How did teeth evolve? - Peter S. Ungar

翻訳: Takamasa Omata / 小俣貴雅 校正: Tomoyuki Suzuki

You may take them for granted, but your teeth are a marvel.

当たり前のものと思っているかもしれませんが 歯は驚くべきものなのです

They break up all your food over the course of your life,

生涯にわたって あらゆる食べ物をかみ砕きますが

while being strong enough to withstand breakage themselves.

自らは破損しない 丈夫さを備えています

And they’re formed using only the raw materials

また その素材といえば もともと自らがかみ砕いた

from the food they grind down in the first place.

食べ物から得られたものなのです

What’s behind their impressive strength?

歯が見事なまでに 丈夫である秘密は何でしょうか？

Teeth rely on an ingenious structure that makes them both hard and tough.

歯が硬く 強靭なのは 精巧な構造のおかげです

Hardness can be thought of as the ability to resist a crack from starting,

「硬さ」とは ひび割れに 耐える力と考えられる一方

while toughness is what stops the crack from spreading

「強靭さ」とは ひび割れが広がることを 阻止するものです

Very few materials have both properties.

両方の特性を有した材料は ほとんどありません

For instance, glass is hard but not tough,

例えば ガラスは硬いですが 強靭さはありません

while leather is tough but not hard.

革は強靭ですが 硬くはありません

Teeth manage both by having two layers:

両方の特性がもてるのは 歯に２つの層があるおかげです

a hard external cap of enamel, made up almost entirely of a calcium phosphate,

ほぼ全体がリン酸カルシウムからなる 固いエナメル質の層が外側を覆い

and beneath it, a tougher layer of dentin,

その下には 歯に弾力を持たせる有機線維を含む

partly formed from organic fibers that make it flexible.

より強靭な象牙質の層です

This amazing structure is created by two types of cells:

この素晴らしい構造は ２種類の細胞によって形成されています

ameloblasts that secrete enamel

エナメルを分泌する エナメル芽細胞と

and odontoblasts that secrete dentin.

象牙質を分泌する 象牙芽細胞です

As they form teeth, odontoblasts move inward,

歯が形成されるとき 象牙芽細胞は 内側へ移動する一方

while ameloblasts move out and slough off when they hit the surface.

エナメル芽細胞は 外側へ移動し 表面に達したときに 象牙質から離れます

For enamel, this process produces long, thin strands,

この過程でエナメル質が作られます

each about 60 nanometers in diameter.

まず 直径約60ナノメートルの 細長いひも状構造ができ

That’s one one-thousandth the width of a human hair.

―これは人間の髪の毛の 千分の１の太さです

Those are bundled into rods, packed together,

このひもは 密に棒状に束ねられます

tens of thousands per square millimeter,

この棒が１平方ミリメートル当たり 何万と集まって

to form the shield-like enamel layer.

盾のようなエナメル質の層を 形成します

Once this process is finished, your enamel can’t repair itself again

この過程が終わると エナメル質は自己修復できなくなります

because all the cells that make it are lost,

エナメル質を発生させる細胞は 全て失われているからです

so we’re lucky that enamel can’t be easily destroyed.

だから 容易には破壊されない エナメル質を持った私たちは幸運なのです

Odontoblasts use a more complex process, but unlike ameloblasts, they stick around,

象牙芽細胞は より複雑な過程をたどり エナメル芽細胞と違って 歯内に留まり

continuing to secrete dentin throughout your life.

生涯にわたって 象牙質を分泌し続けます

Despite the differences in teeth across the mammalian order,

「哺乳綱」の中でも「目」で分類される 動物の間で差異はあるものの

the underlying process of tooth growth is the same whether it’s for lions,

歯の成長過程は根本的に同じです

それがライオンであろうが カンガルーであろうが

kangaroos,

elephants,

or us.

象であろうが

私たち人間であっても同じなのです

What changes is how nature sculpts the shape of the tooth,

違いは 自然の力が歯の形を 造っていく過程によるもので

altering the folding and growth patterns

異なる種ごとの 固有の食べ物に適合させるため

to suit the distinct diets of different species.

