人类牙齿为何如此脆弱( 二 ) 原始的脊椎动物靠一口利齿统治了生物圈

一旦牙齿就位，进一步的变化随之到来，比如牙齿的形状、数量、分布方式、替换模式以及它们与颌骨的连接方式等。在约4.15亿年前的志留纪-泥盆纪界线，肉鳍鱼类（Sarcopterygians）首先出现了釉质层。肉鳍鱼是硬骨鱼的一支，它们演化出了有骨骼和肌肉支撑的鳍。目前认为，它们就是现代四足动物（例如两栖类、爬行类和哺乳类等）的祖先。釉质层最初仅分布于肉鳍鱼鳞板中，随后它从这种皮肤结构，一跃演化到了口腔里，成为了牙齿外层的牙釉质。而同一时期的其他鱼类则缺少釉质层，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，它们能帮助维持恒温所需的新陈代谢。维持自身体温的能力为哺乳动物带来了众多的优势，比如它们可以在气温波动更大的地区或更冷的气候中生存，可以保持更高的移动速度以占领更大的领地，还可以有更多的精力觅食、躲避捕猎者，以及照料幼崽。然而维持体温的能力也有其代价。在安静状态下，哺乳动物消耗的能量是相同体型的爬行动物（无法调节自身体温）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。为了做到这一点，它们必须充分咀嚼自己的食物。
哺乳动物的牙齿操纵着咀嚼的过程。通过施加压力，牙齿会固定住食物并致其破碎。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，也不会持续生长新牙。
釉柱也同样是适应咀嚼的特征之一。大部分研究认为，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。
3.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。简单来说，牙齿的这种结构是为了适应特定的环境条件，包括受到的压力、可能的磨损，以及口腔内的某些化学物质和细菌。这就导致口腔环境的任何变化，都会对毫无防备的牙齿造成损害。现代人的饮食就造成了这样一种情况，它与以往地球上所有生物都不同。我们的生理结构并不能适应我们的行为，这就导致现代人饱受龋齿、智齿阻生及其他牙颌问题的困扰。
全球有数十亿人受到了牙科相关疾病的困扰。然而在过去30余年间，我研究了成百上千块牙齿化石以及现生动物的牙齿，却几乎没有发现过任何牙科疾病的迹象。
为了了解现代人类的牙齿为何如此容易生病，我们需要参考自然状态下的口腔环境。健康的口腔中居住着数十亿个微生物，其中细菌就多达700余种。其中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，比如变形链球菌（Streptococcus mutans）和乳酸杆菌（Lactobacillus），它们代谢产生的乳酸会破坏牙釉质。通常情况下，这些细菌在口腔中的密度很低，不足以对牙齿造成永久性伤害。它们的数量会受到链球菌属的轻型链球菌（Streptococcus mitis）和血链球菌（Streptococcus sanguinis）等有益菌的限制。这些细菌可以产生碱性物质和抗菌蛋白，从而抑制有害菌的生长。除此之外，唾液也可以缓冲乳酸的攻击，并且将牙齿包裹在含钙和磷酸根的环境中，帮助其表层重新矿化。在过去几亿年间，牙齿一直维持着这种破坏与修补的平衡状态。在哺乳动物的口腔中，也观察到了有益和有害细菌的普遍共存。这种相对稳定的口腔微生物环境被英国牛津大学的凯文·福斯特（Kevin Foster）及其同事称为“被宿主控制的菌群生态系统” 。