頭蓋骨の成長と歯の出現の研究では、タイミングがすべてであることがわかっています。

頭蓋骨の成長と歯の出現の研究では、タイミングがすべてであることがわかっています。生物学
霊長類の幼体(内輪)と成体(外輪)の頭蓋骨の成長とそれに伴う咀嚼装置の変化を示した円形の進化図。類人猿とヒト(青矢印)、中南米のサル(ピンク矢印)、アジアとアフリカのサル(緑矢印)、キツネザルとロリス(黄矢印)の種を対象としている。©H. Glowacka and G.T. Schwartz

6歳、12歳、18歳。

多くの人は、この時期に3本の大人の大臼歯(口の奥にある大きな咀嚼用の歯)を生やします。

これらの歯は、私たちの最も近い親戚であるチンパンジーが3歳、6歳、12歳頃に同じ大人の臼歯を生やすのに比べて、かなり遅い時期に生えてきます。

古人類学者は長い間、人間がどのようにして、なぜこのような特定の年齢で口の中に出てくる臼歯を進化させたのか、そしてなぜその年齢が現存する類人猿に比べて非常に遅いのかを疑問に思ってきました。

アリゾナ州立大学とアリゾナ大学の科学者たちは、今週、『Science Advances』誌に発表した研究で、ついにこの問題を解明したと考えています。

人間は珍しい霊長類です。

非常に知的で、非常に社会的で、驚くほど機知に富み、学習能力が高く、熟練した教師であり、その結果、驚くべき進化のサクセスストーリーとなっています。

このような進化を可能にした人間の生物学の重要な側面は、人間特有の「ライフヒストリー」、つまり人生の全体的なペースであり、成長の速さ、栄養面で母親に依存する期間、性成熟に至るまでの期間、寿命などが挙げられます。

驚くべきことに、人間の生態を構成するこれらの要素のほとんどに、歯が関係しています。

歯の特徴の中で、成長のスピードや生活史と密接に関係しているのは、大人の臼歯が歯肉を切り裂く年齢です。

進化人類学者は何十年にもわたって、この大人の臼歯が口の中に出てくるペースと人生全体のペースとの間には、霊長類全体に共通して存在する非常に緊密な関係があることを利用してきました。例えば、現代人は、成長が非常に遅く、非常に長い生活歴を持ち、大人の臼歯が出てくるのも非常に遅く、現存する霊長類や絶滅した霊長類の中でも最も遅いのです。

アリゾナ大学医学部フェニックス校の助教授であるHalszka Glowacka氏は、「大臼歯の出現と生活史の間の正確な同期がどのようにして生まれたのか、またそれがどのように制御されているのかが、人間の生物学的発達の謎の1つです。」と述べています。

Glowacka氏は、ASUの進化人類学プログラムの博士課程の卒業生でもあります。

Glowacka氏と古人類学者のGary Schwartz氏は、今週、初めて明確な答えを出した研究を発表しました。

顔の成長と咀嚼筋の仕組みが協調することで、大人の臼歯が生える場所と時期が決まるのです。

予定よりも早く臼歯が生えてきた場合、そのスペースで噛んでしまうと、顎関節に損傷を与えて、咀嚼装置全体の微調整機能を破壊してしまうことになります。

この研究のために、Glowacka氏とSchwartz氏は、小型のキツネザルからゴリラまでの約20種類の霊長類の成長期における、各主要咀嚼筋の付着位置を含む頭蓋骨の3D生体力学モデルを作成しました。

これらの種の顎の成長速度に関する詳細情報と組み合わせることで、統合モデルは、成長して変化する咀嚼システムの中での各臼歯の正確な空間的関係と時間的な同期を明らかにしました。

つまり、顔の成長と咀嚼筋の成長の間の正確な生体力学的関係が、歯の発達と生活史の間の緊密で予測可能な関係をもたらしていることを説得的に示しています。

また、我々の種が臼歯の出現スケジュールを遅らせているのは、全体的に成長が遅く、短い顎と引っ込んだ顔(顔は脳格の真下に位置する)が進化した結果であることを明らかにしています。

今回の研究では、顎の成長速度と、大人になってからの顎の長さや出っ張り具合の組み合わせによって、臼歯が出てくる時期が決まることが明らかになりました。

現代人は、霊長類の中でも特別な存在で、成長が長く、顔が引っ込んでいて歯槽骨が短い。

Schwartz氏は、「私たちの顎は非常にゆっくりと成長することがわかりました。これは、私たちのゆっくりとした生活史に起因しており、顔が短いことと相まって、機械的に安全な空間、いわば『スイートスポット』が得られる時期が遅れ、その結果、臼歯が出てくる年齢が非常に遅くなっているのです。」と述べています。

Glowacka氏は、「今回の研究は、歯の発育、頭蓋骨の成長、成熟プロファイルの間の長い間知られていた関連性を見るための強力な新しいレンズを提供するものです。」と述べています。

研究者らは、このモデルをヒトの頭蓋骨の化石に適用し、顎の成長が遅くなったり、臼歯の出現が遅れたりしたのはいつなのかという疑問に答えることを計画しています。

また、今回の研究で行われたアプローチは、歯科臨床にも影響を与える可能性があると考えています。

臼歯は、顔面の成長が十分に進み、スイートスポットが出現した時点で初めて出現するため、「このモデルの詳細をより多くのサンプルで検討することで、ヒトの親知らずに影響を与える現象を理解することができます。」とGlowacka氏は述べています。

Published by Arizona State University. Halszka Glowacka, Gary T. Schwartz, A biomechanical perspective on molar emergence and primate life history, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abj0335
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