なぜ歯の問題がこんなに多いのでしょうか?

リヴァイアサンプレス:

周りの人を見回すと、歯に問題がない人はほとんどおらず、問題を抱えている人は親知らず、虫歯、歯の変形などさまざまなタイプであることが分かるでしょう。他の脊椎動物と比較すると、私たちの歯の問題はさらに顕著です。この記事の著者は、この現象が実は非常に遅れて現れたと考えています。産業革命期の人々は、食生活の変化に起因すると考えられる多くの歯の問題を抱え始めました。つまり、歯の進化が脳の進化に追いつけず、現代の食生活に適応できず、多くの問題を引き起こしているのです。これは別の理論を思い出させます。人間が腰痛に悩まされることが多いのは、体の構造がまだ直立歩行に適応していないためだということです。それが本当かどうかは分かりません。私は歯科医院の外に座って娘を待っていました。その光景はまるで流れ作業のようでした。患者たちが次から次へとやって来て、通常親知らずと呼ばれる第3大臼歯を抜いてもらい、頭にアイスパックに合うように巻かれた包帯を巻かれて出てきます。それぞれの人が医師から渡されたTシャツ、印刷済みの在宅ケアマニュアル、抗生物質と鎮痛剤の処方箋を持っていた。

今日では、親知らずの抜歯は米国ではほぼ伝統となっています。しかし、私の観点からすると、この「伝統」には長い歴史はありません。私は歯科人類学者であり進化生物学者でもあり、現代人の歯や化石人類、その他数え切れ​​ないほど多くの種の歯を30年間研究してきました。

今日よく見られる歯の問題は正常ではありません。他の脊椎動物のほとんどは私たちと同じ歯の問題を抱えていないだけでなく（曲がった歯や虫歯はほとんどない）、私たちの化石の祖先でさえ、生活の妨げとなる親知らずはなく、歯周病もほとんどありませんでした。

実際、現代人の歯は矛盾を抱えています。歯は私たちの体の中で最も硬い部分でありながら、非常に壊れやすいのです。古代の人間の歯は化石の中で何百万年も生き続けることができますが、私たちの歯は口の中で一生持ちこたえることはないようです。私たちの祖先は歯のおかげで有機体の世界を支配することができましたが、今日では私たちの歯は特別な毎日のケアを必要としています。

これらの矛盾は最近のものであり、言い換えれば、産業時代の現代の人々にのみ影響を与えます。最も良い説明は、今日の食生活が、長い時間をかけて私たちが進化してきた歯や顎に適合していないということだ。古生物学者は、私たちの歯が進化の歴史に根ざしていることを昔から知っていましたが、現在では臨床研究者や歯科医もこの事実に注目し始めています。

古代の起源

進化生物学者は、人間の目は自然の「奇跡の設計」であるとしばしば嘆きます。しかし、私にとって、目は歯ほど重要な進化の成果ではありません。私たちの歯は、自分自身を傷つけることなく食べ物をすりつぶすように設計されており、私たちは生涯を通じて何百万回も噛みます。驚くべきことに、私たちの歯は噛む食べ物と同じ成分でできています。

エンジニアは人間の歯の構造から多くのことを学ぶことができます。人間の歯の驚くべき強さは、その繊細な構造から生まれ、ひび割れの発生や拡大に抵抗する硬さと強靭さを与えています。これら 2 つの特性の組み合わせは、2 つの要素の組み合わせです。エナメル質の硬い外側の覆いはほぼ完全にリン酸カルシウムでできており、象牙質の内層にも組織に弾力性を与える有機繊維が含まれています。

