“人類的骨架就像是一盤磁帶?!迸e世聞名的法醫(yī)專家美普斯(William Maples)曾這樣比喻。
骨頭錚錚如鐵,磁帶柔軟細長,二者看似沒有太多共同之處——但在法醫(yī)和考古人類學家眼里,骨骼在生長過程中,可以如錄音磁帶一般記錄下人類生活的點滴。
(牙齒中的牙骨質(zhì)記載了我們生活中的大事件和生活方式 | DR IAN DAVIS)
那些留存的骨骸像信使,供人類學家解碼來自過去的信息。不過,人類學家以往關(guān)注的主要是大尺寸的骨骼,比如肢骨、肋骨。而一項新的研究表明,牙齒中細微的牙骨質(zhì)也記載了我們生活中的大事件和生活方式。無論是生育、節(jié)食還是經(jīng)歷了艱難的歲月或是更年期,在牙骨質(zhì)上都有體現(xiàn),甚至能夠指示一個人是否長期患病或曾被監(jiān)禁。
一顆牙上鐫刻的生命史
牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙骨質(zhì)、牙髓以及牙周膜等組成了牙齒及牙周組織。其中,人類學研究最常關(guān)注的是其中的 牙釉質(zhì)和牙本質(zhì) ,這兩種結(jié)構(gòu)對推斷個體在母親子宮里呆了多久以及斷奶時間都很有幫助。
(人齒的縱剖圖 | 參考文獻[1])
但是,當牙齒成型后,形成牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的主要分泌物就停止分泌了。所以,個體后期的生命史,諸如何時發(fā)育停止、何時懷孕等,就難以從這兩個結(jié)構(gòu)中尋得蛛絲馬跡。
而牙骨質(zhì)則不同。牙骨質(zhì)在牙根表面逐年增長,就像年輪一樣,我們可以從中看到牙骨質(zhì)形成的“齒輪”。并且,在人類生活史研究方面,牙骨質(zhì)還有有一個顯著的優(yōu)點: 牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)受到外力作用會發(fā)生重塑 ,即外力使其密度發(fā)生變化,這就會影響它們對歷史的記錄——而 牙骨質(zhì)則只會隨時間不斷沉積,不會發(fā)生這種重塑 。
近期發(fā)表在《科學報告》(Scientific Reports)的一項研究,便是通過專門研究牙骨質(zhì),通過觀察不同的牙骨質(zhì)層來追溯人的一生。
主導這項研究的,是紐約大學人類學系和牙科學院的博士保拉·切里托(Paola Cerrito),他和其他研究者們分析了已知生命史和病史的15個人的共47顆牙齒。 通過仔細研究牙骨質(zhì)的結(jié)構(gòu),他們能夠準確推斷出不同時期的牙骨質(zhì)對應(yīng)的各種生活事件 。
解讀牙骨質(zhì)
要仔細解讀牙骨質(zhì),先從精心切割、打磨牙齒切片開始。
牙釉質(zhì)是人體中最堅硬的部分,為此,研究者動用了金剛石刀片。先從牙齒中間切出一個縱截面,再削出一層約0.13毫米厚的切片。
然后是打磨。研究者逐次用600、800和1200目的砂紙對表面進行打磨片拋光。一平方英寸砂紙上,有1200個研磨微粒,就是1200目。目數(shù)越多,研磨的微粒越細。最后,用粘合劑固定在載玻片上的牙齒切片,厚度會縮減到0.10毫米左右。
為了選擇合適的觀測區(qū)域,研究者會先利用電腦選擇“牙輪”與牙骨質(zhì)-牙本質(zhì)交界面平行的區(qū)域,并確保這塊區(qū)域沒有受到牙部疾病等因素干擾。
在我們經(jīng)歷生命中的大事件時, 體內(nèi)礦物質(zhì)平衡會發(fā)生改變,從而會影響逐年生長的牙骨質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 。由于每一層的牙骨質(zhì)具體組成有差異,所以,當用偏振光照射牙齒切片時,牙骨質(zhì)部分會呈現(xiàn)出不同的顏色,在縱切面上形成明暗不同的層。
接下來,要怎么確定每一層牙骨質(zhì)對應(yīng)的年齡,從而將牙骨質(zhì)層與生命史中的大事件對應(yīng)起來呢?
