自然科普:古生物:大夫,麻煩給我掛個號,口腔科!
來源:科普中國
發布時間:2023-03-21
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出品:科普中國

作者:古明地戀

監製:中國科普博覽

今天是世界口腔日,除了關(guan) 注你的口腔問題外,還有一些口腔問題也非常值得關(guan) 注,不過它們(men) 屬於(yu) 古生物。

猛獁象、霸王龍、巨齒鯊……提到古生物,它們(men) 最令我們(men) 印象深刻的,除了龐大的體(ti) 形,可能還有造型獨特而又不失威風的牙齒。這些經過自然演化的牙齒也是它們(men) 賴以生存和繁衍的關(guan) 鍵之一。實際上,牙齒問題在地球上已經存在了數億(yi) 年,自從(cong) 泥盆紀、石炭紀的魚類擁有牙齒開始,牙齒疾病就一直伴隨著動物們(men) 。

“龍”牙:壞了就換讓人慕,但偶爾也要看牙醫

沒有什麽(me) 古生物比恐龍更有名了。恐龍是中生代最繁盛的脊椎動物,曾支配全球陸地生態係統長達1億(yi) 4千萬(wan) 年之久,留下了諸多巨大的骨架化石。霸王龍是其中最大的肉食恐龍之一,它們(men) 口中大約有 60 顆堅固的鋸齒狀牙齒,長達30厘米,如同一把鑿子,讓人望而生畏。

這些巨大的牙齒在恐龍的獵食活動中起到了不可或缺的作用,霸王龍的前牙排列緊密,用於(yu) 咬住獵物並承受獵物掙紮時的扯動,而側(ce) 齒間距更大,用於(yu) 殺死獵物後撕裂它們(men) 的肉。在咬肉剔骨的過程中,牙齒要經受相當大的拉扯、碰撞和摩擦作用,從(cong) 而出現磨損甚至斷裂。

霸王龍捕食一隻小的鳥臀類恐龍(模型),可見與(yu) 人類相比,它們(men) 擁有巨大的頭部和牙齒。

圖片來源:Block Club Chicago

幸好,恐龍有著從(cong) 老祖宗那裏傳(chuan) 下來的秘籍——換牙。就像鯊魚一樣,恐龍的牙齒可以再生並更換。在更換時,首先是露在外麵的牙冠脫落,包裹在牙齦內(nei) 部的牙根則被吸收,由新的牙齒取而代之。

多數恐龍更換牙齒的速度非常快,有些成年恐龍兩(liang) 個(ge) 月就會(hui) 更換掉全嘴的牙齒,一生更換數千顆以上。如此頻繁的更換速度幾乎不會(hui) 給細菌形成齲齒的時間,因此,恐龍這類能換牙的動物的牙齒化石中極少出現牙齒疾病。

牙齒在恐龍口中的狀態,它們(men) 的替換速度很快(示意圖)

圖片來源:Adelphi University

但凡事總有例外,這些倒黴蛋倒不是恐龍,而是恐龍的親(qin) 戚,滄龍和魚龍。這些名字裏有“龍”的動物都屬於(yu) 同一個(ge) 類群——蜥形綱,這個(ge) 類群中的動物都與(yu) 恐龍一樣,擁有換牙的本領,但能換牙也並不代表著高枕無憂。

在比利時博物館內(nei) 收藏的一塊滄龍頭骨上,它的下頜就出現了明顯的感染跡象:下頜的一顆牙齒根部附近的骨骼增生並伴有壞死,牙齒的根管似乎充滿了細菌,有膿水外溢的痕跡,牙本質邊緣也有毫無疑問的齲斑。

澳大利亞(ya) 的一塊編號為(wei) AMF98273的魚龍化石的一顆前牙的內(nei) 側(ce) 也出現了一個(ge) 清晰的U形空洞,它就像人的齲齒一樣,穿過牙釉質層進入下方的牙本質,在內(nei) 部留下一個(ge) 空腔,明顯與(yu) 細菌感染有關(guan) 。

別提了,看著都疼!

魚龍標本AMF98273的病齒,其中DC所指區域為(wei) 齲齒腔

圖片來源:參考文獻[2]

能換牙,為(wei) 什麽(me) 還會(hui) 得齲齒呢?這和它們(men) 的不良“生活習(xi) 慣”有關(guan) 。滄龍和魚龍都生活在水中,就像現在的鯨魚和海豚一樣,以水中的魚類、魷魚等為(wei) 食。為(wei) 了抓住這些生物,它們(men) 的牙齒數量眾(zhong) 多,單個(ge) 牙齒很小,密集地排列在牙槽上,以增大咬住獵物時的摩擦力,防止獵物逃脫。

然而,這種排列方式在牙根之間留下的空間很小,像人類一樣,它們(men) 的牙齒之間隻有一條狹窄的裂縫狀間隙,食物殘渣十分容易夾在其中。人類都知道塞牙的滋味不好受,而這些水生的動物沒有手,更沒有牙線,殘渣無法清除,隻能在牙齒間隙腐爛,為(wei) 細菌繁殖和引發齲齒提供了空間。