しかし、私たちの歯の本当の魔法は、実は顕微鏡レベルで起こります。少し曲げただけで脆く折れてしまう乾燥したパスタ麺を想像してみてください。しかし、このようなスパゲッティのような糸が何千本もあったらどうなるでしょうか?私たちの歯の表面にあるエナメル質の構造はクリスタライトと呼ばれ、何百万本もの糸の束のようなもので、それぞれの糸の太さは人間の髪の毛のわずか1000分の1です。それらは束になってプリズムと呼ばれるエナメル棒を形成します。これらの小柱は平方ミリメートルあたり数万個の密度で結合して歯のエナメル質を形成します。歯の表面から内部の象牙質まで、それらは互いに平行に走り、動くにつれてくねくねと動き、織り交ぜ、ねじれており、その構造は優美であるだけでなく、驚くほど耐久性もあります。

このデザインは一夜にして生まれたものではありません。自然は何百万年もかけて動物の歯を改良してきました。古生物学、遺伝学、発生生物学からの最近の知見により、研究者は動物の歯の構造の進化を再構築できるようになりました。

最初の脊椎動物は、5億年以上前のカンブリア紀に出現した顎のない魚類でした。これらの最古の魚類には歯がなかったが、その子孫の多くは鱗状の尾と、鱗のようなリン酸カルシウムでできた頭を持っていた。各スケールには象牙質の外側表面があり、象牙質はより硬く、よりミネラル化したキャップで覆われている場合もあります。また、内側には血管と神経を収容する歯髄腔があります。

一部の魚の口は、餌を食べるのに役立つと思われる小さな突起や棘の縁で囲まれています。ほとんどの古生物学者は、これらの鱗が最終的に歯へと進化したと考えています。実際、今日のサメの鱗は歯に非常に似ているため、私たちはそれらを歯類と呼ばれるグループにまとめています。発生生物学者は、サメの鱗と歯が胎児と同じように発達することを示しており、最近の分子的証拠はそれらが同じ遺伝子セットによって制御されていることを確認している。

それから、本当の歯、つまり顎のような歯もあります。これらの歯のほとんどは単純な尖った構造で、獲物を捕らえて保持するだけでなく、さまざまな生物を削ったり、こじ開けたり、つかんだり、挟んだりするのに使用できます。たとえば、約 4 億 3000 万年前のシルル紀には、一部の Acanthodii 類 (祖先のサメに関連する絶滅した棘のある魚) に歯がありました。象牙質冠を覆う過剰石灰化冠は無く、その冠は脱落も置換もされませんが、それでも歯であることに変わりはありません。

いくつかの種では、唇と頬の鱗が徐々に歯に変化し、この進化のプロセスが継続しました。そして、最も古い歯のおかげで、歯のある種はすぐに目立つようになり、原始的な海で有利になりました。これにより、歯を持つ種が急速に優勢となり、海でも歯が急速に普及しました。

歯が動物の標準的な装備になると、歯の形、数、分布、歯の交換方法、歯を顎に固定する方法など、多くの革新と改良が続きました。歯のエナメル質は、シルル紀とデボン紀の移行期である約 4 億 1500 万年前に、肉鰭綱の硬骨魚類に初めて出現しました。肉鰭類の魚類と現代の四肢動物は、両生類、爬虫類、哺乳類を問わず、これらの魚類と直接関連しています。

サルコプテス類は、一対の前ひれと後ろひれを持ち、四肢に似た骨と筋肉を持つことで知られています。しかし、当時の他の魚の歯にはエナメル質が欠けていました。エナメル質がもともと鱗に限定されていたという事実は、エナメル質が歯と同様に皮膚構造に由来し、その後口の中に入るように進化したことを示唆しています。

歯は哺乳類の体温維持を助ける重要な役割を果たすため、哺乳類の起源と初期の進化において極めて重要な役割を果たしました。動物が自らの体温を生成する能力には、温度差が大きい涼しい気候でも生息できるなど、多くの利点があります。これらの種がより速い移動速度を維持し、より広い領域を維持できるようにすること。餌を探したり、捕食者を避けたり、子孫を育てたりするための持久力も備えています。しかし、恒温性には代償が伴う。哺乳類は、同サイズの爬虫類に比べて、安静時に10倍のエネルギーを消費するのだ。

