是先天因素、后天培养,还是其他因素在起作用?恒牙列中不对称性的变化取决于牙齿形态的可塑性和发育时间

时间:2026年2月10日
来源:Archives of Oral Biology

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牙齿不对称性(FA)与早期生活压力的关联性研究,基于303名儿童的数据,创建六种FA指数分析性别差异。结果显示女性FA指数与生物文化因素(如哺乳史)显著相关,而男性模型未发现预测关系。结论强调牙齿发育可塑性与性别差异对FA作为压力指标的影响。

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艾米丽·莫斯(Emily Moes)| 海瑟·J·H·埃德加(Heather JH Edgar)
德克萨斯大学圣安东尼奥分校人类学系,德克萨斯州圣安东尼奥

摘要

研究目的

牙齿的波动性不对称性(Fluctuating Asymmetry,简称FA)被认为反映了发育过程中的不稳定性。它与其他早期生活压力指标之间存在复杂的关系。本研究旨在探讨这种变化是由于发育过程中的敏感窗口或对干扰的易感性所导致的。

研究设计

研究人员测量了伯灵顿生长研究(Burlington Growth Study)中303名儿童参与者的所有恒牙的颊舌向和近中远中尺寸,以及磨牙间的齿间距离。根据特征发育的估计年龄、特征对环境干扰的敏感性或两者兼有,将这些度量指标汇总为六个不同的FA指数。早期生活中的生物文化因素来自相关的健康记录,并通过混合数据因子分析将其归类为潜在维度。随后使用逻辑回归分析,将这些因素与按性别分组的FA指数进行比较。

研究结果

模型结果因FA指数和性别的不同而有所差异。仅包含磨牙间距离测量的FA指数与生物文化潜在因素显著相关,但这仅限于女性。在男性特定的模型中未发现这种相关性。

讨论

牙齿发育的敏感窗口以及特征对干扰的易感性差异是导致恒牙FA变化的原因。在选择将FA作为早期生活压力指标时,选择具有较高可塑性成分的特征(如磨牙间距离)而非遗传成分的特征(如牙冠尺寸)至关重要。无论采用何种测量方法,牙齿FA的额外变异性可能源于发育系统中的固有“噪声”。