同時,因為(wei) 它們(men) 的牙齒不需要像肉食恐龍那樣切割食物,隻要咬住即可,磨損較少,不需要頻繁更換,因此魚龍和滄龍換牙的速度也比較緩慢。

殘渣豐(feng) 富,空間狹窄,細菌大量繁殖而又不能通過換牙清除,齲齒的發生也就是理所當然了。發生齲齒的牙齒會(hui) 失去活性,無法脫落或吸收,終生失去更換的能力。

所幸這兩(liang) 種動物口中都有數百顆牙齒,一顆小牙的損失對它們(men) 來說影響並不大,但對於(yu) 另一種生物——包括人類在內(nei) 的哺乳動物來說,就不一樣了。

獸(shou) 牙:一生隻能換一遍,牙病環身苦連天

貓狗等哺乳動物是人類生活中最好的玩伴,但很少有人知道,它們(men) 也會(hui) 換牙。和人類一樣,大部分哺乳動物都具有“雙套牙”,即未成年時有乳齒,成年時換成恒齒,也有一些哺乳動物(比如鯨魚)是單套牙的,即終身不換齒。

但不管是哪種哺乳動物,它們(men) 的牙齒數量都是有限的,一套牙齒要伴隨它們(men) 數十年之久,不發生牙齒疾病的少之又少。而在已經滅絕的哺乳動物中,牙齒出現齲齒和其他問題的病例也不在少數。

人們(men) 在猛獁象、乳齒象和歐洲的早期穴居熊的牙齒化石中發現了齲齒。其中,象類的齲齒最為(wei) 多見,這是因為(wei) 大象的壽命相當長,細菌有充足的時間腐蝕牙麵,引起齲齒。人們(men) 在一顆猛獁象化石臼齒的後部牙冠上方發現了一個(ge) 不規則凹陷,深約6毫米,空腔的口是橢圓形的,橫向有3厘米寬,表麵呈不規則侵蝕狀,這個(ge) 齲洞相當於(yu) 人類牙齒的9倍大。

另一顆出現問題的牙齒屬於(yu) 猛獁象的近親(qin) ——美洲乳齒象(Mastodon americanus),這顆牙齒在上前方和靠近嘴唇的一麵都有齲洞,是左下頜的倒數第二顆磨牙,在咀嚼草料過程中起到重要作用。

有趣的是,這顆牙齒的磨損方式和其他牙齒都不同,靠近嘴唇的一麵磨損較少,朝向舌頭的一麵磨損增加,這說明乳齒象有意識地使用遠離齲齒的牙齒位置,表明其在生活時可能曾因為(wei) 蛀牙而感到疼痛。

同時,這顆病牙的近鄰牙齒表麵也出現了缺陷,附近的牙齦也發生了增生和改變,顯示嚴(yan) 重的齲齒已經擴散到相鄰的牙齒。這對於(yu) 人類也是一樣,如果懼怕牙醫,一旦牙齒疼痛就吃止痛藥解決(jue) 的話,始終沒有及時得到治療的齲齒就會(hui) 越來越嚴(yan) 重,最終引發牙槽骨改變、瘺管等,導致細菌擴散到其他的牙齒,把滿口好牙都變成壞牙。

因此,一旦出現牙齒疼痛,最好在消痛後及時治療,畢竟在麻醉劑作用下,修牙已經不會(hui) 特別痛了。

美洲乳齒象(Mastodon americanus)

圖片來源:WHIO-TV

乳齒象的牙齒,呈寬扁的多尖形態,便於(yu) 磨碎植物

圖片來源:University of Kentucky

哺乳動物出現齲齒的原因也和食物殘渣的滯留與(yu) 發酵有很大關(guan) 係。古生物的化石記錄中最嚴(yan) 重的齲齒病例是一隻海牛(Manatus senegalensis),它的牙齒序列中有大量齲性的臼齒,這可能與(yu) 海牛的生活習(xi) 慣有關(guan) 。

海牛在吃掉大量植物後,會(hui) 變得困倦,開始在溪流中小憩,鼻子露出水麵。在這段睡眠期間,食物在牙齒間隙中發酵,產(chan) 生酸類,使健康的牙齒脫鈣、軟化,細菌趁虛而入,引發齲齒。因為(wei) 飯後血液會(hui) 進入消化係統,導致大腦供氧量下降,人會(hui) 犯困,因此一些人喜歡飯後睡覺。然而,這樣對牙齒的危害是很大的。

人在正常睡眠狀態中,唾液分泌量會(hui) 減少,唾液中的堿性物質也會(hui) 減少,這使得口腔維持酸堿平衡的能力降低。口腔中的pH值隨著時間推移而下降,這也就意味著酸性逐漸增強。當pH值降到5.5以下時,牙齒就開始溶解並失去鈣質,此時細菌便可進入,引發齲齒。

