问题

为什么人类只有一次天然换牙的机会?

回答
咱们小时候都经历过“牙仙”的故事吧?牙掉了,塞枕头底下,第二天早上就变成钱或者小礼物。这背后其实藏着一个挺有意思的生物学现象——人类为什么一生中只有一次天然换牙的机会?

你想想看,咱们出生的时候嘴里只有一堆乳牙,嫩嫩的,小小的,看着就挺可爱。这些乳牙陪伴咱们走过懵懂的童年,一点点地啃咬食物,学习说话。等到差不多六七岁的时候,它们的使命也就差不多了,开始松动、脱落,然后就被那些更坚固、更大颗的恒牙取代。这个过程,我们称之为“换牙”,或者更专业的说法叫做“乳牙脱落和恒牙萌出”。

那么,为什么我们不像某些动物那样,可以一茬茬地换牙呢?这和咱们的进化,以及身体的整体设计有很大关系。

首先,咱们得看看乳牙和恒牙的功能和设计。乳牙虽然小,但它们为恒牙的萌出“打前站”。它们有一个很重要的作用,就是“占位”。你仔细观察过孩子换牙的过程吗?是不是恒牙长出来的时候,乳牙已经摇摇欲坠了?其实,在恒牙的牙胚在颌骨里慢慢发育的时候,乳牙就在上面“守护”着它们的位置。当恒牙准备好要出来的时候,它会开始“顶”乳牙的牙根,刺激牙根逐渐吸收、变短,最终导致乳牙松动脱落。这是一个非常精巧的设计,保证了恒牙能够沿着正确的方向长出来,并且不会挤占其他牙齿的空间。

再来说说恒牙。恒牙是我们一生中都要依赖的“主力部队”。它们更坚固,更耐磨,而且数量也更多。我们有切牙、犬牙、前磨牙和磨牙,分别负责切割、撕裂和研磨食物。这些牙齿的设计,是经过漫长进化过程优化的结果,以适应我们人类复杂多样的饮食习惯。想想看,我们吃蔬菜、水果、肉类,还需要用牙齿来处理一些比较坚硬的食物,比如坚果。一套能够应对如此多样化食物的牙齿系统,对我们的生存至关重要。

那么,为什么不像鲨鱼那样,可以不断地“长新牙”呢?鲨鱼的牙齿是按照顺序周期性脱落和新牙萌出的,就像一条生产线。这是因为鲨鱼的牙齿长期处于高强度的使用状态,尤其是在捕猎的时候,牙齿的磨损非常快。而且,鲨鱼的捕食方式也更直接粗暴,牙齿的更新换代能够保证它们随时都有锋利的牙齿来捕获猎物。

人类的情况则不同。我们的牙齿虽然也会磨损,但有更精细的咀嚼方式,而且我们学会了使用工具来处理食物,比如用刀叉切割食物,这大大减轻了牙齿的负担。更重要的是,我们拥有的恒牙数量是有限的,一旦它们脱落或损坏,就没有“备用”的牙齿来接替了。

这种“一次性换牙”的设计,其实也是生物进化中的一种“权衡”。不断地更换牙齿需要消耗大量的能量和资源。而且,如果牙齿更换的频率太高,也可能带来一些问题,比如恒牙的长出可能不够稳定,或者容易出现咬合问题。对于人类这样需要精细运动和长期学习的生物来说,拥有一套相对稳定、终身使用的牙齿,可能比不断更换牙齿更有优势。

当然,我们也不能忽视人类的智慧和科技进步。虽然我们只有一次天然换牙的机会,但现在有了牙医和各种修复技术,比如种植牙、烤瓷牙等等,能够很好地帮助我们修复和替换那些因为疾病或意外而失去的牙齿。这可以说是人类智慧的另一种体现,弥补了生物自身设计上的一些局限。

所以,总结一下,人类一生只有一次天然换牙的机会,主要是因为:

乳牙的“占位”功能: 乳牙为恒牙的正常萌出提供了必要的位置和引导。
恒牙的特殊设计: 恒牙是经过长期进化优化,能够满足人类多样化饮食需求的终身用牙。
进化上的“权衡”: 频繁换牙消耗巨大,且可能带来其他问题,一次性换牙可能对人类整体生存更有利。

这虽然意味着我们要更加珍惜自己的牙齿,但同时也让我们认识到,生物的进化是一个复杂而精妙的过程,每一次“设计”都有其独特的逻辑和原因。

网友意见

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现代人(学名:Homo sapiens)在生物学上属灵长目、人科、人属、智人种,由人猿/古猿演化而来。 生物学上,人被划分在哺乳纲、灵长目、人科、人属、智人种,是与黑猩猩、大猩猩、红猩猩及长臂猿同属人猿总科的灵长目动物 。

