導(dǎo)讀牙齒就像年輪，是人類永久、忠實(shí)的生物檔案。當(dāng)?shù)貢r(shí)間2020年3月25日，自然出版集團(tuán)旗下刊物《科學(xué)報(bào)告》（ScientificREports）在線發(fā)表了紐約....

牙齒就像年輪，是人類永久、忠實(shí)的生物檔案。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2020 年 3 月 25 日，自然出版集團(tuán)旗下刊物《科學(xué)報(bào)告》（Scientific REports）在線發(fā)表了紐約大學(xué)靈長(zhǎng)類動(dòng)物學(xué)系、人類學(xué)系、牙醫(yī)學(xué)院分子病理學(xué)系和生物材料系的一組研究人員題為 Parturitions, menopause and other physiological stressors are recorded in dental cementum microstructure（牙骨質(zhì)微結(jié)構(gòu)反映的分娩、絕經(jīng)等生理應(yīng)激源）的論文。

雷鋒網(wǎng)了解到，研究人員通過檢測(cè)近 50 顆人類牙齒，發(fā)現(xiàn)疾病史和年齡等信息會(huì)對(duì)牙根上的“牙骨質(zhì)帶”產(chǎn)生永久性改變，這說明牙齒能反映人一生的不同生理階段，或能用于研究人類生活史的演化。

牙齒：人類生活史演變的研究工具

人類生活史正在經(jīng)歷不尋常的演變，不同于原始人，現(xiàn)代人的一些生活史特征發(fā)生了改變，甚至出現(xiàn)了新的特征。

對(duì)此，研究人員已經(jīng)提出了許多理論進(jìn)行解釋。然而，由于古人類化石記錄較為零碎，可檢測(cè)、推斷現(xiàn)代生活史事件時(shí)間的方法也較為缺乏，大多數(shù)理論都難以檢驗(yàn)。

不過，早在幾十年前，科學(xué)家就在人體內(nèi)找到了一個(gè)最合適的研究工具——牙齒。

牙齒由增量組織（incremental tissues）形成，包括骨、釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙骨質(zhì)在內(nèi)的礦化組織保留了與重復(fù)生理周期相關(guān)的增量結(jié)構(gòu)，這其實(shí)就有點(diǎn)像樹木的年輪了。

在生態(tài)學(xué)中，有一門學(xué)科叫做「樹木年代學(xué)」，即一門以樹木年輪生長(zhǎng)特性為依據(jù)，研究環(huán)境對(duì)年輪生長(zhǎng)影響的一門學(xué)科，在世界上很多國(guó)家已經(jīng)成為極為重要的定年方法，在氣候與環(huán)境研究中也受到愈來愈廣泛的重視。

那么，類比樹木年代學(xué)，牙齒是不是也可以用來探究人類生活史呢？

答案是“可以”——影響正常基質(zhì)形成的生理應(yīng)激源使得牙齒組織中出現(xiàn)異常生長(zhǎng)線，而這些“異常”恰恰與諸如出生、斷奶、營(yíng)養(yǎng)不良、疾病、氣候和生活方式改變等事件相關(guān)，因此也是研究人員的重要線索。

不難發(fā)現(xiàn)，人類的牙齒承載著許多重要信息（比如牙齒發(fā)育的模式、速度及某些人類生活史數(shù)據(jù)），牙齒不僅關(guān)乎口腔醫(yī)學(xué)，也是闡述人類起源和演化的重要研究手段，而且目前關(guān)于人類生活史演變的大部分知識(shí)也都是來自科學(xué)家對(duì)牙齒遺骸的研究。

雷鋒網(wǎng)了解到，在研究過程中，研究人員用到了組織學(xué)方法。

所謂組織學(xué)，是指研究正常人體微細(xì)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)功能的學(xué)科，屬于醫(yī)學(xué)科學(xué)中解剖學(xué)的一個(gè)分支。通俗來講，組織學(xué)就是借助顯微鏡觀察人體結(jié)構(gòu)。

隨著組織學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，2 個(gè)具體研究分支——牙齒年代學(xué)和骨骼年代學(xué)（分別研究牙齒和骨骼中的生長(zhǎng)層）也應(yīng)運(yùn)而生、迅速發(fā)展。

從牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)到牙骨質(zhì)

論文指出，在利用牙齒進(jìn)行的人類學(xué)研究中，最為重要的兩個(gè)研究切入點(diǎn)便是牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)：

