牙齒演化精品課件

1、關(guān)于牙齒的演化第一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月研討過程本課題一共用時一周，我們用平時課余時間應(yīng)用谷歌，學校圖書館，維普等數(shù)據(jù)庫檢索到相關(guān)知識，然后集中討論。小組成員分工明確，合作緊密，在研討過程中積極性較強。第二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月牙齒的進化學說從爬行類的單錐體牙到哺乳類的多失型牙，其演化機制至今尚不清楚。因此，目前仍停留在學說階段，歸納起來走致可分為三尖學說和聯(lián)合學說兩類第四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月聯(lián)合學說聯(lián)合學說（concrescencetheory）又稱為愈合學說。該學說認為哺乳類的多尖型

2、牙醫(yī)學教|育網(wǎng)搜集整理，是由排列在爬行類頜骨上的單錐體牙組合而形成。當爬行類的長頜骨在演化過程中逐漸縮短時，其呈直線排列的單錐體牙，經(jīng)反復替換后聚合，而成為三尖、四尖或多尖牙。至于這些單個的牙是如何組合而成，則無充分的事實加以說明，從胚胎發(fā)生上進行研究，亦不能判斷該學說的正確性第五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三尖學說三尖學說（tritubercular theory）又稱分化學說。該學說認為哺乳類的多尖型牙，是由爬行類的單錐體牙演變而來。即在單錐體牙的近遠中面各長出一小尖，該具有三個尖的牙稱為原牙（protodont），其中央的尖稱為原尖（protocone）。隨著演化過程的發(fā)展

3、，原牙的兩小尖逐漸增大，并與原尖排列在一直線上，此牙稱為三尖牙（triconodont）。中央的牙尖即為原尖，近中的牙尖稱為前尖，遠中的牙尖稱為后尖。在上頜者分別稱為上原尖（protocone）、上前尖（paracone）和上后尖（metacone）；在下領(lǐng)者分別稱為下原尖（protoconid）、下前尖（paraconid）和下后尖（metaconid）。第六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月牙齒演化的幾個重要轉(zhuǎn)折期與進化過程第七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月牙齒演化的特點第九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月各類生物

4、牙齒演化特點魚類鳥類兩棲類爬行類哺乳類第十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月魚類的牙，主要作用是捕捉食物，沒有咀嚼功能。全口牙的形態(tài)多為等長的三角片或單錐體形，故稱為同形牙。在每一牙的舌側(cè)，有若干后備牙，牙脫落后由新牙補充，去舊更新，終身不止，故稱之為多牙列。牙數(shù)非常之多，約200個，分布于上下頜骨、腭、翼、犁等骨，甚至舌、咽、腮、食管的表面。此類牙無牙根，借助纖維膜附著于頜骨的邊緣，稱為端生牙。第十一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月所有的現(xiàn)代鳥類均無牙，但化石鳥是有牙的，上、下頜各有一排單錐體牙。第十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月兩棲類的牙仍為單錐體、同形牙、

5、多列牙、端生牙，牙數(shù)雖然沒有魚類那么多，但仍分布于，頜、腭、犁、蝶等骨的表面。第十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月爬行類的牙仍為單錐體、同形牙、多列牙，但是牙已逐漸集中分布于上、下頜骨上。其附著于頜骨的方式有兩類：一類為側(cè)生牙，不僅牙的基部與頜骨相連，其一側(cè)也附著于頜骨的內(nèi)緣，此類牙無完善的牙根;另一類則有較完善的牙根，位于牙槽窩內(nèi)稱為槽生牙。第十四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月哺乳類的牙已經(jīng)發(fā)展為異形牙，可分為切牙、尖牙、前磨牙、磨牙四類。一生中只換牙一次，故稱為雙牙列。牙數(shù)顯著減少。牙根發(fā)達，深埋于頜骨的牙槽窩內(nèi)，主要

