為什么我們的牙齒這樣脆弱？

彼得·S·昂加爾（Peter S. Ungar）

齲齒、牙列不齊、智齒阻生，牙齒本是我們身體最堅硬的一部分，卻也最容易出現問題。現代人幾乎都有牙齒問題，反觀其他動物卻少有牙科疾病。人類的牙齒為何如此脆弱？這很可能與現代人食譜的變化有關：我們的飲食更精細了，但牙齒還沒做好準備。

精巧的微觀結構

人類牙齒的結構極其精妙。構建牙齒的物質來源于食物卻具有非凡的硬度和韌性。這得益于其外層和內部的完美結合：牙齒外層是牙釉質，幾乎完全由磷酸鈣構成，非常堅硬;牙齒內部含有有機纖維，使牙齒足夠堅韌。

不過，牙齒真正的神奇之處在于其微觀結構。我們都知道，一根竹簽很容易折斷，但一把竹簽卻很牢固。牙釉質中的微晶就像這些竹簽一樣，它們呈細長的柱狀，每根只有人頭發的千分之一粗。許多微晶捆在一起，就會形成棒狀的釉柱。無數個釉柱平行排列，就組成了牙釉質。每平方毫米的牙釉質中存在數萬個釉柱，這些釉柱垂直于牙本質，并扭動、彎曲或交織，正是這種精巧的微觀構造賦予牙齒強度，并避免裂紋的產生和擴散。

口腔菌群與齲齒

牙齒的演化史不僅解釋了它們為何如此強韌，也解釋了為何現代人的牙齒存在缺陷。

牙齒的結構是為了適應億萬年來的環境條件，包括受到的壓力、可能的磨損，以及口腔內的細菌和化學物質環境。

現代人的飲食與以往地球上所有生物都不同。這種變化來得太快，我們的生理結構并不能適應，這導致現代人飽受牙頜問題的困擾。

口腔中居住著數十億個微生物，其中細菌就多達700余種。大多數細菌是有益的，可以抵御疾病、幫助消化以及調節機體機能。不過也有一些細菌對牙齒是有害的，它們代謝產生的乳酸會破壞牙釉質。通常它們的數量會受到有益菌產生的堿性物質和抗菌蛋白的限制。在過去數億年間，口腔一直維持著這種平衡狀態。

這種平衡一旦被打破，就會誘發齲齒。富含碳水化合物的飲食尤其是蔗糖會利于產酸細菌的增殖，造成“菌群失調”（dysbiosis）。有害細菌可以形成一層厚厚的牙菌斑，牢牢粘附在牙齒上慢慢腐蝕牙釉質。

1萬年前的新石器時代，隨著谷物耕作人類開始出現齲齒。工業革命后更多蔗糖和精細食物廣泛出現。柔軟的食物，無法磨平牙齒的小凹陷或縫隙，給牙菌斑提供了良好的生存空間，齲齒率激增。

不幸的是，由于牙齒的發育過程特殊，我們的牙釉質不能像皮膚、骨頭一樣重新生長。在牙釉質形成過程中，成釉細胞（ameloblast，一種形成牙釉質的細胞）會由牙齒內部向外遷移，最終到達牙齒表面，遷移的痕跡就形成了釉柱。我們的牙釉質之所以無法生長，就是因為在牙冠發育完整以后，這些成釉細胞就消失了。而產生牙本質的成牙質細胞（odontoblast）的遷移方向與成釉細胞完全相反，它們會向內移動最終到達牙髓腔。在個體的一生中，這些成牙質細胞都可以繼續產生牙本質，從而修復和替換磨損或受傷的組織。如果牙本質遭到了更嚴重的傷害，新鮮的細胞會形成牙本質層，以保護牙髓腔不受傷害。

然而齲洞卻可以突破自然防護感染牙髓腔，最終使牙齒完全壞掉。相比過去漫長的生命演化歷程，工業革命后的幾個世紀短暫如白駒過隙，根本不足以讓我們的牙齒適應如今高糖分、精加工的飲食結構。