• 牙釉質(zhì)：也叫琺瑯質(zhì)，是人體骨質(zhì)中最堅(jiān)硬的部分，包繞在牙冠表面，呈乳白色；

• 牙本質(zhì)：構(gòu)成牙齒的主體的硬組織，顏色淡黃，大約含 30% 的有機(jī)物和水，70% 無(wú)機(jī)物，硬度低于牙釉質(zhì)。

但問題在于，上述二者的分泌在牙齒形成時(shí)便停止。因此，雖然它們對(duì)于推斷斷奶年齡和妊娠期是有用的，但并不能用于研究之后的生活史事件。

因此，目前我們要想知道人類斷奶后的生活史事件的具體發(fā)生時(shí)間，都是基于已被證明影響生活史或與其相關(guān)的信息（例如體重和腦的大小）。

也就是說，沒有直接可行的方法能從礦化組織推斷生殖事件（RE）年齡及生殖后壽命（PRLS）的長(zhǎng)度。

基于這一考慮，紐約大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了對(duì)牙骨質(zhì)的分析——牙骨質(zhì)在正常情況下只是逐漸增加，不發(fā)生吸收現(xiàn)象，添加的方式也是成層沉積，所以為層板樣結(jié)構(gòu)。

下圖從左至右為整個(gè)牙齒的截面，圖 A 紅框部分的放大版本，圖 B 紅框部分的放大版本。在圖 C 中，左邊是牙本質(zhì)，被牙骨質(zhì)覆蓋，圖 C 可見三個(gè)不同的牙骨質(zhì)帶。

對(duì) 47 顆牙齒進(jìn)行組織形態(tài)學(xué)分析

研究團(tuán)隊(duì)作出假設(shè)：

1. 牙骨質(zhì)微結(jié)構(gòu)記錄了生理應(yīng)激事件：生物體礦物質(zhì)體內(nèi)平衡的變化決定了牙骨質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化，當(dāng)用偏振光顯微鏡研究時(shí)，可以通過材料雙折射的變化來檢測(cè)牙骨質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化；

2. 牙齒攜帶了與應(yīng)激源相關(guān)的相同組織形態(tài)信號(hào)：由于脫細(xì)胞外纖維牙骨質(zhì)（覆蓋釉質(zhì)的牙骨質(zhì)）的分泌速率在整個(gè)生命期間大致恒定，因此通過建立總牙骨質(zhì)厚度與連續(xù)帶厚度間的比例關(guān)系，對(duì)組織形成期間發(fā)生的顯著生理事件計(jì)時(shí)是可行的。

具體而言，研究人員對(duì) 15 個(gè)個(gè)體的 47 顆牙齒進(jìn)行了組織形態(tài)學(xué)分析，旨在通過對(duì)牙骨質(zhì)的分析鑒定人類牙骨質(zhì)中的分娩、生育力停止和其他生理應(yīng)激的標(biāo)記物，并推斷壓力事件（如 RE、絕經(jīng)和 PRLS）的個(gè)體年齡。

與此同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)提到了一個(gè)概念「應(yīng)激源」（stressor），即向機(jī)體提出適應(yīng)要求，并可引起應(yīng)對(duì)反應(yīng)、穩(wěn)態(tài)失衡的客觀變化的環(huán)境事件或情境，簡(jiǎn)單來講就是刺激物。

經(jīng)檢驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，所有經(jīng)歷過分娩和絕經(jīng)的女性的牙齒都留下了相關(guān)事件的“痕跡”。此外，包括患系統(tǒng)疾病、有過監(jiān)禁經(jīng)歷在內(nèi)的其他壓力事件也是可以通過牙齒檢測(cè)到的。

同時(shí)，生理應(yīng)激源（如妊娠、絕經(jīng)、坐牢、疾病、搬家等）的已知年齡和推斷年齡之間有很強(qiáng)的正相關(guān)（R 平方 = 0.92；p

下圖是通過各自的 4 顆牙齒對(duì) 2 個(gè)個(gè)體在經(jīng)歷相關(guān)事件時(shí)的預(yù)測(cè)年齡。左右圖中的 2 條黑色虛線分別代表 M15-02 的兩次分娩和 M38-09 的搬家和坐牢經(jīng)歷。

不難看出，同一個(gè)體的不同牙齒反映出的經(jīng)歷相關(guān)事件的年齡趨于一致，這也就是說，通過牙齒來判定個(gè)體的壓力事件發(fā)生時(shí)間，是一種可靠的衡量方式。正如論文第一作者所說：

這些“年輪”是一個(gè)人的生理壓力時(shí)間的忠實(shí)檔案，從懷孕、疾病到坐牢都留下了獨(dú)特的永久印記。

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41598-020-62177-7

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