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龋齿、牙列不齐、智齿阻生，牙齿本是我们身体最坚硬的一部分，却也最容易出现问题。现代人几乎都有牙齿问题，反观其他动物却少有牙科疾病。人类的牙齿为何如此脆弱？这很可能与现代人食谱的变化有关：我们的饮食更精细了，但牙齿还没做好准备。
人类牙齿的结构极其精妙。构建牙齿的物质来源于食物却具有非凡的硬度和韧性。这得益于其外层和内部的完美结合：牙齿外层是牙釉质，几乎完全由磷酸钙构成，非常坚硬;牙齿内部含有有机纤维，使牙齿足够坚韧。
不过，牙齿真正的神奇之处在于其微观结构。我们都知道，一根竹签很容易折断，但一把竹签却很牢固。牙釉质中的微晶就像这些竹签一样，它们呈细长的柱状，每根只有人头发的千分之一粗。许多微晶捆在一起，就会形成棒状的釉柱。无数个釉柱平行排列，就组成了牙釉质。每平方毫米的牙釉质中存在数万个釉柱，这些釉柱垂直于牙本质，并扭动、弯曲或交织，正是这种精巧的微观构造赋予牙齿强度，并避免裂纹的产生和扩散。
牙齿的演化史不仅解释了它们为何如此强韧，也解释了为何现代人的牙齿存在缺陷。
牙齿的结构是为了适应亿万年来的环境条件，包括受到的压力、可能的磨损，以及口腔内的细菌和化学物质环境。
现代人的饮食与以往地球上所有生物都不同。这种变化来得太快，我们的生理结构并不能适应，这导致现代人饱受牙颌问题的困扰。
口腔中居住着数十亿个微生物，其中细菌就多达700余种。大多数细菌是有益的，可以抵御疾病、帮助消化以及调节机体机能。不过也有一些细菌对牙齿是有害的，它们代谢产生的乳酸会破坏牙釉质。通常它们的数量会受到有益菌产生的碱性物质和抗菌蛋白的限制。在过去数亿年间，口腔一直维持着这种平衡状态。
这种平衡一旦被打破，就会诱发龋齿。富含碳水化合物的饮食尤其是蔗糖会利于产酸细菌的增殖，造成“菌群失调”（dysbiosis）。有害细菌可以形成一层厚厚的牙菌斑，牢牢粘附在牙齿上慢慢腐蚀牙釉质。
1万年前的新石器时代，随着谷物耕作人类开始出现龋齿。工业革命后更多蔗糖和精细食物广泛出现。柔软的食物，无法磨平牙齿的小凹陷或缝隙，给牙菌斑提供了良好的生存空间，龋齿率激增。
不幸的是，由于牙齿的发育过程特殊，我们的牙釉质不能像皮肤、骨头一样重新生长。在牙釉质形成过程中，成釉细胞（ameloblast，一种形成牙釉质的细胞）会由牙齿内部向外迁移，最终到达牙齿表面，迁移的痕迹就形成了釉柱。我们的牙釉质之所以无法生长，就是因为在牙冠发育完整以后，这些成釉细胞就消失了。而产生牙本质的成牙质细胞（odontoblast）的迁移方向与成釉细胞完全相反，它们会向内移动最终到达牙髓腔。在个体的一生中，这些成牙质细胞都可以继续产生牙本质，从而修复和替换磨损或受伤的组织。如果牙本质遭到了更严重的伤害，新鲜的细胞会形成牙本质层，以保护牙髓腔不受伤害。
然而龋洞却可以突破自然防护感染牙髓腔，最终使牙齿完全坏掉。相比过去漫长的生命演化历程，工业革命后的几个世纪短暂如白驹过隙，根本不足以让我们的牙齿适应如今高糖分、精加工的饮食结构。
这样的设计不是突然出现的，牙齿已经经历了数亿年的演化。
