不开玩笑，你的牙齿可能是鱼鳞变来的......

从史前海洋里以鲸为食的巨齿鲨，到你家沙发上疯狂拆家的狗子，从林海雪原中嘶吼咆哮的东北虎，到小区路边冲你咧嘴大笑的孩童......很难想象如果没有了牙齿，生命将会变得多么羸弱且无趣。

作为有颌脊椎动物体内最坚硬的器官，牙齿化石可以经受住千万年的岁月洗礼依旧保存完好，这件神器帮助它们在优胜劣汰中占据了先机。那么，牙齿是从何处而来的呢？

在回答这个问题之前，先让咱们重新认识一下牙齿。

咱们常说的牙齿，是长在人和动物颌骨上（或嘴巴中）的一种坚硬的钙化组织，包含牙釉质、牙本质、牙髓等。

按照这样的定义，则牙齿是脊椎动物（包括鱼类、两栖类、爬行类、哺乳类动物等）所独有的器官。尽管许多无脊椎动物也有类似的咀嚼器官，通常也被称为“牙齿”，但这些“牙齿”往往不是骨质，也不长在颌骨上，此牙非彼牙～

例如在中世纪被用于清除病人体内多余血液的欧洲药用水蛭（Hirudo medicinalis），它们身体前端的吸盘上长有3个类似锯子的颚，每个颚上都有着大约100颗锋利的“牙齿”，这些“牙齿”其实是由几丁质构成的。当水蛭需要吸血时，会用几丁质“牙齿”割开寄主的皮肤，在上面留下一个倒Y型的咬痕。

另一个典型案例就是号称“牙齿最多的生物”的非洲大蜗牛（学名褐云玛瑙螺，Lissachatina fulica），拥有多达2.5万颗牙。蜗牛用来磨碎食物的“牙齿”，其实是一种叫做“齿舌”的特殊构造，也是由几丁质构成的。蜗牛觅食时，会用这条长满密密麻麻细齿的舌头刮取食物表面。

此外，一些较为原始的无颌类脊椎动物同样没有真正的牙齿。比如长相令人极度生理不适的七鳃鳗（lamprey），属于脊索动物门无颌总纲（Agnatha）的鱼形生物，没有可咬合的双颚，只有简单的吸盘状口部，里面长着一圈又一圈的黄色角质齿，看起来非常恶心......

下图高能预警！

最初的脊椎动物并没有上下颌，更没有牙齿，直到脊椎动物有颌鱼类的诞生，真正意义上的牙齿才出现，随后演化出的两栖类、爬行类、古代鸟类、哺乳类动物都继承了这一器官。

2019年，经过十余年不懈的野外工作，朱敏院士团队从近4吨岩石样品中筛选出23枚有颌类牙齿标本，这些牙齿的主人是生活在约4.39亿年前的双列黔齿鱼（Qianodus duplicis），它们的齿旋是目前已知最早的有颌类牙齿。这一发现将牙齿的最早化石记录足足前推了1400万年，并间接支持了在奥陶纪生物大辐射时期（约4.85至4.5亿年前）就出现有颌脊椎动物的观点。2022年9月29日，这一重大成果以封面文章的形式发表在了Nature杂志上。

既然搞清楚了牙齿出现的大概时间，那牙齿又是如何经历了数亿年的演化，变成现在的样子呢？目前，学术界对于牙齿的起源已经有了初步的共识，这又被称为“由外而内”理论——人类及其他高等脊椎动物的牙齿是由远古鱼类的鳞片演化而来的。

这一理论主要受到鲨鱼的启发，因为鲨鱼的牙齿和鳞片长得实在太像了！咱们先来看一下鲨鱼的牙齿，鲨鱼牙齿包含3个基本结构：表面覆盖着一层似釉质，中间由牙本质、齿质和骨齿质组成，最里面则是包含神经和血管的牙髓。

再来看看鲨鱼的鳞片（盾鳞），只包含一个齿单位（odontode）。这些鳞片坚硬锋利，像铠甲一样规整地叠盖在鲨鱼皮上，它们同样也有3个基本结构：表面是一层釉质，中间是和牙本质成分相同的棘，基板埋在真皮内，里面是髓腔，有神经和血管通入腔内。

两个看似八竿子打不着的器官，却有着几乎一模一样的组织结构，这种高度的相似性，无疑在暗示我们，最早出现的牙齿和鳞片很可能是以相同的方式分化产生的。发育生物学家已经证实，鲨鱼的鳞片和牙齿是胚胎组织以同种方式发育而来的。最近的分子生物学证据也表明，鳞片和牙齿的发育受同一组基因调控。

据此，科学家们猜测，原始鱼类颌部周围的一部分鳞片可能有助于它们捕食，在演化中逐渐转移到嘴中，最终变为所有脊椎动物的牙齿。

仅通过观察现存的鲨鱼去“盲人摸象”般地猜测，显然是不够的，咱们还需要化石实证去揭开牙齿起源与演化的神秘面纱。近年来，借助X射线成像等技术手段，多项化石研究都进一步佐证了牙齿和鳞片同源的理论。

2020年，瑞典乌普萨拉大学的科学家们利用欧洲同步辐射光源（ESRF）强大的X射线成像技术，对在捷克境内发现的距今约4.09亿年的棘胸鱼（acanthothoracids）化石进行了高分辨率三维成像。扫描结果显示，这些化石保存着完好的牙齿序列，并且牙本质中还保存着完好的细胞间隙，看起来非常接近现代脊椎动物的牙齿。很显然，棘胸鱼的牙齿与现代牙齿有着千丝万缕的关系。

更重要的是，科学家在棘胸鱼的颌骨外表面皮肤上发现了类似于牙齿的齿单位，这些齿单位不光形状上和牙齿几乎相同，并且颌骨附近的齿单位逐渐过渡成了牙齿。这表明，牙齿极有可能是从皮肤上的齿单位进化而来的，为牙齿鳞片同源理论提供了依据。

无独有偶，在2020年的另一项研究中，瑞典乌普萨拉大学的科学家对距今约4.22亿年的脊骨鱼（Lophosteus superbus）进行了化石研究，这种鱼也是牙齿早期进化阶段的代表物种之一。

科学家使用高分辨率X射线成像技术观察了脊骨鱼在不同发育阶段齿单位的三维结构，发现齿单位一开始长得都差不多，但会根据生长位置的不同而产生外观变化，长在嘴里的和长在脸上的分别成了牙齿和真皮齿单位（也就是鳞片），这表明，在每个位置都有不同的信号来指导它们的发育。并且到后期，一些真皮齿单位也会从面部慢慢移到嘴里，成为牙齿。

这项研究表明，牙齿和鳞片在进化上是高度相关的，二者并非独立发育，而是源于一套完全相同的发育系统，这也是鳞片与牙齿同源的坚实证据。

当然，目前的研究仍不足以充分证明猜想，要想真正搞清楚牙齿的起源，咱们还需要更多的化石实证来揭晓谜底～

鳞片到牙齿的一小步，却是物种进化到一大步。牙齿就位以后，进一步的变化随之到来：牙齿数目由多到少；由多出牙转变为再出牙或单出牙；牙齿着生位置由端生发展为槽生齿；齿型也由同型齿向异型齿演化......形形色色的牙齿，让不同的物种更好地适应了各自的生存环境。

所以不要低估了小小的牙齿，这也是一种巨大的生存优势，大家下次刷牙时，记得认真刷哦！

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