Bộ răng đã tiến hóa như thế nào? - Peter S. Ungar

Xem bài học đầy đủ tại: https://ed.ted.com/lessons/how-did-teeth-evolve-peter-s-ungar

Bạn có thể không mấy để ý đến chúng, nhưng răng vốn là thứ diệu kỳ. Chúng giúp bạn nghiền nát toàn bộ thức ăn trong suốt cuộc đời, nhưng vẫn đủ chắc để không gãy vỡ. Bằng cách nào vậy? Peter S. Ungar lần theo sự tiến hóa của bộ răng ở động vật có vú, từ cấu trúc hình nón nguyên thủy, đến vô vàn như hiện nay, từ sư tử, đến bò, cho đến người.

Bài giảng của Peter S. Ungar, hoạt hình bởi Cabong Studios.

Bạn có thể không mấy để ý đến răng,
nhưng chúng rất diệu kì.

Chúng nghiền nát toàn bộ thức ăn
trong suốt cuộc đời bạn,

trong khi vẫn đủ chắc
để không gãy vỡ.

Và chúng được hình thành
chỉ bằng các vật liệu thô

từ thức ăn mà chúng nghiền nát
ngay lần đầu tiên.

Điều gì ẩn sau sức mạnh đáng nể đó?

Nhờ vào một cấu trúc khéo léo
mà răng trở nên vừa cứng vừa bền.

Độ cứng được coi là
khả năng chống nứt gãy,

còn độ bền
ngăn vết nứt lan rộng.

Có rất ít loại vật liệu
có cả hai tính chất này.

Chẳng hạn, thủy tinh cứng
nhưng không bền,

da thì bền nhưng không cứng.

Răng có cả hai tính chất trên
nhờ vào hai lớp:

một lớp men rắn chắc bên ngoài, được làm
gần như hoàn toàn bằng canxi photphat,

và bên dưới là một lớp ngà
cứng chắc hơn,

được hình thành từ sợi hữu cơ
khiến chúng trở nên dẻo dai.

Cấu trúc tuyệt vời này
được tạo ra bởi hai loại tế bào:

nguyên bào men tiết ra men răng

và nguyên bào ngà tiết ra ngà.

Khi răng hình thành,
nguyên bào ngà di chuyển vào trong,

trong khi nguyên bào men di chuyển
ra ngoài và bong ra khi tới bề mặt.

Ở men răng, quá trình này
sản sinh ra các sợi dài và mỏng,

mỗi sợi có đường kính
khoảng 60 nanomet,

bằng một phần nghìn
bề dày một sợi tóc người.

Chúng được xếp lại thành các que,

hàng chục ngàn que
trên mỗi milimet vuông,

để tạo nên lớp men răng bảo vệ.

Một khi quá trình này kết thúc,
men răng không thể tự phục hồi,

bởi tất cả các tế bào
tạo nên chúng đã mất đi,

thật may là men răng
không dễ dàng bị phá hỏng.

Nguyên bào ngà
có quy trình phức tạp hơn.

Không như nguyên bào men,
chúng bám quanh,

tiếp tục tiết ra ngà
trong suốt cuộc đời.

Mặc dù răng của các loài động vật
có vú đều có sự khác biệt,

quá trình phát triển cơ bản của răng
đều giống nhau, cho dù là sư tử,

kangaroo,

voi,

hay chúng ta.

Điều khác biệt là cách mà thiên nhiên
tạo nên hình dạng của răng,

thay đổi khuôn mẫu
lúc trưởng thành

và tạo hình để phù hợp
với tập tính ăn uống của từng loài.

Bò có răng hàm bằng phẳng
với các gợn song song để nghiền cỏ cứng.

Mèo có răng hàm sắc nhọn
như lưỡi dao, để cắt thịt và gân.

Lợn có răng dày và cùn,
hữu ích khi nghiền hạt và rễ cứng.

Rất nhiều bộ răng hàm
của động vật có vú hiện nay

có thể bắt nguồn từ
một hình thái chung gọi là "răng ba đỉnh",

xuất hiện lần đầu tiên
trong thời đại khủng long.

Vào thế kỷ 19, nhà cổ sinh vật học
Edward Drinker Cope

đã phát triển mô hình cơ bản
về cách tiến hóa của mẫu răng này.

Ông giả định nó bắt đầu
với một răng hình nón,

như ta thấy ở nhiều loài cá,
lưỡng cư và bò sát.

Sau đó, các chỏm nhỏ được thêm vào,
nên răng có ba đỉnh theo hàng ngang,

xếp ngay ngắn từ trước ra sau,
nối lại bằng các đỉnh.

Qua thời gian, các chỏm bị đẩy khỏi hàng
tạo thành vương miện tam giác.

Những răng liền kề tạo nên các đỉnh
theo hình ziczac để cắt và thái.

Một phần thấp hơn hình thành
phía sau của mỗi răng,

là nền tảng cho việc nghiền.

Cope nhận thấy, răng hàm ba đỉnh
có vai trò như bước đầu tiên

cho sự phát triển
của các hình thái sau này,

được định hình bởi nhu cầu tiến hóa.

Chuốt thẳng các đỉnh và loại bỏ phần sau,

bạn có những chiếc răng nanh
của mèo và chó.

Loại bỏ đỉnh phía trước, nâng phần sau,
bạn có răng hàm của người.

Thêm một vài điều chỉnh, ta có
răng của ngựa hay bò.

Một số chi tiết trong giả thuyết trực giác
của Cope đã được chứng minh là sai.

Nhưng trong di tích hóa thạch,

có những mẫu vật răng
trông giống như ông dự đoán

và ta có thể lần tìm hình dạng răng hàm
nguyên thủy của tất cả động vật có vú.

Ngày nay, khả năng tiêu thụ
các loại thức ăn đa dạng

giúp động vật có vú sinh tồn
trong môi trường sống

trải dài từ đỉnh núi đến biển sâu,

đến rừng mưa nhiệt đới và sa mạc.

Thế nên, sự đa dạng sinh học
mà ta có ngày hôm nay

phần lớn là nhờ sức mạnh đáng nể
và khả năng thích nghi

của chiếc răng hàm bé nhỏ.