在5亿年前的寒武纪，出现了最早的脊椎动物——无颌类。这类最原始的鱼没有牙齿，但有一些类似牙齿的鳞板：每一片鳞板都分为内外两部分，有时表面还覆有坚硬的矿化层，鳞板内部则是通有血管和神经的髓腔。古生物学家认为这些鳞片经过自然选择最终演化为牙齿。
第一批真正的牙齿出现在有颌类中，这些牙齿形态比较简单，大多长得像尖刺一样。例如棘鱼类（Acanthodians）在4.3亿年前的志留纪就长出了牙齿。它们不会掉牙或换牙，牙齿也缺少高度矿化的表层。
在约4.15亿年前的志留纪-泥盆纪界线，肉鳍鱼类（Sarcopterygians）的牙齿首先出现了釉质层。肉鳍鱼正是现代四足动物（例如两栖类、爬行类和哺乳类等）的祖先。而同一时期的其他鱼类牙齿则缺少釉质层，也缺少能编码釉质形成所需蛋白的基因。
在哺乳动物的起源及其早期演化中，牙齿起到了非常重要的作用。哺乳动物消耗的能量是相同体型的爬行动物的10倍以上。为了补充能量，自然选择的压力就体现在了牙齿上。其他的脊椎动物只需要用牙齿抓住并杀死猎物就够了，而哺乳动物则需要从每一餐中获取更多的卡路里。它们必须充分咀嚼自己的食物。
为了充分地发挥咀嚼的作用，牙齿咬合需要精确到毫米级。为了便于咀嚼，早期哺乳动物已经丧失了换牙的能力。这也解释了为什么大部分哺乳动物与鱼类和爬行类不同，即使老牙已经磨平或者破损了，也不会长出新牙。
釉柱也同样是适应咀嚼的特征之一。釉柱的演化是为了增强牙齿咀嚼的强度。哺乳动物牙齿的基本结构——牙本质的牙冠外包裹着釉柱层——早在2.5亿年前的三叠纪就出现了。包括人类在内的哺乳动物的臼齿看似形态各异，但其实都只是同一模板的微调。
现在约90%的人存在牙列不齐或咬合错位，75%的人智齿阻生。其根本原因在于进食时颌骨受到的压力太小，导致颌骨太小无法匹配牙齿。
颌骨生长发育会匹配婴儿咀嚼食物时受到的压力刺激。但现代人柔软精细的食物导致颌骨在发育中没有得到应有的刺激，颌骨长得太小没有足够位置安放全部牙齿导致牙列不齐，最后萌出的智齿阻生。
从演化的角度看，人类生态的转变导致了我们的牙齿疾病。这一全新视角有利于研究者和临床医生从根本上解决口腔问题。目前的治疗手段会对牙冠进行窝沟封闭，使用氟化物修补或强化牙釉质。一些具有杀菌效果的漱口水的确可以杀死引发龋齿的细菌，但它同样也会杀死有益菌种，不能从根本上调节菌群。受到最近微生物组学治疗方法的启发，研究者已经开始尝试改造口腔菌群环境。我们即将引入口腔益生菌、靶向抗菌药物和微生物移植等新疗法。
对于口腔正畸方案，我们也要考虑自然条件下的口腔环境。牙科医生和正畸医生开始意识到，精加工的婴儿食物改变了婴儿面部和颌骨的应力分布。咀嚼造成的压力会激发儿童颌骨和面中部骨骼的正常发育，而以糊状的婴儿食物喂养孩子会导致这些部位长期得不到充分发育。有时，这一问题的影响比牙列不齐更为严重：这样会导致气道狭窄，并可能诱发睡眠呼吸暂停综合征。
没有人想让蹒跚学步的孩子被太硬的食物噎到，但比起豌豆泥来说，我们也许能找到更合适的食物帮助孩子断奶。近年诞生了一门新的產业，专门致力于帮助孩子打开气道，促进颌骨的正常发育，帮助牙齿自然排列。我们有一系列有效的口腔问题治疗方法，但是如果我们能像祖先一样，用咀嚼强度更高的食物来喂养孩子，也许很多人就可以避免这些治疗了。