（歯胚の）折りたたみや成長パターンを 変えてきたことにあります

牛は かみ砕きにくい草を擦るための 平らな臼歯を持ち 隆線が平行に並んでいます

Cows have flat molar teeth with parallel ridges for grinding tough grasses.

Cats have sharp crested molars, like blades, for shearing meat and sinew.

猫は 肉や腱を噛み切るため 刃物のように先が尖った臼歯を持ちます

Pigs have blunt, thick ones, useful for crushing hard roots and seeds.

豚の歯は分厚く 尖っていないので 固い根や種を砕くのに役立ちます

The myriad molars of modern mammals

現代における哺乳類の 多種多様な臼歯は

can be traced back to a common form called “tribosphenic,"

「トリボスフェニック型」と呼ばれる 共通の形状まで遡ることができます

which first appeared during the dinosaur age.

恐竜時代に初めて 登場した形状です

In the 19th Century, paleontologist Edward Drinker Cope

19世紀 古生物学者の エドワード・ドリンカー・コープは

developed the basic model for how this form evolved.

この形状が進化する過程の 基本モデルを考えました

He hypothesized that it started with a cone-like tooth,

歯は円錐状のものから始まった という仮説を立てたのです

as we see in many fishes, amphibians, and reptiles.

多様な魚類、両生類や 爬虫類に見られる形です

Small cusps were then added, so the tooth had three in a row,

これに 小さな咬頭 （歯の高まった部分）が加わり

aligned front to back, and connected by crests.

咬頭が前後に３つ並んだ歯となり 隆線で結ばれます

Over time, the cusps were pushed out of line to make triangular crowns.

時間と共に 咬頭は線状の並びから崩れ 三角形の歯冠を形成しました

Adjacent teeth formed a continuous zigzag of crests for slicing and dicing.

薄く細かく切るのに適したジグザグ状の 連続した隆線が隣接する歯で形作られました

A low shelf then formed at the back of each set of teeth,

低い棚状部分が それぞれの 歯の後ろで形成され

which became a platform for crushing.

噛み砕くための 平らな場所になりました

As Cope realized, the tribosphenic molar served as the jumping-off point

コープが気が付いたように トリボスフェニック型臼歯は

この後 歯が進化の上でのニーズに応じて 特化した形状へと多様化する—

for the radiation of specialized forms to follow,

each shaped by evolutionary needs.

分岐の出発点でした

Straighten the crests and remove the shelf,

隆線部分をまっすぐにし 棚状部分を取り除くと

and you’ve got the conveniently bladed teeth of cats and dogs.

猫や犬にとって都合の良い 刃物型の歯になります

Remove the front cusp, raise the shelf, and you’ve got our human molars.

前部の咬頭を除去し 棚状部分を広げれば 私たち人間の臼歯になります

A few additional tweaks get you a horse or cow tooth.

もう少し微調整を加えれば 馬や牛の歯になります

Some details in Cope’s intuitive hypothesis proved wrong.

コープの直観的な仮説は細部において いくらか誤りも見つかりました

しかし 化石記録の中には

But in the fossil record,

there are examples of teeth that look just as he predicted

コープが予測したとおりの形をした 歯の例があり

and we can trace the molars of all living mammals back to that primitive form.

現存する全ての哺乳類の臼歯は 原始的な形状に遡ることができます

Today, the ability to consume diverse forms of food

現在では 多様な食べ物を 摂取する能力によって

enables mammals to survive in habitats

山の頂上や深海から 熱帯雨林や砂漠にいたるまで

ranging from mountain peaks and ocean depths

哺乳類は様々な生息環境で

to rainforests and deserts.

生き延びています

So the success of our biological class is due in no small measure

だから 生物分類における 私たち「哺乳綱」の繁栄には

to the remarkable strength and adaptability

哺乳綱が持つ 一見地味な臼歯の 並外れた強さや適応力に

of the humble mammalian molar.

依るところが大きいのです