여러분이 당연하게 여길 지 몰라도, 치아는 경이로운 물건입니다.
삶 전반에서 여러분이 먹는 음식을 분해하면서도
부러지지 않을만큼 강합니다.
그리고 치아는 자신이 잘게 부순 음식을 재료로만 형성됩니다.
이것의 인상적인 힘의 비결은 무엇일까요?
치아는 기발하고도 튼튼한 구조로 이루어져 있습니다.
균열을 견디는 것은 단단하기 때문이고,
주위에 균열이 퍼지는 것을 막는 것은 튼튼함입니다.
두 특성을 모두 가진 물체는 거의 없습니다.
예를 들면, 유리는 단단하지만 튼튼하지 않죠.
가죽은 튼튼하지만 단단하지 않습니다.
치아는 두 개의 층으로 그 일을 해냅니다.
칼슘으로 이루어진 단단한 외부 애나멜 층이 있고
튼튼한 상아질의 층을 아래에 가지고 있는데,
이는 친환경의 섬유조직으로 일부 이루어져 있어 유연하게 만듭니다.
이 어마어마한 구조는 두 가지 종류의 세포로 이루어집니다.
에나멜모세포는 에나멜을 분비하고
치아모세포는 상아질을 분비합니다.
이들이 치아를 만들면 치아모세포는 안으로 움직이고
에나멜모세포는 밖으로 이동하면서 표면을 마주칠 때 벗어납니다.
에나멜은 이 과정에서 길고 얇은 가닥을 만듭니다.
직경이 60나노미터 정도 되는데,
이는 인간 머리카락 두께의 1/1000정도 됩니다.
이것은 다시 간상체로 묶여져 함께
수많은 평방밀리미터로 나뉘어
방패같은 에나멜 층을 형성합니다.
일단 이 과정이 끝나면 다시 에나멜은 스스로 고치지 못합니다.
왜냐하면 그것을 만든 세포들이 사라졌기 때문이죠.
그래도 에나멜은 쉽게 파괴되지 않으니 다행입니다.
치아모세포는 더 복잡한 과정을 거칩니다.
에나멜 모세포와 달리 삶 전반에 걸쳐 상아질을 분비합니다.
포유류 계층은 각자 다른 치아를 가지고 있음에도 불구하고
치아가 자라는 과정은 비슷합니다.
캥거루
코끼리
아니면 우리든
자연이 치아의 모양을 만듭니다.
접힌 것을 바꾸고 성장 패턴 등
다른 종마다 특정한 식단에 맞추기 위해서죠.
질긴 풀을 잘 갈기 위해서 소는 평평한 치아를 가지고 있습니다.
고양이는 고기를 찢기 위해 칼날처럼 날카로운 어금니를 가지고 있습니다.
거친 뿌리와 씨를 잘 부수기 위해 돼지는 무디고 두꺼운 어금니가 있죠.
현대 포유류의 무수한 어금니들은
"트라이보스페닉"이라는 공룡 시대에 첫 등장한
공통의 조상으로 거슬러 올라갑니다.
19세기에 고생물학자 에드워드 드링커 코프는
이 형태가 진화한 기본 모델을 발견했습니다.
그는 우리의 치아는 우리가 물고기, 양서류, 파충서 볼 수 있는
콘 모양의 치아에서 시작해서
그리고 작은 끝이 추가되어 치아는 세 개를 일렬로 가지게 되었으며,
앞에서 뒤로 정렬되며 돌기로 연결되었다는 가설을 세웠습니다.
시간이 지날 수록 끝은 삼각형을 만들었고
적절한 이가 잘라지면서 돌기들의 끊임없는 지그재그를 형성합니다.
각각의 치아 뒤에 형성된 것이
부서지는 플랫폼을 형성합니다.
코프가 발견한 것에 따르면 트라이보스페닉 어금니는 출발점 역할을 하고
이어지는 전문화된 형태의 방사에 있어
진화적인 욕구로 형성되었습니다.
돌기들이 나란해지면서 선반 모양은 사라지고
고양이와 개의 전통적인 날과 같은 치아를 가지게 되었습니다.
앞에 있던 끝이 사라지고 선반을 들어올려 인간의 치아를 가지게 되었습니다.
약간 다르게 하면 말과 소의 치아를 갖게 되죠.
코프의 가설의 자세한 부분은 잘못된 것으로 밝혀졌습니다.
하지만 화석 기록에 따르면
그가 예측했던 대로 치아의 예들이 등장합니다.
우리는 원시의 포유류들의 어금니를 추적했습니다.
오늘날, 다양한 형태의 음식을 소비하는 능력은
포유류가 각각의 거주지에서,
산 꼭대기부터 깊은 바다 속까지
밀림부터 사막까지 살 수 있게 했습니다.
우리의 생물학적 계층의 성공은 작은 차이로 나타납니다.
두드러진 힘과 적응성 뿐만 아니라
겸손한 포유류의 어금니에 의해서죠.