齿列(亦作牙列, Dentition)指的是动物口腔中全套牙齿的发育和排列模式。

除单孔目、贫齿目、穿山甲属和鲸目以外,所有哺乳动物都具备四种类型的牙齿,而且每一类型的牙齿,与物种相应,都有固定的最大数目。这四个类型分别为:门齿(在人类叫切牙,incisor)、犬齿(在人类叫尖牙, canine)、小臼齿(在人类叫前磨齿,premolar)和臼齿(在人类叫磨牙,molar)。符合这种类型划分的牙列被称作异形牙(heterodont),否则则称作同形牙(homodont)。

各类型牙齿的数目可用对应单侧(左侧)上下两列牙齿的两行结构式来描述,而口腔内牙齿的总数则是结构式所记数目的两倍(牙齿的排列左右对称)。





许多哺乳动物有幼体和成体两套牙齿,幼年的牙齿称作乳牙,将在成长过程中脱落,由新生的恒牙替换。动物中拥有前后两套牙齿的现象被称作两期齿或再出齿(diphyodont)。

为什么人类只有一次天然换牙的机会?

这个答案也许只有上帝才知道。

为什么他/她只给猴子安排了一套乳牙和一套恒牙。






4~6岁期间随着下颌体的长长,牙齿的排列逐渐不紧密,切牙区出现间隙,其中上颌乳尖牙近中和下颌乳尖牙远中的间隙称为灵长间隙。

人在娘胎里面会把人类进化的历史的大致演化一遍。极少数情况下被逼出来以后还会继续上演一部分。 也就是相对比较罕见的返祖现象。(** 注: 重演律在这个世纪被认为是错误的)

在人的发育过程中, 您还会看到“灵长间隙”这个东西。它是人来自猴子的一个佐证。 当然, 人的染色体比猪多八条, 比大猩猩少两条。


4~6岁期间随着下颌体的长长,牙齿的排列逐渐不紧密,切牙区出现间隙,其中上颌乳尖牙近中和下颌乳尖牙远中的间隙称为灵长间隙。

灵长间隙和人类的祖先的獠牙生长的模式是吻合的, 也就是下颌尖牙对应上颌的灵长间隙(近中), 上颌尖牙对应下颌的灵长间隙(远中)。





返祖现象 (atavism) 是指个别生物体出现了其祖先所具有的性状的现象。

返祖现象在很多物种中都有发生,如双翅目昆虫的后翅已经退化为平衡槌,但偶尔会出现有两对翅膀的个体;家养的鸡、鸭、鹅已经失去飞翔的能力,但偶尔也会出现飞行能力特别强的个体。


人类也有返祖现象,常见的有先天性遗传多毛症、有尾返祖畸形、副乳等等。遗传学家认为这些现象大多是由基因变异引起的,一般属于常染色体隐性遗传,因此大多数具有返祖现象的人都生出了正常的后代,不过也有个别例外。在人类,偶然会看到有短尾的孩子、长毛的人、多乳头的女子等等,这些现象表明,人类的祖先可能是有尾的、长毛的、多乳头的动物。所以返祖现象也是生物进化的一种证据。





返祖是指有的生物体偶然出现了祖先的某些性状的遗传现象。例如,双翅目昆虫后翅一般已退化为平衡棒,但偶然会出现有两对翅的个体。现代遗传学有两种解释:一是由于在物种形成期间已经分开的,决定某种性状所必需的两个或多个基因,通过杂交或其他原因又重新组合起来,于是该祖先性状又得以重新表现;二是决定这种祖先性状的基因,在进化过程中早巳被组蛋白为主的阻遏蛋白所封闭,但由于某种原因,产生出特异的非组蛋白,可与组蛋白结合而使阻遏蛋白脱落,结果被封闭的基因恢复了活性,又重新转录和翻译,表现出祖先的性状。

人类的祖先具有的某些形态特征在人的进化过程中已经发生了很大的变化,如脑容量增大,体形改变,毛发稀疏,尾巴消失等等。

人类祖先的基因和基因调控在这个过程中也发生了很多变化,有的基因改变了,有的基因在人的发育的某一阶段关闭起来,比如人的胚胎发育中到两个月末时,是有尾巴的,到五六个月时全身有细密的毛,在胎儿成长的过程中控制生尾的基因关闭了,因此胎儿的尾巴停止生长变成骶骨;胎儿出生前浓密的体毛也消失了,胚胎发育的这一过程被认为是重演了人的进化过程,说明人类祖先的某些基因没有消失,只是在适当时候关闭。如果这些应该适时关闭的基因没有关闭,或是因某种原因重新打开,这部分基因就会使人出现异常发育,重现祖先的某些特征。

至于出现返祖现象的具体诱因,现在还是一个谜。

人类返祖实例

土耳其5个兄弟姐妹,由于患有一种罕见的基因缺陷,出现了“退化返祖现象”:他们无法直立行走,平时只能靠四只手脚像动物一样爬行走路!见 BBC 记录片《靠四肢爬行的家庭》。


人类的牙列只替换一次。

但是, 有一些遗传异常是可以产生很多多生牙的, 例如 Cleidocranial dysplasia 鎖骨顱骨成骨不全症的患者。 看起来这些患者似乎有了题主希望的第三套牙列, 尽管比较混乱。这些病例发现了一些基因突变。






或者一些例子里面出现的多生牙:





魏纳-加德娜综合征/家族性多发性结肠息肉-骨瘤-软组织瘤综合征 (Gardner's syndrome)也可以看到很多多生牙。



也许再过几十万年, 咱们会看到三个牙列的智人。

大家不妨拭目以待。




......