体温を一定に保つには、食物からのカロリーをより効率的に吸収する必要があり、歯に圧力がかかります。他の脊椎動物は単に歯を使って獲物を捕らえ、殺しますが、哺乳類の歯は一口当たりより多くのカロリーを体に供給する必要があり、そのためには噛まなければなりません。

哺乳類の歯は、咀嚼運動を誘導し、咀嚼力を分散し、食べ物を固定し、保持し、砕く役割を果たします。噛むときに歯が適切に機能するには、歯の反対側の面が 1 ミリメートル未満の精度で揃っている必要があります。このような精密さの必要性は、魚類や爬虫類と異なり、ほとんどの哺乳類が、磨り減ったり折れたりした歯の代わりに生涯を通じて繰り返し新しい歯が生えてこない理由を説明できるかもしれない。哺乳類の祖先がこの能力を失ったためだ。

柱状エナメル質は哺乳類の歯の進化の一部です。ほとんどの研究者は、この進化によって歯の強度が哺乳類の咀嚼に必要なレベルまで高まったと考えています。この柱状エナメル質が一度独立して進化したのか、それとも複数回進化したのかについては、学界でまだ論争が続いています。しかし、いずれにせよ、三畳紀までには、哺乳類の基本的な歯の構造（柱状構造のエナメル質と象牙質で覆われた構造）が一般的になっていました。私たち人間を含むさまざまな哺乳類の臼歯は、この基本構造を微調整したものに過ぎません。

長持ちするように作られています: 人間の歯は、他の哺乳類の歯と同様に、硬いエナメル質と丈夫でありながら柔らかい象牙質で構成されているため、非常に丈夫です。顕微鏡で見ると、エナメル質の硬い外側の被膜はほぼ完全にリン酸カルシウムと、エナメル質を構成する微細なエナメル柱でできており、一方、象牙質の強靭さは主にそれを構成する繊維構造に由来しています。 © AXS Biomedical Animation Studio口腔環境における微生物の不均衡

私たちの歯の進化の歴史は、なぜ歯がそれほど強いのかだけでなく、なぜ現代では歯が欠けているのかについても説明しています。基本的な論理は、歯の構造の進化は特定の環境条件下でのみ有用であるということです。

私たち自身の歯の場合、進化の成果には、口内の化学物質や細菌、そして歯自体の負担や摩耗が含まれます。そのため、口腔環境の急激な変化は歯にとって予期せぬ事態を招く可能性があります。しかし、現代の食習慣は私たちの祖先のものとは大きく異なり、これらの習慣は私たちの祖先が実践したことはなかったのです。私たちの歯はこの変化に対応できていないため、虫歯や親知らず、その他の歯列矯正の問題が私たちを悩ませます。

虫歯は世界で最も一般的かつ広範囲に蔓延している慢性疾患です。この病気はアメリカ人の90％と世界中の何十億もの人々を苦しめています。しかし、過去 30 年間にわたって、私は何千もの化石動物や現生動物の歯を研究してきましたが、虫歯はほとんど見つかりませんでした。

現代人の歯がなぜ虫歯になりやすいのかを理解するには、自然な口腔環境を考慮する必要があります。健康な人間の口の中には、700 種を超える数十億の微生物が生息しており、そのほとんどは有益なもので、病気と闘い、消化を助け、さまざまな身体機能を調整する働きをしています。しかし、代謝中に生成される乳酸で歯のエナメル質を攻撃する、ミュータンス菌や乳酸菌などの細菌の中には、歯に有害なものも少数存在します。しかし、これらの細菌の濃度は通常、歯に永久的な損傷を引き起こすほど高くはありません。