因此,保持口腔衛生,定期刷牙漱口,尤其是在入睡前刷牙,能夠有效地控製口腔中的細菌和酸性環境,預防口腔疾病的發生。

現存的海牛,看背上長草就知道它們(men) 不太勤勞

吃飽就睡是對牙齒有傷(shang) 害的哦~

圖片來源:Wikimedia Commons

另一個(ge) 令人感到不可思議的事實是,在古生物的化石中,牙齒的受傷(shang) 破裂和磨損等機械損傷(shang) 很少直接導致蛀牙。在受傷(shang) 後,有些牙齒最終會(hui) 脫落,而有些會(hui) 保持半截固定在牙床上,但卻少有因外傷(shang) 而導致齲齒的化石出現,表明食物在口腔和牙齒上的滯留可能是產(chan) 生齲齒的主要原因。

這告訴我們(men) ,定時刷牙或是飯後刷牙是十分必要的,如果沒有食物殘渣長期殘留,齲齒完全可以減少或避免。當然,也可以使用其他清潔工具,如牙線、牙簽、漱口水等。隻要沒有殘渣產(chan) 生的酸讓牙齒軟化,齲齒細菌就無處可入。

牙線可以清除縫隙中的殘渣,可以和刷牙配合使用

圖片來源:Northside Dental Clinic

魚牙:少見且易被忽視,但卻是牙病的老祖宗

與(yu) “龍”牙、獸(shou) 牙相比,魚牙的存在感就低得多了。魚的牙齒通常少而小,經常被人忽視,但它們(men) 卻是最早擁有牙齒的動物,自然也是牙病的老祖宗。

目前發現的時間上最早的牙病記錄就是來自二疊紀俄羅斯的一塊“牙形石”,它是一種類似於(yu) 現代七鰓鰻的沒有下頜的魚類,人們(men) 在其“牙齒”上發現了寄生蟲產(chan) 生的蝕孔,需要注意的是,蝕孔並不是齲齒。

實際上,因為(wei) 魚類壽命短,且牙齒也是可替換的,真正意義(yi) 上的齲齒在魚類中極少見到,最常見的牙齒疾病是由於(yu) 牙齒增生引起的牙瘤。

佛羅裏達大學熱帶水產(chan) 養(yang) 殖實驗室就曾經“診治”過患有牙瘤的魚類,這是一條成年的小醜(chou) 魚,在它上頜和下頜唇的最右側(ce) 出現了一個(ge) 腫塊,一直在增生,導致其張口進食出現困難,身體(ti) 狀況開始下降。

科學家們(men) 對這條魚進行了麻醉,使用 11 號手術刀刀片去除了腫塊,隨後進行消毒處理。不久,小醜(chou) 魚從(cong) 麻醉中恢複正常,並在 24 小時內(nei) 再次開始進食,切下的部分經鏡檢診斷為(wei) 牙瘤,這是因為(wei) 牙齒雜亂(luan) 無章地增生引起的。

患有牙瘤的小醜(chou) 魚,嘴部長了一個(ge) 包著細小牙齒的瘤狀物

圖片來源:參考文獻[4]

鏡檢下放大的牙瘤,可見其中牙狀物。

圖片來源:參考文獻[4]

魚類的牙瘤可能與(yu) 慢性創傷(shang) 和刺激有關(guan) ,因為(wei) 在小醜(chou) 魚的繁殖行為(wei) 中,它們(men) 會(hui) 在產(chan) 卵前用嘴清潔產(chan) 卵基地,導致口腔損傷(shang) ,因此容易形成病變。魚類老祖宗也把牙瘤遺傳(chuan) 給了人類,但人類的牙瘤一般不會(hui) 如此嚴(yan) 重,隻表現為(wei) 在口腔內(nei) 部緩慢增大的骨質腫塊。

大多數牙瘤都沒有症狀,如果牙瘤長大到影響生活,也可以選擇手術將其摘除。相比於(yu) 齲齒,這一從(cong) 老祖宗魚類那裏傳(chuan) 下來的牙病發病率低,症狀較輕,並不需要太過在意。

結語

盡管文中提到的許多古生物已經滅絕,但它們(men) 的牙齒問題卻告訴我們(men) 保護口腔健康的重要性。在現代社會(hui) 中,牙齒疾病仍然是一項全球性的公共衛生問題,影響著我們(men) 的生活質量和健康。我們(men) 可以從(cong) 古生物學家對化石進行的研究中得出結論,即保持良好的口腔衛生、定時刷牙和及時的口腔檢查是預防牙齒疾病的關(guan) 鍵。

編輯:孫晨宇

參考文獻:

[1]Moodie R L. Paleontological evidences of the antiquity of disease[J]. The Scientific Monthly, 1918, 7(3): 265-281.

[2]Kear, Benjamin P. (2001). Dental caries in an Early Cretaceous ichthyosaur. Alcheringa: An Australasian Journal of Palaeontology, 25(4), 387–390. doi:10.1080/03115510108619228

[3]Balaguer J, Alba D M. A new dugong species (Sirenia, Dugongidae) from the Eocene of Catalonia (NE Iberian Peninsula)[J]. Comptes Rendus Palevol, 2016, 15(5): 489-500.




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