類一般有12顆臼齒，上下兩側各3顆，6歲、12歲、18歲，是大部分成年人長出臼齒的三個年齡，這個時間比任何其他現存的或已滅絕的靈長類動物都晚。以我們的最近親緣——黑猩猩為例，它們大多數在3歲、6歲和12歲左右就長出了臼齒。

臼齒的出現與生活史之間的精確同步性是如何產生的，又是如何被調節的？這個問題已經成了人類生物學發展的一個謎團。長時間以來，古人類學家一直想要知道，人類是如何以及為何會在這幾個特定的年齡長出臼齒的；他們也好奇於為何與現有的猿類相比，人類長出臼齒的年齡延遲了這麼多。

現在，一項新發表於《科學進展》的研究首次為此提供了明確的答案，破解了這個謎題。

生活史，即生命的整體節奏，它包括我們的成長速度，我們在多長時間內需要依賴母親獲取營養，需要多長時間達到性成熟，以及能夠存活多長的時間。數十年來，古人類學家都在關注成年臼齒在口腔的成長速度與整個生活節奏之間的緊密聯絡，並發現這種聯絡存在於所有靈長類動物身上。

在新的研究中，研究人員建立了一系列靈長類動物頭骨的3D生物力學模型，其中包含了從小狐猴到大猩猩等20多種不同種類的靈長類動物。他們模擬了在這些物種的整個生長過程中，每個主要咀嚼肌肉的附著位置。

這個原型進化樹展示了幼年（內環）和成年（外環）的靈長類動物的頭骨的生長和相關的咀嚼器官的變化，這項研究包括了猿類和人類（藍色箭頭）、中美和南美猴子(粉色箭頭)、亞洲和非洲猴子（綠色箭頭）以及狐猴和懶猴（黃色箭頭）。| 圖片來源：H. Glowacka & G.T. Schwartz

當把這些模型與這些物種的顎生長速率的細節結合在一起時，模型顯示出了每一個新臼齒在咀嚼系統的生長和變化場景下，存在精確的空間和時間同步性。研究人員發現，面部的生長和咀嚼肌肉之間的協調，決定了成年臼齒在何時以及何處出現。

這種精妙的協調使得只有當存在“機械上足夠安全”的空間時，臼齒才會生長；而“提前”長出的臼齒則會在咀嚼時破壞整個咀嚼系統的調節功能，對顎關節造成損害。

研究人員表示，透過新建立的模型，他們確立了兩個資訊：首先模型證明了是面部和咀嚼肌肉在生長時存在精確的生物力學關係，導致了牙齒髮育和生活史之間緊密而有預測性的關係；另外，研究還揭示了人類的臼齒之所以出現得晚，是整體生長緩慢的進化、加上短小的下巴和收縮的面部共同導致的結果。

這樣的研究表明，顎的發育速度和成年後顎的長度和突出程度，決定了臼齒的出現時間。現代人類在靈長類動物中是特別的，人類的顎生長得非常緩慢，這或許是由於我們整個緩慢的生活史，再加上我們的臉很短，導致我們的臼齒出現的年齡非常晚。

這項研究提供了一個強有力的新視角，透過這個視角，研究人員得以觀察長期以來就已知存在於牙齒髮育、頭骨的生長和成熟情況之間的聯絡。接下來，研究人員計劃將他們的模型應用到人類的頭骨化石上，以求能回答這些祖先化石是何時首次出現了顎的生長遲緩和臼齒髮育遲緩的問題。

他們還意識到，在這項研究中所採用的方法可能還對臨床牙科能產生影響。因為臼齒是在面部發育到一定程度時才會出現的。因此，這個模型所提供的更精細的細節，可被用於探索更多的樣本，從而幫助我們理解人類的智齒——那些所謂的“長壞了的臼齒”。

#創作團隊：

編譯：糖獸

#參考來源：

https://news.asu.edu/20211006-study-skull-growth-and-tooth-emergence-reveals-timing-everything

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj0335

#圖片來源：

封面素材來源：Denver Marchoiri/University of Saskatchewan