Как бы мне ни хотелось думать об ученых, сражающихся за истинность гипотез «снаружи – внутрь» или «изнутри – наружу» на неофициальных приемах и конференциях, посвященных эволюции зубочелюстной системы позвоночных, важнее понять, что челюсти и зубы имеют независимое эволюционное происхождение. Осознание эволюционной независимости челюстей и зубов имеет решающее значение для ответа на вопрос «почему наши зубы нам не подходят?». Когда одна из структур претерпела заметное изменение (например, челюсть стала меньше), зубы не последовали этому примеру автоматически. Мутация гена, контролирующего размер челюсти, не может чудесным образом вызвать мутацию гена, контролирующего размер зубов. Если бы клетки могли точно связывать мутации вместе подобным образом, мы бы все имели идеальные зубы, и ортодонтам пришлось бы подыскивать себе новую работу.

От зубов рыб к зубам рептилий и до зубов млекопитающих

Теперь, когда мы заложили фундамент знаний о происхождении челюсти и зубов, пришла пора вылезти из воды на поверхность. В любом случае конечная цель первой главы в том, чтобы понять, почему столь многим из нас уже в средней школе понадобились брекеты, а обучение в школе определенно проходило на суше.

Примерно в то время, когда океан стал наполняться зубастыми и челюстноротыми тварями, некоторые его инициативные обитатели предприняли попытку жить на суше. Разумеется, это происходило на протяжении несчитаного числа поколений, и мы никогда не узнаем, сделали ли они это для того, чтобы не стать приманкой для акул, или чтобы найти лучшие возможности для добычи пищи. А может, по причинам, о которых мы даже не подозреваем. Как бы то ни было, некоторые животные, проводившие бо́льшую часть своего существования на мелководье, периодически начали выходить на берег. Этот переход был хорошо описан в последние годы благодаря открытию невероятных переходных окаменелостей, таких как доисторическая рыба тиктаалик^[7].

Тиктаалик жил к северу от того, что мы сейчас называем полярным кругом, и у него были уникальные для рыбы особенности скелета, такие как шея и плоская голова. Он мог поддерживать свой вес на плавниках и отталкиваться от дна мелководья, где обитал. Тиктаалик фактически был мостом между рыбами и амфибиями, проявляя черты, свойственные как тем, так и другим.

Эта существо выползло около 375 миллионов лет назад и просуществовало примерно 150 миллионов лет до тех пор, пока на Земле в триасовом периоде не появились первые млекопитающие. Разумеется, за эти 150 миллионов лет с наземными позвоночными произошли некоторые существенные изменения. Кожа амфибий затвердела, позволяя лучше сохранять воду, и позвоночные начали проводить все больше и больше времени вдали от воды. Конечности стали более приспособленными для передвижения по суше, а сами рептилии приобрели скорость и навыки хищников. Благодаря таким близким нам анатомическим особенностям, как соски и волосы, некоторые избранные животные организмы миновали стадию рептилий и попали на зарю эры млекопитающих. Большинство ранних млекопитающих не были самой впечатляющей группой: представьте себе мелких, похожих на белок животных, проносящихся между ног намного более крупных динозавров, и вы поймете, о чем речь.

В те времена произошли значительные изменения, затронувшие челюсти и зубы. По мере того как рептилии разошлись по всей планете, их зубы и челюсти менялись в зависимости от населяемой среды обитания. Некоторые виды, например черепахи, полностью освободились от зубов и приспособились к питанию с помощью прочного, как гвоздь, клюва. У многих, как у большинства ящериц, зубы оказались прикрепленными к внутренней стороне челюсти, в отличие от зубов, расположившихся в альвеолах, как у некоторых других рептилий (например крокодилов) и млекопитающих.

Помимо способа прикрепления возникли и другие различия между зубами млекопитающих и более ранними зубами рыб и рептилий. Наиболее очевидным было значительное сокращение общего числа зубов от рыб к земноводным, затем к рептилиям и далее – к млекопитающим. У среднестатистической рептилии может быть от 200 до 300 зубов, тогда как у млекопитающих редко бывает больше 50^[8]. Иногда у человека вырастает значительно больше зубов, чем стандартные 32. Помните вопрос в начале главы? В нем спрашивалось о рекордном количестве зубов, вырванных изо рта. Я бы не стал осуждать вас за ответ «24», поскольку у взрослых должно быть максимум 32 зуба. Чрезвычайный случай произошел в 2014 году, когда подростку из Индии удалили 232 зуба, оставив ему 28 – типичное число зубов взрослого человека, у которого были удалены зубы мудрости.

Владельцы хладнокровных питомцев также могут заметить, что, в отличие от млекопитающих, рыбы и рептилии продолжают менять зубы до конца своей жизни. Млекопитающие теряют молочные зубы относительно рано, а затем вынуждены нести ответственность за сохранность второго набора зубов до конца своей жизни. С возрастом это становится для них серьезной проблемой – отсутствие достаточного числа здоровых и крепких зубов может привести млекопитающее к гибели. Проблема не является пустяковой и для человека. Жители США в возрасте от 20 до 30 лет имеют в среднем 26,9 зуба, но для людей возраста от 50 до 64 лет это число падает до 22,3^[9]. Поддержание достаточного количества здоровых зубов имеет решающее значение: одно исследование показало, что риск смерти у пожилых людей, у которых менее 20 зубов, выше на 30 %, чем у тех, кто имеет во рту набор побольше^[10].

Другое существенное различие, которое можно заметить, глядя одновременно в глотку ящерицы и домашней кошки, – это большее разнообразие типов зубов у кошки, тогда как у ящерицы все зубы выглядят одинаково.