6、功能是咀嚼，故能承受較大的咬合力。例如約2千萬年前的森林古猿，牙體粗大，其尖牙更突出，磨牙區(qū)僅能作很小的旋轉(zhuǎn)磨動，促使遠中磨牙增大：即第三磨牙第二磨牙第一磨牙。正與人類相反。第十六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月人類牙齒與其他哺乳類的牙比較，不僅外形有所改變，而且在功能方面也有很大的發(fā)展，除咀嚼食物外，在維持人的面形和語音方面均具有重要作用。人類牙齒的退化速度緩慢而不均衡。人類由于食物由粗變細，咀嚼器官及咬合力變小，引起咀嚼肌、頜骨、牙退化縮小。在演化過程中，牙不僅要適應(yīng)頜骨的退化，而且也要適應(yīng)咬合力的減少。因此，牙的形態(tài)也隨之縮小。第十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月研

7、究者在實驗室中對小鼠牙齒的胚胎發(fā)育過程進行了改造，結(jié)果小鼠牙齒的形態(tài)變得和嚙齒動物化石中觀察到的形態(tài)非常類似，而這些嚙齒動物早在幾百萬年前就與小鼠走向了不同的演化道路。這意味著研究者在實驗室內(nèi)重現(xiàn)了哺乳動物牙齒演化的過程。研究論文發(fā)表在 Nature上。為了改變小鼠牙齒的發(fā)育，來自赫爾辛基大學生物技術(shù)研究所的研究團隊使用了不表達外異蛋白A（ectodysplasin A，EDA）的小鼠胚胎的牙齒組織，這種蛋白A在整個胚胎發(fā)育過程中負責調(diào)控生物體的結(jié)構(gòu)形成和器官分化。從包含這種突變的組織中培養(yǎng)的牙齒只有基本形態(tài)，牙冠沒有發(fā)生分化。隨后的實驗中，研究者逐漸向胚胎細胞培養(yǎng)物中加入不同量的EDA蛋白，

8、觀察牙齒發(fā)育情況的變化他們觀察到，隨著EDA加入量的不同，牙冠會展現(xiàn)出不同的復雜程度。其中較原始的形態(tài)剛好與大約2億年前，三疊紀時期動物的牙齒相一致。而較為復雜的形式則與大約6千萬年前，古新世時期就已經(jīng)滅絕的嚙齒動物祖先的牙齒相一致。研究者們利用實驗，成功重現(xiàn)了化石中觀察到的哺乳動物牙齒的演化過程。研究者利用計算機生成的預(yù)測模型對這些牙齒進行了對比。這個模型可以通過分析臼齒中每個細胞的空間位置，重現(xiàn)牙齒從未分化的一團細胞到形成復雜的三維結(jié)構(gòu)的整個過程。這個模型還可以預(yù)測出當一個基因發(fā)生改變后，會對牙齒形態(tài)造成什么影響，由此解釋演化過程中，牙齒形狀改變背后的機制。研究者表示，這項研究可以幫助科學

9、家了解在變異和自然選擇的共同作用下，生物體的演化過程。第十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月?lián)鳱ature報道，英國科學家迪恩（C. Dean）等人的研究表明，人類牙齒的發(fā)育模式和發(fā)育時期與人類遠祖存在差別，這可以反映生活史各階段的進化情況。在靈長類的生活史中，人類的幼年期和其他靈長類動物相比顯得較長，這可能是由于大腦及其學習和認知能力越進化，就需要更長的大腦發(fā)育時間，運用這種能力的學習時間也相應(yīng)地變長了。在表征人類生活史的一系列特征中，牙齒的發(fā)育進程是一個代表性特征，初次生殖年齡、壽命長短甚至腦容量的大小等重要生活史特征，都與牙齒的發(fā)育緊密相關(guān)。因此，牙齒被視作人屬物種的一個確

10、認特征。恒齒在什么時間段發(fā)育及其發(fā)育模式的研究，可以揭示人類進化歷程中生活史各階段的變化情況。第十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月牙釉質(zhì)生長速度是描述牙齒發(fā)育模式的關(guān)鍵因素。牙齒的成釉細胞分泌釉質(zhì)受晝夜節(jié)律控制，因此釉質(zhì)日增量可以作為牙齒生長和發(fā)育的記時計，而這個日增量可以通過牙齒斷面的掃描電子顯微鏡等方法被測定。由英國、肯尼亞和美國科學家組成的這個研究小組對牙釉質(zhì)生長速度的研究表明，早期的人科物種牙齒的發(fā)育模式與現(xiàn)代人并不相似。他們研究了南方古猿、早期人屬成員和尼安德特人的牙齒化石，發(fā)現(xiàn)南方古猿和早期人屬成員牙齒的發(fā)育情況，都與現(xiàn)代人緩慢的釉質(zhì)生長模式不同，而與現(xiàn)代非洲猿類和化石