細菌の数は、アルカリ（pHを上げる化学物質）と有害な細菌の増殖を抑制する抗菌タンパク質を生成する遠い親戚である連鎖球菌群によって抑制されています。唾液の分泌は歯へのダメージを和らげ、歯の酸蝕を防ぎ、歯をカルシウムとリン酸が豊富な環境に浸すことで歯の表面を石灰化します。

脱塩と再石灰化のバランスは何億年も前から存在しており、哺乳類全体の口腔内微生物叢には有益な細菌と有害な細菌の両方が存在します。オックスフォード大学のケビン・フォスター氏とその同僚が言うように、私たちは「口腔内の生態系を管理する」ために安定した微生物叢を維持するように進化してきた。

歯のエナメル質が破壊されると、虫歯につながる可能性があります。炭水化物を多く含む食事は酸を産生する細菌を増加させ、口内の pH 値を下げる可能性があります。ミュータンス菌や連鎖球菌などの有害な細菌は、好む酸性の環境で繁殖し、有益な細菌を圧倒し始め、さらに pH を低下させます。臨床研究者はこの一連の出来事をディスバイオシスと呼んでいます。これは、口腔環境の生態学的バランスが崩れ、少数の有害な菌種が、口腔マイクロバイオームで通常優勢である有益な菌種に打ち勝つことを意味します。

唾液は歯のエナメル質を健康に保つのに十分な速さで再石灰化することができないため、歯の摩耗と修復のバランスをとることが困難です。特にスクロース（普通の砂糖）が犯人です。悪玉菌はこれを利用して粘着性のある歯垢を形成し、歯に付着してエネルギーを蓄え、食事の合間に歯の栄養源とします。つまり、歯が酸にさらされる時間が長くなるのです。

生物考古学者は長い間、虫歯と新石器時代の狩猟採集から農耕への移行との間に密接な関連があると信じてきた。人類が食料を得る方法の変化は約1万年にわたって起こり、酸を生成する細菌は、小麦、米、トウモロコシなど、人類が広く栽培している作物に豊富に含まれる発酵性炭水化物を消費します。

オハイオ州立大学のクラーク・ラーセン氏が率いた歯の残骸の研究により、先史時代のジョージア州沿岸でトウモロコシ農業が採用され普及するにつれ、虫歯の発生率が6倍以上に増加したことが判明した。

しかし、虫歯と農業の関係はそれほど単純ではありません。初期の農民の虫歯率は時間と場所によって異なり、一部の狩猟民や野生の食物採集民（蜂蜜を多く含む食事を摂る人々など）の歯にも虫歯のレベルが高かった。

虫歯率が最も上昇したのは産業革命の時で、これによって砂糖や高度に加工された食品が広く入手できるようになった。近年、研究者らは古代人の歯の歯垢に埋め込まれた細菌の遺伝子研究を実施し、その後の微生物群集の変化を記録している。

産業革命以降の加工食品は柔らかく、より清潔になり、虫歯にとって完璧な状況を作り出しました。つまり、食べ物の有機膜を切るためにたくさん噛む必要がなくなったのです。その結果、食べ物による歯の摩耗が軽減されるだけでなく、噛んでいる間に有害な細菌が歯の表面から離れにくくなります。その結果、歯の角や隙間が有害な細菌が繁殖する温床となってしまいます。

残念ながら、歯のエナメル質が形成される仕組み上、皮膚や骨のように歯のエナメル質を再生することはできません。この制限は、肉鰭類の魚類の歯のエナメル質が初めて出現したときに存在していました。エナメル芽細胞はエナメル質の内側から表面に向かって移動し、その後ろにエナメル質の痕跡（すなわち、プリズム）を残します。歯冠を作る細胞が剥がれて失われてしまうため、エナメル質をさらに作ることはできません。

象牙質は異なります。それを生成する象牙芽細胞はエナメル芽細胞と連続して始まり、内側に移動して最終的に歯髄腔に入ります。歯は生涯を通じて象牙質を生成し続け、摩耗したり損傷した組織を修復したり置き換えたりすることができます。より深刻な損傷には、象牙質を形成する新鮮な細胞が必要であり、これにより歯髄壁が剥がれ落ちて歯が保護されます。