悠久的演化史

這樣的設計不是突然出現的，牙齒已經經歷了數億年的演化。

在5億年前的寒武紀，出現了最早的脊椎動物——無頜類。這類最原始的魚沒有牙齒，但有一些類似牙齒的鱗板：每一片鱗板都分為內外兩部分，有時表面還覆有堅硬的礦化層，鱗板內部則是通有血管和神經的髓腔。古生物學家認為這些鱗片經過自然選擇最終演化為牙齒。

第一批真正的牙齒出現在有頜類中，這些牙齒形態比較簡單，大多長得像尖刺一樣。例如棘魚類（Acanthodians）在4.3億年前的志留紀就長出了牙齒。它們不會掉牙或換牙，牙齒也缺少高度礦化的表層。

在約4.15億年前的志留紀-泥盆紀界線，肉鰭魚類（Sarcopterygians）的牙齒首先出現了釉質層。肉鰭魚正是現代四足動物（例如兩棲類、爬行類和哺乳類等）的祖先。而同一時期的其他魚類牙齒則缺少釉質層，也缺少能編碼釉質形成所需蛋白的基因。

在哺乳動物的起源及其早期演化中，牙齒起到了非常重要的作用。哺乳動物消耗的能量是相同體型的爬行動物的10倍以上。為了補充能量，自然選擇的壓力就體現在了牙齒上。其他的脊椎動物只需要用牙齒抓住并殺死獵物就夠了，而哺乳動物則需要從每一餐中獲取更多的卡路里。它們必須充分咀嚼自己的食物。

為了充分地發揮咀嚼的作用，牙齒咬合需要精確到毫米級。為了便于咀嚼，早期哺乳動物已經喪失了換牙的能力。這也解釋了為什么大部分哺乳動物與魚類和爬行類不同，即使老牙已經磨平或者破損了，也不會長出新牙。

釉柱也同樣是適應咀嚼的特征之一。釉柱的演化是為了增強牙齒咀嚼的強度。哺乳動物牙齒的基本結構——牙本質的牙冠外包裹著釉柱層——早在2.5億年前的三疊紀就出現了。包括人類在內的哺乳動物的臼齒看似形態各異，但其實都只是同一模板的微調。

頜骨壓力的缺失

現在約90%的人存在牙列不齊或咬合錯位，75%的人智齒阻生。其根本原因在于進食時頜骨受到的壓力太小，導致頜骨太小無法匹配牙齒。

頜骨生長發育會匹配嬰兒咀嚼食物時受到的壓力刺激。但現代人柔軟精細的食物導致頜骨在發育中沒有得到應有的刺激，頜骨長得太小沒有足夠位置安放全部牙齒導致牙列不齊，最后萌出的智齒阻生。

根治口腔疾病

從演化的角度看，人類生態的轉變導致了我們的牙齒疾病。這一全新視角有利于研究者和臨床醫生從根本上解決口腔問題。目前的治療手段會對牙冠進行窩溝封閉，使用氟化物修補或強化牙釉質。一些具有殺菌效果的漱口水的確可以殺死引發齲齒的細菌，但它同樣也會殺死有益菌種，不能從根本上調節菌群。受到最近微生物組學治療方法的啟發，研究者已經開始嘗試改造口腔菌群環境。我們即將引入口腔益生菌、靶向抗菌藥物和微生物移植等新療法。

對于口腔正畸方案，我們也要考慮自然條件下的口腔環境。牙科醫生和正畸醫生開始意識到，精加工的嬰兒食物改變了嬰兒面部和頜骨的應力分布。咀嚼造成的壓力會激發兒童頜骨和面中部骨骼的正常發育，而以糊狀的嬰兒食物喂養孩子會導致這些部位長期得不到充分發育。有時，這一問題的影響比牙列不齊更為嚴重：這樣會導致氣道狹窄，并可能誘發睡眠呼吸暫停綜合征。

沒有人想讓蹣跚學步的孩子被太硬的食物噎到，但比起豌豆泥來說，我們也許能找到更合適的食物幫助孩子斷奶。近年誕生了一門新的產業，專門致力于幫助孩子打開氣道，促進頜骨的正常發育，幫助牙齒自然排列。我們有一系列有效的口腔問題治療方法，但是如果我們能像祖先一樣，用咀嚼強度更高的食物來喂養孩子，也許很多人就可以避免這些治療了。

（本文經授權轉載自“把科學帶回家”微信公眾號，有刪節）