好牙演化來不及

好牙演化來不及

撰文╱安格、翻譯╱姚若潔

蛀牙是全世界最常見且廣佈的慢性病,在美國每10人中有9人有此困擾,全球病患人數則以數十億計。然而過去30年來,我研究過數十萬件化石和現生動物的牙齒,幾乎沒看到任何蛀牙。

想要了解現代人容易蛀牙的原因,必須先考慮健康的口腔環境。健康的口腔充滿生機,棲息著數十億個微生物,光是細菌種類就高達700種。多數細菌是有益的,會對抗疾病、幫助消化、調節多項身體機能;少數細菌對牙齒有害,例如轉糖鏈球菌和乳酸桿菌會在代謝時產生乳酸、破壞牙釉質,但這些細菌的量通常都低到不足以造成長久的傷害。它們的數量受到其他共生菌的控制,例如緩鏈球菌、血鏈球菌,這些細菌會產生鹼性化學物質來提升酸鹼度(pH值),也會產生能抑制壞菌生長的抗菌蛋白質。唾液幫助緩衝酸性攻擊,並讓牙齒浸泡在鈣和磷酸鹽中,使表面得以再礦化。去礦化和再礦化的平衡機制維持了幾億年,在哺乳動物的口腔微生物群系中都可以找到好菌和壞菌。人類已經演化到能夠維護菌落的穩定性。

牙齒控管失常 就會產生蛀牙

當控管能力失常時,就會產生蛀牙。富含碳水化合物的飲食會餵養產生酸性物質的細菌,降低口腔中的pH值;轉糖鏈球菌和其他有害的細菌在自己製造的酸性環境中繁衍,並開始蓋過益菌,使pH值降得更低。

這一連串事件導致平衡改變,少數壞菌勝過平時在口腔微生物群系中佔優勢的細菌,此狀態稱為菌叢失調,唾液來不及幫助牙釉質再礦化,使得損傷和修補的平衡崩潰。蔗糖衍生的問題更大:有害細菌利用蔗糖產生一層又厚又黏的牙菌斑,把自己和牙齒牢牢黏在一起,並在隔餐期間儲存能量,這意味著牙齒暴露於酸性攻擊的時間更長。

狩獵轉為農耕 助長蛀牙發生

生物考古學家一直認為蛀牙和新石器時代(一萬年前)人類從狩獵──採集轉變為農耕生活有關,因為小麥、米和玉米富含可發酵的碳水化合物,而產生酸性物質的細菌靠這些碳水化合物維生。舉例來說,美國俄亥俄州立大學的拉森研究古人類牙齒化石發現,隨著玉米農業開始擴散,在新石器時代,位於現今美國喬治亞海岸的居民蛀牙發生率提高6倍以上。不過農業和蛀牙的關聯並不那麼單純,早期農夫在不同時間與地點的蛀牙率也不同,而某些飲食中摻有較多蜂蜜的狩獵──採集族群也有蛀牙。

加工食品普及 蛀牙率更攀升

工業革命使蔗糖和高度加工食品更為普及,伴隨而來的是蛀牙率大幅躍升。近年來研究人員針對古老齒垢中的細菌進行遺傳研究,這些細菌記載著微生物群落的變化。柔軟無雜質的加工食品使蛀牙更加嚴重:切斷牙齒表面生物膜的咀嚼次數減少,食物中的粗糙物質也減少,因此較難清除牙齒角落和縫隙間的牙菌斑。

不幸的是,由於牙冠形成的方式,我們的牙釉質無法像皮膚和骨骼那樣再生。這種限制的產生要回溯到最初演化出牙釉質的肉鰭魚身上。製造牙釉質的釉原細胞會從牙冠內部逐漸外移,最終抵達牙齒表面,所經之路便留下釉柱。釉原細胞在牙冠發育完成後便脫落,因此我們無法長出更多牙釉質。牙本質又是另一個故事:製造牙本質的齒原細胞一開始與釉原細胞相鄰,接著往內移至牙髓腔內壁。齒原細胞在人的一生中會持續製造牙本質,可以修補或取代磨損或受傷的組織;遇到較嚴重的傷害時,就會產生新的細胞來製造牙本質,隔離牙髓腔以保護牙齒。

牙髓腔若感染 整顆牙恐壞死

然而,當蛀洞變大時,牙齒天生的防禦措施便有可能不堪負荷而感染至牙髓腔,長期下去可能導致整顆牙壞死。從演化觀點來看,工業革命以來的兩個世紀不過是電光石火,我們的牙齒沒有足夠時間適應砂糖和加工食品改變的口腔環境。

(摘錄,插題為編者所加)

牙齒的基本結構

人類和其他哺乳類的牙齒一樣格外強健,這要歸功於堅硬釉冠和既硬又有彈性的牙本質兩相結合。在顯微尺度下,可見到一種稱為微晶的結構聚成束狀、形成釉柱,這是牙釉質如此堅硬的原因。牙本質的韌性大部份來自微小的膠原纖維,而牙本質小管(tubule)之間的結構即是由這些膠原纖維形成。

本文取自《科學人》雜誌2020年11月號,更多的內容歡迎閱讀《科學人》雜誌。相關訊息網址:sa.ylib.com


 

Facebook留言