しかし、虫歯が進行するにつれて、虫歯菌がこれらの自然防御力を圧倒し、歯髄に感染し、最終的には歯を死滅させます。進化論的な観点から見ると、歯は数世紀にわたる人々の食生活の急速な変化と、それに続く口腔環境の変化にまだ完全に適応していない。

私たちの起源をたどる: 上の写真にある私たちの歯は、何億年にも及ぶ進化の結果です。化石と遺伝子からの証拠は、私たちの歯がもともと魚の鱗から生まれたことを示唆しています。歯のおかげで私たちの祖先は食べ物を噛みやすくなりました。今日、ほとんどの人が経験する歯の問題は、親知らずの問題であれ、虫歯であれ、主に私たちが現在食べている食物と何億年にも及ぶ歯の進化の結果との不一致によって引き起こされています。私たちが今よく食べている、高度に加工された高糖質の食品も、ごく最近のものです。 © Jen Christiansen プレッシャーがない

最近では、歯の変形も非常に一般的な病気です。 10 人中 9 人は、少なくともわずかに歯並びが悪かったり、ずれていたりしており、4 分の 3 の人は親知らずが適切に生えてくるスペースが足りません。簡単に言えば、私たちの歯は顎に合っていません。この現象は、虫歯と同じように、私たちの祖先の歯が遭遇したことのない口腔環境の不均衡によって引き起こされます。

オーストラリアの著名な歯科矯正医であるレイモンド・ベッグは、1920 年代に早くもこの不一致を認識していました。

彼は、伝統的な生活を送っているオーストラリア先住民は、ヨーロッパからの移民である歯科患者よりも歯を失う可能性が高いことを発見した。原住民の歯列も完璧で、前歯はまっすぐで、親知らずは完全に露出しており、機能していました。バーグは、隣接する歯の間の摩耗により口内のスペースの必要性が減るのは自然の摂理であると推論した。これを念頭に置くと、顎の長さは進化を通じて「あらかじめ設定されている」と彼は主張する。

つまり、私たちの歯は原始的な環境では硬い食べ物に合わせて進化したのですが、現代では柔らかくて清潔な食事によって歯の大きさと顎の長さのバランスが崩れてしまったのです。そのため、口腔外科では、現代の口腔環境に歯を適応させるために、抜歯に頼らざるを得ないのです。

この論理に従って、バーグは長い間黄金律とみなされてきた歯列矯正の基準を提案しました。バーグ氏の解決策には、小臼歯を抜き、残った歯にブラケットにワイヤーを取り付け、歯列弓を一直線に引き寄せて隙間を埋めることでスペースを広げることが含まれていた。他の矯正歯科医は、ベガー法を使用する前にワイヤーを使用して曲がった歯をまっすぐにしますが、小臼歯を抜かないため、まっすぐになった歯が曲がった状態に戻ってしまうことがよくあります。

当初、多くの歯科医は、健康な歯を伸ばして歯列をまっすぐにするという考えに抵抗を示していましたが、バーグ氏の技術は効果があり、生涯にわたって患者を助け、歯はそれを支えるように成長し続けます。バーグ氏は、子供たちに、歯をすり減らして歯列矯正治療を完全に避けるために、研磨剤の炭化ケイ素粉末が入ったガムを噛むことを推奨している。

バーグ氏は歯と顎の不一致については正しかったが、詳細について間違っていた。南イリノイ大学の人類学者ロブ・コルッチーニ氏によると、人間の口の中での重要な変化は、摩擦環境ではなく圧縮環境であり、つまり食事中に顎が機械的なストレスを受けるようになったということだ。問題は歯が大きすぎることではなく、顎が小さすぎることです。