Гетеродонтный зубной ряд, то есть наличие зубов разных типов, является отличительной чертой млекопитающих – он позволяет им поедать пищу, не имеющую аналогов в своем разнообразии. Такой зубной аппарат вторично развился у нескольких других групп – крокодилов или некоторых типов змей с узкоспециализированными клыками. Гетеродонтные зубы позволяют нам одним укусом оторвать кусок мяса от куриной ножки, затем похрустеть морковкой и наконец медленно смаковать кусочек карамели на десерт. Такая универсальность в питании позволила млекопитающим завоевать все уголки земного шара, потому что, куда бы мы ни пошли, мы всегда можем найти что-нибудь поесть.

Зубы приматов

А затем, примерно 66 миллионов лет назад, прилетел гигантский астероид. Когда я говорю «гигантский», я имею в виду громадину почти 10 километров в диаметре. Ударившийся о Землю 10-километровый космический камень не оказал положительного влияния на качество атмосферы. Событие массового вымирания, произошедшее в это время, известно как граница K – Pg, или как событие вымирания K – Pg (для определения границы между меловым и палеогеновым периодами)^[11]. Многочисленные свидетельства указывают на то, что причиной великого бедствия стал гигантский астероид, который врезался в полуостров Юкатан, находившийся на территории современной Мексики.

Результатом стало вымирание 70–80 % обитавших на Земле живых организмов. Хотя для большинства животных это несомненно стало негативным событием, для млекопитающих, ведших в тот период исключительно ночной образ жизни, последствия необязательно были ужасными. Так как большинство надоедливых динозавров сошли со сцены, оставшиеся млекопитающие смогли наконец выходить порезвиться в течение дня и начали активно размножаться.

Поскольку эволюцию динозавры больше не ограничивали, млекопитающие распространились по планете тем же образом, как разошлись поколения рептилий на 200 миллионов лет ранее. Первоначальная формула постоянных зубов млекопитающих была следующая – 11 зубов на каждый квадрант, составляющих в сумме 44 штуки. По мере того, как млекопитающие распространились и заполнили почти все разнообразные места обитания на Земле, количество и форма зубов по необходимости начали меняться в разных средах обитания. В конце концов, у полевой мыши, поддерживавшей свое существование за счет питания семенами растений на африканских равнинах, были совершенно другие требования к зубам, чем у саблезубого тигра, заваливавшего и поедавшего носорогов.

Некоторые млекопитающие поднялись на деревья и в итоге стали приматами. Рацион обитателей деревьев и земной поверхности различался, и зубы приматов стали расходиться с зубами других млекопитающих. Один род приматов, обезьяны Нового Света (золотые львиные тамарины и ревуны – яркие тому примеры), сбросили по одному из резцов и премоляров в каждом квадранте, что сократило число зубов до 36. Другие приматы, обезьяны Старого Света (например, бабуины и макаки) и человекообразные обезьяны, также лишились одного резца. Кроме того, они потеряли два премоляра, оставшись со стандартным комплектом современного взрослого человека в 32 зуба^[12].

32 зуба стали стандартным числом для нашего рода примерно 30 миллионов лет назад. За последние 30 миллионов лет наши челюсти и зубы должны были наконец найти свои места. Однако были в истории и другие большие изменения, радикально переработавшие форму рта наших предков.

Слезаем с деревьев

Следующие несколько миллионов лет жизнь приматов протекала относительно спокойно. Никакие ужасающие вымирания или другие из ряда вон выходящие события не меняли радикально ход жизни на нашей маленькой теплой планете. Приспособив к работе большие пальцы, приматы заняли прекрасную нишу, живя преимущественно среди деревьев и наслаждаясь диетой, состоящей из фруктов и листьев. Группа приматов продолжала распространяться, начала формироваться ветвь человекообразных обезьян. Многие трансформации от приматов к человекообразным обезьянам происходили на уровне скелета: плечи и грудная клетка начали принимать более человекоподобный вид, а позвоночник и бедра стали смещаться, обеспечивая более прямую осанку^[13].

В итоге ветвь человекообразных обезьян на эволюционном древе тоже развила многообразие и отделилась. Исследователи продолжают спорить о времени существования последнего общего предка человека и шимпанзе. По оценкам ученых, он жил в пределах 5–13 миллионов лет назад. Когда мы думаем о людях и наших ближайших ныне существующих родственниках, шимпанзе, на ум приходит несколько различий, которые косвенно или напрямую связаны с нашими плохо подогнанными человеческими зубами.

Первое примечательное отличие состоит в том, что большинство из нас сегодня утром проснулись не на дереве. Недавно обнаруженные ископаемые материалы свидетельствуют о том, что предки человека отказались от жизни на деревьях в пределах трех-четырех миллионов лет назад^[14]. По общему мнению, примерно в это время климат Земли претерпел значительные изменения. Резкая смена климата должна была существенно повлиять на доступность пищи. Если бы этого не произошло, то при наличии убежища, безопасности и достаточного количества пропитания не возникло бы мотивации смешать все карты и испробовать совершенно иные способы существования. Нисхождение с деревьев было не столько выбором наших предков, сколько вынужденным шагом. Особи, способные жить вне деревьев, выживали, размножались и передавали потомкам свои гены. Медленно, но верно, трансформация за трансформацией, гоминины (группа, включающая человека и наших вымерших близких родственников и предков, но не других человекообразных обезьян) адаптировались к жизни на поверхности земли.

Изменения в питании при переходе от жизни на деревьях к жизни на земле оказали значительное влияние на зубы и челюсти. Будучи млекопитающими, предки человека имели разнообразные типы зубов, что делало их способными переносить резкие перемены в рационе. Некоторые весьма толковые исследования, проведенные группой ученых из Университета Юты, продемонстрировали изменение рациона питания, проанализировав окаменелые зубы предков человека примерно того периода^[15].