（本文经授权转载自“把科学带回家”微信公众号，有删节）
精巧的微观结构
人类牙齿的结构极其精妙。构建牙齿的物质来源于食物却具有非凡的硬度和韧性。这得益于其外层和内部的完美结合：牙齿外层是牙釉质，几乎完全由磷酸钙构成，非常坚硬;牙齿内部含有有机纤维，使牙齿足够坚韧。
不过，牙齿真正的神奇之处在于其微观结构。我们都知道，一根竹签很容易折断，但一把竹签却很牢固。牙釉质中的微晶就像这些竹签一样，它们呈细长的柱状，每根只有人头发的千分之一粗。许多微晶捆在一起，就会形成棒状的釉柱。无数个釉柱平行排列，就组成了牙釉质。每平方毫米的牙釉质中存在数万个釉柱，这些釉柱垂直于牙本质，并扭动、弯曲或交织，正是这种精巧的微观构造赋予牙齿强度，并避免裂纹的产生和扩散。
口腔菌群与龋齿
牙齿的演化史不仅解释了它们为何如此强韧，也解释了为何现代人的牙齿存在缺陷。
牙齿的结构是为了适应亿万年来的环境条件，包括受到的压力、可能的磨损，以及口腔内的细菌和化学物质环境。
现代人的饮食与以往地球上所有生物都不同。这种变化来得太快，我们的生理结构并不能适应，这导致现代人饱受牙颌问题的困扰。
口腔中居住着数十亿个微生物，其中细菌就多达700余种。大多数细菌是有益的，可以抵御疾病、帮助消化以及调节机体机能。不过也有一些细菌对牙齿是有害的，它们代谢产生的乳酸会破坏牙釉质。通常它们的数量会受到有益菌产生的碱性物质和抗菌蛋白的限制。在过去数亿年间，口腔一直维持着这种平衡状态。
这种平衡一旦被打破，就会诱发龋齿。富含碳水化合物的饮食尤其是蔗糖会利于产酸细菌的增殖，造成“菌群失调”（dysbiosis）。有害细菌可以形成一层厚厚的牙菌斑，牢牢粘附在牙齿上慢慢腐蚀牙釉质。
1万年前的新石器时代，随着谷物耕作人类开始出现龋齿。工业革命后更多蔗糖和精细食物广泛出现。柔软的食物，无法磨平牙齿的小凹陷或缝隙，给牙菌斑提供了良好的生存空间，龋齿率激增。
不幸的是，由于牙齿的发育过程特殊，我们的牙釉质不能像皮肤、骨头一样重新生长。在牙釉质形成过程中，成釉细胞（ameloblast，一种形成牙釉质的细胞）会由牙齿内部向外迁移，最终到达牙齿表面，迁移的痕迹就形成了釉柱。我们的牙釉质之所以无法生长，就是因为在牙冠发育完整以后，这些成釉细胞就消失了。而产生牙本质的成牙质细胞（odontoblast）的迁移方向与成釉细胞完全相反，它们会向内移动最终到达牙髓腔。在个体的一生中，这些成牙质细胞都可以继续产生牙本质，从而修复和替换磨损或受伤的组织。如果牙本质遭到了更严重的伤害，新鲜的细胞会形成牙本质层，以保护牙髓腔不受伤害。
然而龋洞却可以突破自然防护感染牙髓腔，最终使牙齿完全坏掉。相比过去漫长的生命演化历程，工业革命后的几个世纪短暂如白驹过隙，根本不足以让我们的牙齿适应如今高糖分、精加工的饮食结构。
悠久的演化史
这样的设计不是突然出现的，牙齿已经经历了数亿年的演化。
在5亿年前的寒武纪，出现了最早的脊椎动物——无颌类。这类最原始的鱼没有牙齿，但有一些类似牙齿的鳞板：每一片鳞板都分为内外两部分，有时表面还覆有坚硬的矿化层，鳞板内部则是通有血管和神经的髓腔。古生物学家认为这些鳞片经过自然选择最终演化为牙齿。