11、非洲猿類情況相似?，F(xiàn)代人牙齒釉質(zhì)生長緩慢，是因為最初形成的釉質(zhì)（靠近牙質(zhì)和釉質(zhì)交界處的釉質(zhì)）分泌緩慢，因而生長歷時很長。較晚出現(xiàn)的進化旁支尼安德特人的牙齒發(fā)育模式則與現(xiàn)代人類相近。換句話說，南方古猿、開始制造工具的能人、能夠直立行走的直立人等早期人科動物以及類人猿，都具有迅速進入成年階段的牙齒發(fā)育特征，它們的牙齒形成時間都比現(xiàn)代人短?，F(xiàn)代人的牙齒生長模式在人類進化中可能出現(xiàn)得比較晚。相應(yīng)地，人類較長的幼年期以及現(xiàn)代人類的青春期，也是在晚近才進化形成的。本文刊載于科學雜志2002年第1期第二十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 13-30萬年前古人類牙齒第二十一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作

12、于2022年6月現(xiàn)在牙數(shù)：恒牙32顆 乳牙20顆 分類：尖牙 切牙 磨牙 前磨牙 第二十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月長著巨大犬齒的劍齒虎幾乎成為了冰河時代的標志性生物。然而，這樣龐大的劍齒類動物家族究竟如何演化而來？尖利又細長的劍齒是否真的是用來給獵物最致命的一擊？科學家們從性別選擇和自然選擇兩個方面，分別給出了答案。巴黎國家自然歷史博物館第二十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月很多劍齒類動物都曾遍布于世界的每個角落。最早長有劍齒的哺乳動物早在五千萬年以前就已出現(xiàn)在地球上。而劍齒虎家族最后的成員，如刃齒虎（Smilodon）與似劍齒虎（Homotherium），僅僅才

13、絕跡一萬年左右?？偟膩碚f ，劍齒的齒系是由五種不同的食肉動物牙齒譜系演化而來的。他們包括：肉齒目哺乳動物，有袋類哺乳動物，以及貓科和類貓科食肉動物的三個不同分支。這些動物相互之間沒有血緣關(guān)系，并且獨立生存了數(shù)百萬年，然而他們?nèi)吉毩⑦M化出了犬齒。這些犬齒雖然形狀不盡相同，但都具有相似的特征-大，且形態(tài)怪異。不同的食肉類哺乳動物都不謀而合的獨立演化出劍齒，乍一看，這是對自然選擇的絕佳例證。我們假定犬齒演化出細長的外形是為了征服和殺戮，以便于穿透血管，撕咬鮮肉，從而能夠給強大的獵物最有力的一擊。更大的犬齒意味著能進行更多的殺戮，或者說我們的直覺是這樣認為的。第二十四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于20

14、22年6月 但是Marcela Randau并不贊同這樣的說法。在她最新發(fā)表的論文中，她和她的同事認為：動物演化出劍齒，并不是因為它們具有致命的殺傷力，而是因為它們太性感了。 其實這個觀點并沒有它乍一看起來那么牽強附會。很多現(xiàn)代動物都長有巨大的犬齒和獠牙，把它們作為性別裝飾，如海象、狒狒、獨角鯨和幾種鹿（是的，它們看起來很恐怖）。一般是雄性演化出這些驕人的齒狀武器，用來和其他雄性進行爭斗，或者顯示其在群落社會中的統(tǒng)治地位。而爭斗的勝利者才有資格擁有雌性甚至控制整個雌性群體。當獠牙最大、最有型的雄性獲得和更多雌性交配的機會時，演化就向著犬齒越來越長的方向偏離了。 可能這就解釋了劍齒類食肉動物的劍

