人类是一种与众不同的灵长类动物——聪明、善于社交、足智多谋，是很好的学习者和技能的传授者。可以说，人类进化是一个非凡的故事。在生物学上，人类独特的生活史在人类的身体组件的进化方面扮演了关键角色。
令人惊讶的是，科学家发现与之有关的大部分线索都与牙齿有关。其中，人类的成年臼齿突破牙龈线的年龄，就是一个与生长速度和生活史密切相关的牙齿特征。
臼齿（亦称磨牙），是位于哺乳动物口腔后部两侧的大型咀嚼牙齿。一直以来，臼齿的出现都被认为是探究生活史的最佳骨骼指标，古人类学家常常根据臼齿化石来推断物种的生活史属性。
图中显示的为人类的下牙弓，蓝绿色的牙齿就是臼齿。| 图片来源：Wikipedia
对于现代智人来说，成年人类一般有12颗臼齿，上下两侧各3颗，6岁、12岁、18岁，是大部分成年人长出臼齿的三个年龄，这个时间比任何其他现存的或已灭绝的灵长类动物都晚。以我们的最近亲缘——黑猩猩为例，它们大多数在3岁、6岁和12岁左右就长出了臼齿。
臼齿的出现与生活史之间的精确同步性是如何产生的，又是如何被调节的？这个问题已经成了人类生物学发展的一个谜团。长时间以来，古人类学家一直想要知道，人类是如何以及为何会在这几个特定的年龄长出臼齿的；他们也好奇于为何与现有的猿类相比，人类长出臼齿的年龄延迟了这么多。
现在，一项新发表于《科学进展》的研究首次为此提供了明确的答案，破解了这个谜题。
生活史，即生命的整体节奏，它包括我们的成长速度，我们在多长时间内需要依赖母亲获取营养，需要多长时间达到性成熟，以及能够存活多长的时间。数十年来，古人类学家都在关注成年臼齿在口腔的成长速度与整个生活节奏之间的紧密联系，并发现这种联系存在于所有灵长类动物身上。
在新的研究中，研究人员创建了一系列灵长类动物头骨的3D生物力学模型，其中包含了从小狐猴到大猩猩等20多种不同种类的灵长类动物。他们模拟了在这些物种的整个生长过程中，每个主要咀嚼肌肉的附着位置。
这个原型进化树展示了幼年（内环）和成年（外环）的灵长类动物的头骨的生长和相关的咀嚼器官的变化，这项研究包括了猿类和人类（蓝色箭头）、中美和南美猴子(粉色箭头)、亚洲和非洲猴子（绿色箭头）以及狐猴和懒猴（黄色箭头）。| 图片来源：H. Glowacka & G.T. Schwartz
当把这些模型与这些物种的颚生长速率的细节结合在一起时，模型显示出了每一个新臼齿在咀嚼系统的生长和变化场景下，存在精确的空间和时间同步性。研究人员发现，面部的生长和咀嚼肌肉之间的协调，决定了成年臼齿在何时以及何处出现。
这种精妙的协调使得只有当存在“机械上足够安全”的空间时，臼齿才会生长；而“提前”长出的臼齿则会在咀嚼时破坏整个咀嚼系统的调节功能，对颚关节造成损害。
研究人员表示，通过新创建的模型，他们确立了两个信息：首先模型证明了是面部和咀嚼肌肉在生长时存在精确的生物力学关系，导致了牙齿发育和生活史之间紧密而有预测性的关系；另外，研究还揭示了人类的臼齿之所以出现得晚，是整体生长缓慢的进化、加上短小的下巴和收缩的面部共同导致的结果。
这样的研究表明，颚的发育速度和成年后颚的长度和突出程度，决定了臼齿的出现时间。现代人类在灵长类动物中是特别的，人类的颚生长得非常缓慢，这或许是由于我们整个缓慢的生活史，再加上我们的脸很短，导致我们的臼齿出现的年龄非常晚。
这项研究提供了一个强有力的新视角，通过这个视角，研究人员得以观察长期以来就已知存在于牙齿发育、头骨的生长和成熟情况之间的联系。接下来，研究人员计划将他们的模型应用到人类的头骨化石上，以求能回答这些祖先化石是何时首次出现了颚的生长迟缓和臼齿发育迟缓的问题。
他们还意识到，在这项研究中所采用的方法可能还对临床牙科能产生影响。因为臼齿是在面部发育到一定程度时才会出现的。因此，这个模型所提供的更精细的细节，可被用于探索更多的样本，从而帮助我们理解人类的智齿——那些所谓的“长坏了的臼齿”。
#创作团队：
编译：糖兽
#参考来源：
https://news.asu.edu/20211006-study-skull-growth-and-tooth-emergence-reveals-timing-everything
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj0335
#图片来源：
封面素材来源：Denver Marchoiri/University of Saskatchewan
发表于 2021-10-16 03:28
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