** 这张图只是为了戏剧性


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重演律(recapitulation law)也叫生物发生律 (biogenetic law) ,是德国人恩斯特·海因里希·菲利普·奥古斯特·海克尔(Ernst Heinrich Philipp August Haeckel) 用生物进化论的观点总结了当时胚胎学方面的工作提出来的。海克尔本来的职务是医生,后来任比较解剖学的教授。他是最早将心理学看作是生理学的一个分支的人之一。他引入了一些今天在生物学中非常普遍的术语如生态学、门等。他1866年的《形态学大纲》是世界上第一部达尔文的进化论的教科书,在他的1874年的《人类学》中他使用比较解剖学的方法来探讨人从动物世界的进化和人的来源。他的三卷长的《系统发生学》至今很少有人读,这是一部从1894年到1896年发表的巨著,其中海克尔描述了他对整个动物世界的进化和亲属关系的认识。当然, 后来有人揭露海克尔学术造假, 乱画插图误导读者。。从现代生物学看,海克尔的复演说是有漏洞和错误的。它不是一个自然规律而是一个经常发生的现象。同样作为死人还被批评的是奥地利贫穷农家出身的孟德尔(Gregor Mendel), Gregor Mendel像个“民科”,豌豆杂交数据不符合现代的杂志投搞标准,统计学上有很大的漏洞。1936英国遗传学和统计学家费歇(Ronald Aylmer Fisher)发表了一篇著名的论文 《孟德尔的工作是否已被重新发现?》("Has Mendel's work been rediscovered?"),根据孟德尔论文记载的实验数据用卡方检验进行验证,发现孟德尔的数据好得令人起疑。当然费歇N年后也受到他人的痛击不提。。

ref:

Fisher, R. A. (1936). "Has Mendel's work been rediscovered?". Annals of Science.

Franklin, Allan; Edwards, A. W. F.; Fairbanks, Daniel J.; Hartl, Daniel L.; Seidenfeld, Teddy (2008). Ending the Mendel-Fisher Controversy. ISBN 978-0822973409.


发现人类染色体只有 46 条的科学家

Joe Hin Tjio (蒋有兴)



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在埃塞俄比亚发现的猿类化石有800万年的历史。这一结果支持了人类和大猩猩从一千万年前的非洲共同祖先进化而来的理论。2007年,研究小组宣布在阿法尔低地发现了一种新的猿猴“ Chorola Pitex Avicinics”的牙齿。当时估计是一千万年前的化石。后来对挖掘出的地质构造进行的详细分析表明,Chorola Pitex 是800万年前的化石。有一种理论认为,根据DNA分析人类的起源大约在800万到700万年前,之前被认为是大猩猩, 现在认为更可能是黑猩猩。人类的祖先与黑猩猩的祖先在大约500~600万年前分家,前者产生了智人,后者则在约300万年前分为两支,演变成现在的黑猩猩和倭黑猩猩(Pan paniscus)。一些科学家主张应当把黑猩猩从猩猩科中分离出来与人划归一科。从这种意义上来看人类是第三类黑猩猩。


** 是的, 这部电影是 1968 年的。。



2019年3月美国一项研究说,数百万年前的超新星爆发,可能间接促使了地球上的人类祖先直立行走。堪萨斯大学研究人员在美国《地质学杂志》上发表的文章显示,来自一系列超新星爆发的宇宙射线从800万年前开始轰击地球,约260万年前达到峰值。这让地球低层大气的电离程度大增从而引发大量雷击。导致全球性森林火灾,使非洲东北部的森林变成热带稀树草原,这是人类祖先被迫从树上下来开始直立行走的原因之一。第一作者美国堪萨斯大学物理和天文学荣誉教授阿德里安·梅洛特(Adrian Melott)说,人类祖先可能原本就有直立行走的趋势,森林变成草原后,他们被迫更多地站立。梅洛特团队分析了全球海床表面的铁-60同位素,推断在地球从上新世向冰河期过渡期间(通常认为上新世结束于约260万年前),距离地球163光年到326光年的地方发生过一次超新星爆发。 铁-60是铁的同位素之一,其半衰期约为二百六十万年,在2009年之前一直被认为只有150万年的半衰期。铁-60会经历β−衰变变成钴-60。


【待续】

。。

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