牙齿上表面为何崎岖不平？

　　关于吃东西过程中的力学原理，则是另一个需要我们转变思维的领域，问对问题显然有助于我们做到这一点。人们经常会说起锋利的门牙、伤人的虎牙以及那麻烦的臼齿。但这些说法都很模糊，我们也无从获知牙齿的形状和它们所能分解的食物种类之间究竟有何关系。要想对牙齿有更深入的了解，就要象乔治华盛顿大学人类学系的Peter Lucas在他的著作《牙齿功能形态学》(Dental Function Morphology)(2004,剑桥大学出版社)中陈述的那样，我们绝对有必要对不同食物的力学构造和断裂机制有一定的了解。例如，门牙比较适合分解肉类和蔬菜类那样柔软而韧性十足的食物，但骨头或者坚果类的东西则会使门牙变钝，而这类硬而易碎的食物比较容易由臼齿来分解，它们先受到臼齿的挤压而变弯，而后突然断裂。还有一些坚硬并且韧性良好的生物材料，比方说木材，就不太可能由牙齿进行分解，事实上，大多数动物也很少把它们当作食物。

　　这些解释听上去似乎很有道理，可为什么大多数切割牙齿，包括我们自己的前臼齿在内，上表面是锯齿形的呢？这里又可以提出两种假设。凹凸的表面或许有利于衔住食物，或者防止食物在遭到牙齿切割后被压平，也有可能是这种结构便于牙齿将食物进行斜向切片。这两种假设所产生的效果都是为了减少切割食物所需的能量。

　　为了检验上述两种假设，英国布里斯托大学地球科学系的古生物学家Philip Anderson以鲑鱼和芦笋这两种食物为对象进行了试验。他拿来两把锋利的刀具，以四种不同的方式对容易变形的鲑鱼和相对而言不易变形的芦笋进行切割，并测量了切割这两种食物所需的能量（如图）。在第一种方式中，两把刀的刀刃相互平行；在第二种方式中，位于上方的那把刀倾斜成与地面成30度角，以便于对食物进行斜向切割。在第三种方式中，两把刀仍然互相平行，但此时食物不会被切扁，因为这时，食物两边被两把刀之间两片直立刀背固定住了。第四种方式则是把上面的那把刀截断码成倒V形，这样就既能斜向切割，也能垂直切割。

图 牙齿的四种切割食物的方式

　　　　　　　　　　第一种 第二种

　　　　　　　　　　第三种 第四种

　　通过上述试验，Anderson发现，用倒V形切口的刀切割两种食物中的任一种，都会大大地降低切割所需的能量。对于鲑鱼而言，部分原因是这种切割方式避免鲑鱼的变形：第三种固定住食物的切割法同斜向放刀一样节省切割能量。而对于芦笋而言，斜向切割降低的能量与用倒V形切口的刀进行切割效果是一样的，这也进一步说明了只要在切割过程中有一个倾斜面，就足以降低所需的能量。下次当你面对美味的鲑鱼和芦笋时，可以事先琢磨一下究竟是臼齿还是门牙比较善于处理这些食物。