真問真答：人為什麼要換牙｜大象公會

人類並不是唯一換牙的物種，所有長牙的脊椎動物都會換牙。但絕大多數哺乳動物都是「一換性齒」，即只有一套乳牙和一套恆牙；而其它脊椎動物都是「多換性齒」，能終生換牙。這就提醒我們，換牙的次數關係著進化因素，與生物適應性密切相關。

牙齒脫落並更換的能力是一組同源器官的共同特徵。

從起源上看，脊椎動物的牙齒演化自魚類祖先的鱗片，這種鱗片並不是我們今日習以為常的魚鱗，而是一種帶髓腔的骨質結構。它的表面還常常覆蓋著羥磷灰石構成的琺琅質，其解剖結構與牙齒無異，鯊魚的鱗片至今仍保持這種結構。

約 4.2 億年前的隆線花鱗魚（Theloduscarinatus）鱗片化石橫切面，表面有羥磷灰石覆蓋，佔大多數的棕色部分是骨質，中央的空腔是髓腔

最晚從 4.1 億年前開始，一些格外粗糙而堅硬的鱗片就移向了頜骨的咬合面上，並一步步演化為今天的牙齒。而在更晚的進化中，鱗片在陸生脊椎動物身上又演化成了毛髮、羽毛、指甲甚至汗腺和乳腺。換言之，牙齒先天應當具有的脫落和再生能力，跟毛髮、指甲是一致的。

約 4.1 億年前，一種盾皮魚 Romundina stellina 的顱骨化石，球形空腔為口腔，左端凸起為下頜，上面覆蓋著已知最古老的牙齒，非常類似右側體表的鱗片

軟骨魚都保留了許多祖先特徵，圖中是犁頭鰩的牙齒，仍然以鱗片的方式排列，用來研碎堅硬的貝類和蝦蟹

從人類胚胎髮育上看，牙齒和所有的皮膚附屬器官都源於皮膚的局部摺疊，而這些摺疊全由 EDA 基因總控。EDA 基因一旦異常就會出現「無汗症」等怪異疾病，患者往往先天缺失所有的毛髮、指甲、牙齒、汗腺和乳腺。曾出演《星際迷航》等作品的美國演員邁克爾·貝利曼（Michael Berryman），就是一個典型的無汗症患者，他沒有任何體毛、汗腺乃至牙齒——照片中的是假牙

不過，動物的換牙次數，與其在演化史上出現的晚近程度卻是相反的，在我們看來越進化的動物種類，它的換牙次數基本就越少。

例如，鯊魚和一些爬行動物會很頻繁的換牙。鱷類未成年時每個月都會換牙，成年以後仍保持兩年一換的速度持續更新，一輩子能長出 3000 多顆牙齒。從化石上看，肉食恐龍甚至在新牙尚未萌出時，就在新牙底下又形成了新牙的後備。

侏羅紀晚期異特龍（Allosaur sp.）上頜骨的 X 光照片示意圖，可見兩批形成中的牙齒

哺乳動物只換一次牙，這與環境適應歷史有著密切的關係。我們演化自二疊紀的獸孔類，最初是一些小體型的食肉動物。巨大的生存壓力使它們壽命短暫，換牙的能力無關緊要，逐漸丟失了；另一方面，它們的牙齒形態卻變得越來越豐富，得以進食多種多樣的食物。

「四角獸」（Tetraceratops）可能是最古老的獸孔類動物，生活在 2.75 億年前的二疊紀早期，目前只發現了一個頭骨，長約 9 厘米，體型不大；但已經有了明顯的牙齒分化，延長的犬齒向後彎曲，顯示它們吃肉

這種適應性演化到現代哺乳動物，已發揮到極其精細的分工程度：薄的門齒負責切割，尖的犬齒負責撕咬，鈍的臼齒負責研磨，食肉動物的部分前臼齒還會特化成鋒利的切齒，用來切斷組織。

豐富的牙齒形態讓哺乳動物進食格外精細，減輕了消化負擔，節省了體能，但多次換牙的能力卻沒有找回。

只有象類、海牛和袋鼠三類動物的臼齒例外。它們不斷換牙的能力都與食物會嚴重磨損其臼齒相關：

為適應格外粗糙的熱帶植物，再加上象群高度依賴長者的經驗，象類祖先的演化重新俘獲了多換性齒的寶貴性狀；海牛在海床上進食容易誤食泥沙，牙齒磨損格外迅速，需要經常換牙；袋鼠吃的草大都富集二氧化硅晶體，也需要經常換牙。

雜食動物低冠臼齒（人類）和食草動物高冠臼齒（馬）的結構比較（上）——現代陸生食草動物幾乎都有高冠齒，這種牙齒可以經受漫長的磨損，極大加強了食草動物的適應性；下面的巨物是猛獁象的臼齒化石——象類不但有高冠齒，而且像鯊魚一樣前赴後繼地長新牙，一生中平均可以更換 6 批

不過，一般的哺乳動物會從乳牙換到恆牙，卻與磨損關係不大。以人類為例，實際上除了齲齒，我們從沒見過孩子的乳牙有過顯著的磨損。

真正迫切的換牙原因是人類的顱骨在成年以前會迅速增大，但牙齒不能增粗，如果繼續保留乳牙，牙縫就會變寬，不但容易齲齒和感染，孤立無援的單個牙齒也變得更易折斷——把乳牙換成更大更多的恆牙就可以良好地解決這個問題了。

換牙期的兒童牙齒和成年人的恆牙——人類換牙時乳牙牙根主動溶解，恆牙從下方頂替，另外增加的側門齒和臼齒從頜骨中另外萌發

另外，哺乳動物也有不換的牙，比如兔子和嚙齒動物的門牙：它們使用得太頻繁，牙齒一旦脫落，生存就十分困難，所以它們的門牙進化成了不斷延長的牙齒，以適應一輩子的磨損。

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