在进化过程中，许多物种的特征都是由生态相互作用所定形的。这种情况在哺乳动物牙齿上很典型——牙齿许多特征都是受到所吃食物的紧密影响的。但是，长期以来，研究人员怀疑遗传和发育相互作用可能也影响种特异性特征。
现在，来自芬兰赫尔辛基大学生物技术研究所的研究人员揭示出了发育如何影响牙齿的进化，并且设计出一种能预测许多物种牙齿各个方面的简单发育模型。这项研究的结果发表在9月27日的《自然》杂志上。
在这项进化发育生物学研究种，Kathryn Kavanagh、Jukka Jernvall和Alistair Evans首次研究了小鼠的臼齿发育。与人类牙齿相似，小鼠的臼齿发育也是从前往后的顺序，因此第一臼齿首先出现，并且较晚发育的臼齿芽则沿着颌骨顺序排列。通常，最晚发育的臼齿是第三臼齿，也就是所说的智齿。对培养的小鼠臼齿进行的实验揭示出，较晚发育的臼齿的大小和数量取决于之前发育的臼齿。这种叫做抑制级联的机制就棘齿一样沿着颌骨累积增加牙齿的尺寸差异。
通过定量他们的实验，研究人员构建出一种简单的数学模型，能够用于预测许多其他鼠种的臼齿相对大小和数量。他们证实这种模型能够精确预测牙齿比例和数量。
这项新研究证实，发育分子调节的研究进展最终可能导致确定出发育如何影响进化。而且，这些信息可能有助于解释现代人智齿造成的问题。
智齿，学名第三大臼齿，俗称智慧齿，立事牙，是口腔最靠近喉咙的牙齿，如果全部生长出来一共4颗，上下颚各两颗，一般是于16岁或之后才生长出来，相较于幼儿时期长出的乳齿与儿童时期更换的恒齿，智齿通常是在人类心智已经趋于成熟时才长出，因而得名。在智齿的生长方面，个体差异很大，有的人20岁之前，有的人40、50岁才长，有的人终生不长，这都是正常的。而且四颗智齿也不是都必然会长全，某些人的智齿可能只长1至2颗，有的智齿甚至长到一半就不再生长，这种情况称为智齿阻生。
智齿的退化可能有两个原因：第一，在人类从猿进化而来的过程中下颚体积变小，没有颌骨空间留给智齿；第二，可能与口腔卫生有关，古代的青年人有几颗牙齿或大多数牙齿脱落是件很平常的事。而这个时候刚刚长出来的智齿就会发挥作用。而现代人口腔医学发达，人人都有刷牙的习惯，除非发生意外青年人的牙齿一般都会保持完整，智齿就变成多余的了。由于没有生长空间，智齿生长时往往会有疼痛，且萌出后位置和方向会发生异常，大部分人的智齿没有咀嚼功能，没有对咬牙。也就是说，智齿一般是多余的，被认为是一种痕迹器官。
由于智齿生长的特殊位置，给它的清洁和治疗带来许多问题，常引起的疾病有龋齿、牙周炎、牙髓炎。由于智齿在最里面，日常刷牙不容易清洁，容易产生蛀牙，且智齿往往由于萌发空间不足出现胀痛，还会侵犯邻牙，造成牙疼。另外，由于没有对咬牙，有时智齿会过度萌发，进而影响咬合；还有时会萌发不足成为阻生齿，引起牙列不齐，冠周间隙感染，张口困难。智齿是第三大臼齿，对相邻的第二磨牙有重要影响。由于大多数智齿是前倾阻生的，约呈45度角顶在第二磨牙上，从而形成一个牙冠夹角，容易嵌塞食物，久之导致第二磨牙龋坏，甚至牙髓炎，就算没有那么严重也会影响第二磨牙的寿命
原始出处:
Nature 449, 427-432 (27 September 2007) | doi:10.1038/nature06153; Received 20 April 2007; Accepted 7 August 2007
Predicting evolutionary patterns of mammalian teeth from development
Kathryn D. Kavanagh1,3, Alistair R. Evans1 & Jukka Jernvall1,2
Evolution & Development Unit, Institute of Biotechnology, PO Box 56 (Viikinkaari 9), FIN-00014 University of Helsinki, Finland
Department of Ecology and Evolution, Stony Brook University, Stony Brook, New York 11794, USA
Present address: School of Marine and Atmospheric Sciences, Stony Brook University, Stony Brook, New York 11794, USA.
Correspondence to: Kathryn D. Kavanagh1,3Jukka Jernvall1,2 Correspondence and requests for materials should be addressed to K.D.K. (Email: kathryn_kavanagh@yahoo.com) or J.J. (Email: jernvall@fastmail.fm).
One motivation in the study of development is the discovery of mechanisms that may guide evolutionary change. Here we report how development governs relative size and number of cheek teeth, or molars, in the mouse. We constructed an inhibitory cascade model by experimentally uncovering the activator–inhibitor logic of sequential tooth development. The inhibitory cascade acts as a ratchet that determines molar size differences along the jaw, one effect being that the second molar always makes up one-third of total molar area. By using a macroevolutionary test, we demonstrate the success of the model in predicting dentition patterns found among murine rodent species with various diets, thereby providing an example of ecologically driven evolution along a developmentally favoured trajectory. In general, our work demonstrates how to construct and test developmental rules with evolutionary predictability in natural systems.