注目すべきことに、チャールズ・ダーウィンは 1871 年の著書『人間の由来』の中で、圧力と顎の大きさを関連付けています。しかし、コルッチーニは決定的な証拠を提供した最初の人物の一人だった。彼がイリノイ州南部で教師として働き始めたばかりの頃、近くのケンタッキー州の田舎から来た生徒が、彼のコミュニティの年長者たちは硬い食べ物を食べて育ったが、子供や孫たちは精製された食事を取り入れている、と彼に話した。その後の研究では、専門的な歯科治療をほとんど受けていないにもかかわらず、高齢者は若い人よりも噛む力が強いことが示されました。

コルッチーニ氏は食事の一貫性の違いについて説明します。したがって、歯の違いは遺伝的なものではなく、環境によるものです。コルッチーニ氏は、アリゾナ州ピマの町で、店で買った食べ物を食べられるようになる前と後の住民の歯を比較した事例や、インドのチャンディーガル近郊の農村部で、玄米と固い野菜パン、つぶしたレンズ豆を食べていた住民の歯など、他の事例も探している。

コルッチーニ氏は、歯の大きさは成長中に顎が受ける機械的ストレスのレベルに適応するようにあらかじめプログラムされており、これは子供の自然な食事と一致していると考えている。その後、顎が発達の過程で必要な刺激を受けなくなると、前歯が重なり、奥歯が埋没するようになります。彼はサルを使った実験を通じてこの仮説を確認し、柔らかい食事を与えられたサルは顎が小さく、歯が埋まっていることを示した。

ダーウィン派の歯科医

進化論的視点から、環境の変化の結果として生じる歯科疾患の原因が明らかになります。この新たな視点は、研究者や臨床医が歯科疾患の根本的な原因に対処するのに役立ち始めています。シーラントは歯冠を保護し、フッ化物は歯のエナメル質を強化して再石灰化します。しかし、これらの対策は虫歯の原因となる口腔内の状態を変えるのに役立ちません。抗菌マウスウォッシュは虫歯の原因となる細菌を殺しますが、有益な細菌も殺してしまう可能性があります。マイクロバイオーム治療における最近の革新に触発され、研究者たちは歯垢コミュニティの再構築に焦点を当て始めています。経口プロバイオティクス、標的抗菌剤、微生物叢の移植が近づいています。

歯列矯正治療を検討する際には、自然な口腔環境も考慮する必要があります。歯科医や歯科矯正医は、高度に加工され、柔らかくなった食品が顔や顎にかかる機械的ストレスを変化させる可能性があることを認識しています。噛むことによる圧力は、子供の顎と中顔面の正常な成長を刺激します。これらの食品に頼ると、体のこれらの部分が長期間にわたって未発達のままになる可能性があります。この症状の影響は、歯の噛み合わせだけにとどまりません。専門家の中には、歯の噛み合わせによって気道が狭くなることが睡眠時無呼吸症候群（突然の呼吸停止と呼吸再開）の主な原因であると考える人もいます。

幼児が食事中に窒息するのを望む人は誰もいませんが、離乳食のときには、エンドウ豆のピューレ以外にも子供に与えるものにはもっと良い選択肢があるかもしれません。ここ数年、顎の成長に介入して気道を開き、自然が本来意図したとおりに歯を配置することに重点を置いたまったく新しい産業が出現しました。しかし、太古の祖先がしていたように、幼いころから激しく噛むことを必要とする食べ物を子供たちに与えれば、多くの子供たちがそのような介入の必要がなくなるかもしれない。

ピーター・S・ウンガー著

翻訳：アダマチェ

校正/アダマック、ウサギの軽い足音

オリジナル記事/www.scientificamerican.com/article/why-we-have-so-many-problems-with-our-teeth/

この記事はクリエイティブ・コモンズ・アグリーメント（BY-NC）に基づいており、AdamacheによってLeviathanに掲載されています。

この記事は著者の見解を反映したものであり、必ずしもリヴァイアサンの立場を代表するものではありません。