Мы, люди, любим не торопиться, когда дело касается взросления. Среди человекообразных обезьян только шимпанзе приблизились к тому, чтобы растянуть годы между ключевыми этапами развития. Но даже шимпанзе готовы к тому времени, когда они станут половозрелыми, съесть полный набор жевательных кусочков. У Homo sapiens последние несколько зубов отрастают только когда они почти достигают подросткового возраста.
Эту загадку моляров (зубов, служащих в основном для первичной механической обработки пищи) сложно разгадать, несмотря на то, что их появление играет столь важную роль в отслеживании сдвигов в нашей эволюции. Но исследователи из Университета Аризоны в США теперь думают, что они, возможно, взломали ее.
Моля́ры — зубы, служащие в основном для первичной механической обработки пищи. Моляры — это шестые, седьмые и восьмые зубы постоянного ряда или четвёртые и пятые зубы молочного ряда с левой и правой стороны челюсти. Они находятся позади премоляров. Редко (чаще у представителей австралоидной расы) встречаются дополнительные, четвёртые моляры (третьи — это зубы мудрости). Строение моляров является одним из важнейших признаков при описании ископаемых останков млекопитающих и определения их таксономического положения.
«Одна из загадок биологического развития человека заключается в том, как возникла точная синхронизация между появлением моляров (зубов, служащих в основном для первичной механической обработки пищи) и историей жизни и как она регулируется», - говорит антрополог и ведущий автор исследования Хальшка Гловацка.
С помощью Гэри Шварца, палеоантрополога из Института происхождения человека Университета Аризоны, Гловацка собрала образцы разных черепов, чтобы сравнить их развитие.
Круговое эволюционное дерево показывает рост черепа и связанные с ним изменения в жевательном аппарате черепов молодых (внутреннее кольцо) и взрослых (внешнее кольцо) приматов. В исследование включены виды человекообразных обезьян (синие стрелки), обезьян Центральной и Южной Америки (розовые стрелки), азиатских и африканских обезьян (зеленые стрелки), лемуров и лорисов (желтые стрелки). Фото: H. Glowacka and G.T. Schwartz.
Превратив кости и зубы 21 вида приматов в 3D модели, исследователи смогли выяснить, что время появления моляров у взрослых во многом связано с хрупким балансом биомеханики в нашем растущем черепе.
Взрослые формы зубов, которые мы используем для измельчения пищи в пасту, обычно выходят из наших десен в три этапа - примерно в 6, 12 и 18 лет (плюс-минус).
У других приматов взрослые моляры появляются раньше. При всем нашем сходстве в стадиях роста, у шимпанзе (Pan troglodytes) моляры появляются в 3, 6 и 12 лет. У желтого бабуина (Papio cynocephalus) последние моляры взрослой особи вылезают к семи годам, а у макаки-резуса (Macaca mulatta) все делается к шести годам.
Одним из важных факторов, ограничивающих время появления зубов, является пространство. Если челюсть недостаточно велика для набора зубов взрослого, нет смысла их втискивать.
У людей не так много места для рта, а ретинированные зубы мудрости - серьезная проблема для нашего вида. Но это не объясняет, почему они появляются так поздно в нашей жизни или почему самые задние, кажется, все чаще вызывают неприятные проблемы.
Однако наличие пустого места для роста зуба - не лучший вариант для его размещения. Зубы не грызут сами по себе - их поддерживает множество мышц и костей, которые обеспечивают достаточное давление, чтобы безопасно разорвать и измельчить нашу пищу.
И, кажется, именно «безопасность» стоит за нашим медленным и запоздалым ростом зубов.
«Оказывается, наши челюсти растут очень медленно, вероятно, из-за нашей общей медленной истории жизни и, в сочетании с нашими недостаточно большими (короткими) лицами, задерживаются при наличии механически безопасного места - или, если хотите, это «золотая середина», - что приводит к очень позднему возрасту появления моляров», - говорит Шварц.
Задние моляры у приматов располагаются прямо перед двумя височно-нижнечелюстными суставами, которые вместе образуют шарнир между вашей челюстью и черепом. В отличие от других суставов нашего тела, два шарнира должны идеально работать синхронно друг с другом. Им также необходимо передать изрядную силу на одну или несколько точек, чтобы дать вам возможность кусать и жевать.
В биомеханике, этот трехточечный процесс регулируется принципами так называемой модели ограниченного уровня. Вставьте зуб не в то место, и силы, создаваемые этой моделью, могут стать плохой новостью для челюсти, которая просто недостаточно велика, чтобы справиться с этим.
У видов с более длинными челюстями время, необходимое черепу для развития подходящей структуры зубов, ближайших к мышцам возле шарнира, относительно невелико.
Людям, с нашими значительно более плоскими лицами не повезло: нужно ждать, пока наши черепа разовьются до такой степени, что силы, приложенные к каждому комплекту моляров взрослого человека, не повредят нашу растущую челюсть.
Это не только дает нам новый способ оценки стоматологических заболеваний, таких как ретинированные моляры, но и может помочь палеонтологам лучше понять эволюцию наших уникальных челюстей у наших предков-гоминидов.
«Это исследование представляет собой новую мощную линзу, через которую можно увидеть давно известные взаимосвязи между развитием зубов, ростом черепа и профилями созревания», - сказала Гловацка.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Источник: Arizona State University