以這顆下頜第四前臼齒的切片為例,它的主人是一位享年35歲的女性。
(偏振光源下,顯微鏡中看到的牙齒切片 | 參考文獻[2])
虛線1處是牙骨質(zhì)-牙本質(zhì)的交界處,總的牙骨質(zhì)從虛線1長到了虛線4。這兩條虛線間的垂直距離,表示了這顆牙從長出直到主人離世的時間。從這兩條信息, 可以推算出牙骨質(zhì)的生長速度 。
虛線2和3是牙骨質(zhì)的兩處深色條紋,對應(yīng)了牙齒主人在這兩個時間節(jié)點分別經(jīng)歷了大事件。分別測量虛線2和3到虛線1的距離,并算入牙骨質(zhì)的生長速度,就可以 確定這兩條虛線對應(yīng)的年紀了 。
這位女性的上頜第二磨牙縱切圖中,出現(xiàn)了兩條相似的深色條紋。研究者已知這位女性分別在19歲和24歲生了孩子,其牙骨質(zhì)中呈現(xiàn)出的這兩個明顯深色條紋,也忠實地記錄下了主人的生育大事件。
(牙骨質(zhì)中兩條明顯的深色條紋,對應(yīng)著兩次妊娠 | 參考文獻[2])
而在男性中,所有人的牙骨質(zhì)在17~20歲時,均出現(xiàn)了變化。在人的一生中,游離睪酮水平在剛出生時較高,童年時期較低,青春期時再次增加,于17歲左右達到峰值后下降。有研究表明,游離的睪酮可以誘導破骨細胞發(fā)生凋亡,從而抑制骨吸收。因此,研究者推測 男性該年齡前后牙骨質(zhì)上的變化,與游離睪酮水平改變有關(guān) 。
用切里托的話來說,這些 “牙輪”忠實地記錄了個人的生理經(jīng)歷和精神壓力 。無論是懷孕、疾病還是監(jiān)禁和更年期,都在牙骨質(zhì)上烙下了鮮明的永久印記。
能對生命史無所不知?尚有差距
但是,基于牙骨質(zhì)的事件指認方式,可能比起初看起來更為復(fù)雜。
盡管牙骨質(zhì)的分析可以識別出創(chuàng)傷經(jīng)歷,但 并非總能識別出事件的具體內(nèi)容 。例如,我們無法準確地判斷出,牙骨質(zhì)的改變是與監(jiān)禁還是生活方式的別的巨大變化有關(guān)。
同一個人的不同牙齒也可能因為牙部疾病、咀嚼習慣等因素影響,從而對同一個事件給出不同的時間定位。況且,最晚長出的智齒,其牙骨質(zhì)上可能會缺失早年經(jīng)歷的留下的印記。在這項研究中,作者表示用不同部位的牙齒測算生命中的大事件,平均誤差為1.44年,因此建議采用這種方法時,要盡量增加樣本牙齒的數(shù)量。
(牙齒的用處還挺多的 | Pixabay)
還有一個尷尬的問題是: 這項測試方法目前是具有破壞性的 ,因為需要把牙齒切開。而實際上,這項研究最初是想要用于調(diào)查已滅絕人類祖先生殖方式的。但在考古研究中,可不一定會讓你對珍貴的化石下狠手。
為此,研究者提出可以利用無損成像技術(shù),比如相位襯度同步X射線(phase-contrast synchrotron X-ray)。因為解決了破壞性的問題,這種新穎的技術(shù)方法可能是考古學和人類學領(lǐng)域的寶貴工具,幫助我們“八卦”出更多人類祖先的生活秘聞。
未來的某一天,當我們的牙齒和生活日記展示在后人面前,不知他們又能從中解讀出多少動人的故事?
作者名片
編譯:蔡導
編輯:悲催的鉈寶寶,麥芽楊
審稿:Kamin
排版:雷穎
題圖來源:Pixabay
參考文獻:
[1] https://en.m.wikipedia.org/wiki/Human_tooth
[2] Cerrito, P., Bailey, S.E., Hu, B. et al. Parturitions, menopause and other physiological stressors are recorded in dental cementum microstructure. Sci Rep10,5381(2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-62177-7
[3]https://www.nyu.edu/about/news-publications/news/2020/march/teeth-serve-as--archive-of-life---new-research-finds.html