15、齒是如何演化而來的。現(xiàn)代的貓科動物，如獅子，在遇到威脅或者挑戰(zhàn)的時候會揚起嘴唇，露出犬齒。貓科動物是靠視覺獲取信息的生物，它們會更加關(guān)注其他動物的面部和表情。通過顯露犬齒，它們展示自身的力量，并顯露出進攻的意圖：退后！我可是有牙的。有沒有可能，劍齒類動物只是把這種通過牙齒的交流發(fā)展到了極致？這長著劍齒的一聲咆哮也確實是給了其他競爭者一個明確的信號第二十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月然而，我們并不能因為這種設(shè)想聽起里是可能的或者容易想象出來就斷定它是正確的。將劍齒虎與那些具有驕人的獠牙作為性別裝飾的現(xiàn)代動物進行比較很可能會被帶入歧途

16、，特別是這些動物沒有一個是像劍齒虎這樣的食肉捕獵者。很明顯，鹿并不使用它們的犬齒作為獵殺的工作（但愿如此），但是劍齒就不一定了。那么到底應(yīng)該如何研究劍齒到底是用來反映性征的還是用來捕獵的呢？Randau的主要依據(jù)是基于身體比例的分布。在動物生長和發(fā)育的過程中，它們身體的每一部分都按照穩(wěn)定且一致的步調(diào)進行生長。但是這個規(guī)律對于性別裝飾和武器是不適用的。在這些方面，越大就意味著越好。雄鹿的角越大，或孔雀的尾羽越精美，它們就越容易尋找到伴侶。由于體型最大的雄性個體就能夠展現(xiàn)出最吸引眼球的特征，如華麗的尾巴，精心的修飾和多彩的羽毛，雄性也就因此在性別特征上耗費大量不成比例的能量。這些特征的不平衡生長被

17、生物學家稱為“異速生長”，可以看作是性別篩選發(fā)揮作用的標志。第二十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月為了研究劍齒虎的犬齒是否遵循異速生長的規(guī)律， Randau和她的同事計算了劍齒虎犬齒的大小和它們整個頭骨長度的比例。如果擁有更大頭骨的劍齒虎比頭骨稍小的劍齒虎擁有更長的犬齒，就可以說明犬齒的長度一定程度上受到性別選擇的影響。研究小組還對非劍齒齒系的已滅絕和現(xiàn)生貓科動物進行了相似的比較研究。為嚴謹起見，Randau對于臼齒的大小比例也進行了同樣的計算。臼齒用于撕碎食物，位于犬齒的后方。由于臼齒位于口腔中，不會被顯露出來，不太可能是用來炫耀和展示的，因此它們應(yīng)該和頭骨以及身體的其他部分一樣

18、，擁有相同的生長速率。第二十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月Randau發(fā)現(xiàn)擁有劍齒的肉食動物和非劍齒類的貓科動物都會發(fā)育出不成比例的大犬齒，但是劍齒類肉食動物的犬齒長度發(fā)育的更為極端。臼齒的比例并沒有隨顱骨的長度變化而改變，說明其進化遵循自然選擇的規(guī)律。因此，Randau的團隊得出結(jié)論：劍齒至少在一定程度上是被性別選擇壓力下磨練而來的。當然，這并不意味著就要抹殺劍齒在殺死或重創(chuàng)獵物時所起的作用。尖細且鋒利的牙齒依舊是強有力的武器。牙齒的長度決定咬合的深度，牙齒越長，創(chuàng)口越深，造成的傷害也就越大，當然也要冒著在掙扎中被獵物弄斷的風險。然而，“僅僅是”有用的身體部分不會在體型更大的動物中變得更大。因此，根據(jù)Randau的研究，性別選擇能夠解釋為什么劍齒能夠生長到我們所見的大小，而自然選擇則限制了在保證功能的前提下，劍齒究竟能夠生長到多大。Julie Meachen是一名劍齒類動物的研究人員，并沒有參與到Randau的研究中。她認為Randau的假說是有理可循的。Meachen的研究對比了兩種不同的劍齒類肉食動物的“獵殺工具”的區(qū)別，它們分別是犬齒又長又細的