第一批真正的牙齿出现在有颌类中，这些牙齿形态比较简单，大多长得像尖刺一样。例如棘鱼类（Acanthodians）在4.3亿年前的志留纪就长出了牙齿。它们不会掉牙或换牙，牙齿也缺少高度矿化的表层。
在约4.15亿年前的志留纪-泥盆纪界线，肉鳍鱼类（Sarcopterygians）的牙齿首先出现了釉质层。肉鳍鱼正是现代四足动物（例如两栖类、爬行类和哺乳类等）的祖先。而同一时期的其他鱼类牙齿则缺少釉质层，也缺少能编码釉质形成所需蛋白的基因。
在哺乳动物的起源及其早期演化中，牙齿起到了非常重要的作用。哺乳动物消耗的能量是相同体型的爬行动物的10倍以上。为了补充能量，自然选择的压力就体现在了牙齿上。其他的脊椎动物只需要用牙齿抓住并杀死猎物就够了，而哺乳动物则需要从每一餐中获取更多的卡路里。它们必须充分咀嚼自己的食物。
为了充分地发挥咀嚼的作用，牙齿咬合需要精确到毫米级。为了便于咀嚼，早期哺乳动物已经丧失了换牙的能力。这也解释了为什么大部分哺乳动物与鱼类和爬行类不同，即使老牙已经磨平或者破损了，也不会长出新牙。
釉柱也同样是适应咀嚼的特征之一。釉柱的演化是为了增强牙齿咀嚼的强度。哺乳动物牙齿的基本结构——牙本质的牙冠外包裹着釉柱层——早在2.5亿年前的三叠纪就出现了。包括人类在内的哺乳动物的臼齿看似形态各异，但其实都只是同一模板的微调。
颌骨压力的缺失
现在约90%的人存在牙列不齐或咬合错位，75%的人智齿阻生。其根本原因在于进食时颌骨受到的压力太小，导致颌骨太小无法匹配牙齿。
颌骨生长发育会匹配婴儿咀嚼食物时受到的压力刺激。但现代人柔软精细的食物导致颌骨在发育中没有得到应有的刺激，颌骨长得太小没有足够位置安放全部牙齿导致牙列不齐，最后萌出的智齿阻生。
根治口腔疾病
从演化的角度看，人类生态的转变导致了我们的牙齿疾病。这一全新视角有利于研究者和临床医生从根本上解决口腔问题。目前的治疗手段会对牙冠进行窝沟封闭，使用氟化物修补或强化牙釉质。一些具有杀菌效果的漱口水的确可以杀死引发龋齿的细菌，但它同样也会杀死有益菌种，不能从根本上调节菌群。受到最近微生物组学治疗方法的启发，研究者已经开始尝试改造口腔菌群环境。我们即将引入口腔益生菌、靶向抗菌药物和微生物移植等新疗法。
对于口腔正畸方案，我们也要考虑自然条件下的口腔环境。牙科医生和正畸医生开始意识到，精加工的婴儿食物改变了婴儿面部和颌骨的应力分布。咀嚼造成的压力会激发儿童颌骨和面中部骨骼的正常发育，而以糊状的婴儿食物喂养孩子会导致这些部位长期得不到充分发育。有时，这一问题的影响比牙列不齐更为严重：这样会导致气道狭窄，并可能诱发睡眠呼吸暂停综合征。
没有人想让蹒跚学步的孩子被太硬的食物噎到，但比起豌豆泥来说，我们也许能找到更合适的食物帮助孩子断奶。近年诞生了一门新的產业，专门致力于帮助孩子打开气道，促进颌骨的正常发育，帮助牙齿自然排列。我们有一系列有效的口腔问题治疗方法，但是如果我们能像祖先一样，用咀嚼强度更高的食物来喂养孩子，也许很多人就可以避免这些治疗了。
（本文经授权转载自“把科学带回家”微信公众号，有删节）