引言

在通过骨骼遗骸重建健康模式的研究中,可以在不同年龄阶段研究非破坏性的压力生物标志物,以反映特定的发育窗口(McPherson, 2021; Temple, 2019)。牙齿是这些生物标志物的理想来源,因为它们的发育时间有明确的记录,并且在考古环境中保存得相对较好。波动性不对称性(FA)作为一种衡量随机偏离双侧对称性的指标,在生物考古学研究中受到关注,因为它可以指示发育压力(Van Valen, 1962)。FA被认为是生理干扰导致的发育不稳定性的表现,即个体无法抵御能量干扰时的可塑性反应(Farrera, 2022; Gangestad, 2022; Van Dongen and Gangestad, 2011)。
在研究牙齿FA与记录在案的压力之间的关系时,研究结果并不一致,这导致了对早期生活压力与后期健康关系理解的不同解释(例如Graham & Özener, 2016; Kohn et al., 2025)。在现代研究中,高水平的牙齿FA与母亲在怀孕期间的饮酒、肥胖和吸烟有关(Kieser, 1992, Kieser et al., 1997),但与出生体重(Apps et al., 2004, McPherson et al., 2024)或环境辐射暴露(Angelopoulou, Vlachou, & Halazonetis, 2009)无关。在比较不同时期或人群的FA的考古研究中,一些研究基于其他骨骼或考古证据验证了他们对压力的预测(例如Barrett, Guatelli-Steinberg, & Sciulli, 2012; Guatelli-Steinberg, Sciulli, & Edgar, 2006; Wigley, Stillman, & Craig-Atkins, 2025)。缺乏或弱相关的结果通常被解释为适应能力或生物文化缓冲策略的证据(例如Hoover & Hudson, 2016; López-Onaindia & Subirà, 2020; Milella, Betz, Knüsel, Larsen, & Dori, 2018; O’Donnell & Moes, 2021)。
关于骨骼遗骸中健康和疾病发育起源的研究强调结合个体发育史和生活史来改进对发育压力的研究(例如Corron, McPherson, Hill, & O’Donnell, 2025; DeWitte, Beaumont, Walter, Towers, & Brennan, 2025; McPherson, 2021; Moes, Willermet, Edgar, Hunley, & Ragsdale, 2022; Temple, 2019)。然而,牙齿FA的研究往往未能支持这种方法,因为传统上FA被视为慢性或累积压力的标志物,而不是与发育过程中的特定生物阶段相关联。通过了解压力暴露的时间与牙齿发育组织特别敏感的时期之间的相互作用,我们可以显著提高FA作为早期生活压力指标的实用性。已知发育中的牙齿会受到童年经历(如疾病、营养水平以及父母社会经济地位)的影响,这些因素会影响牙釉质的生长(Rugg-Gunn et al., 1998, Ungar et al., 2017, Za̧dzińska et al., 2013)和牙齿萌出的时间(Alnemer et al., 2017, Mennella et al., 2020, Ządzińska et al., 2016)。我们必须测试这些早期生活压力是否也与在特定发育窗口期间形成的牙齿FA有关,以了解这些压力是如何、何时以及在何种情况下体现在牙齿的形状和大小中的。
文献中关于牙齿FA与发育压力关系的不一致性可能归因于发育系统之间和内部的稳定性、可塑性和“噪声”的差异(Aparicio and Bonal, 2002, Graham, 2021b, Klingenberg, 2019)。牙冠尺寸和形状在不同牙齿类别内部和之间存在不同程度的遗传控制(Khalaf et al., 2005, Paul et al., 2022, Townsend et al., 2003),从而导致对发育干扰的易感性不同。例如,牙冠尺寸被认为比磨牙间距离更具环境稳定性(Townsend et al., 2003)。牙齿FA与环境压力之间不一致的相关性可能是由于缺乏标准化的特征和牙齿选择所致。由于用于FA计算的特征在发育时间上存在差异(AlQahtani et al., 2010, Reid and Dean, 2006),它们对干扰敏感的窗口不一定与所考虑的压力源重合。
进一步复杂化我们对FA作为压力指标理解的是,性别在对生理干扰的可塑性反应上存在固有差异,这可能源于它们在早期发育中的不同投资策略(Meakin, Cuffe, Darby, Morrison, & Clifton, 2021)。尽管文献中很少或没有关于性别在牙齿FA上差异的证据(Guatelli-Steinberg et al., 2006, Khalaf et al., 2005, Milella et al., 2018, Wigley et al., 2025),但在分析中经常将性别合并(Barrett et al., 2012, O’Donnell and Moes, 2021)。然而,鉴于牙齿结构的性别差异,在FA研究中将男性和女性一起分析可能不合适。例如,女性的牙釉质较厚,而男性的牙本质成分较多,这导致他们的牙冠尺寸较大,尤其是在犬齿中(Fernée et al., 2021, García-Campos et al., 2018)。因此,对压力的反应可能存在基于牙齿组织和类型的性别差异。因此,FA的研究将受到所包括的牙齿和特征的影响。
本研究的目标是确定早期生活压力暴露与恒牙FA各种指标之间的关联。利用20世纪的一项生长研究数据,我们将发育生物学的见解与妊娠、出生和童年的记录结合起来,通过考虑环境对儿童牙齿发育的影响来增强我们解释考古记录中压力的能力。由于FA可能由特定发育窗口期间的干扰或特征稳定性的变化驱动,我们检查了多种FA指标,以测试哪些特征组合反映了早期生活压力。这种新颖的方法同时考虑了这两个因素作为牙齿形状和大小变化的潜在驱动因素。通过这种方法,我们可能能够通过确定应检查的特征来提高FA作为早期生活压力可靠指标的实用性。此外,识别与记录在案的压力源同时发生的发育窗口相关的牙齿特征变化,可以扩展我们对牙齿发育最早阶段牙齿可塑性的理解。
我们创建了几个FA指数,这些指数根据特征发育的年龄以及测量类型(牙冠尺寸和齿间距离)进行分类。这些指数反映了在以下发育窗口完成的特征中的FA:0-1岁、1.5-3.5岁、4-7岁和1-7岁。由于公认妊娠后的前1000天是一个关键窗口(Schwarzenberg & Georgieff, 2018),我们预测1)妊娠期间和出生后前两年的因素将与所有指数中的FA增加相关;2)这些关系将因每个指数中使用的特征和牙齿而异。

部分摘录

材料与方法

数据来自伯灵顿生长研究(Burlington Growth Study)中303名儿童(女性=149名,男性=154名)的牙齿记录和健康史问卷。这项纵向研究在1952-1971年间进行,涵盖了安大略省伯灵顿大约90%的儿童居民,跟踪他们从3岁到成年(Thompson & Popovich, 1977)。入选当前研究的个体需满足以下条件:他们是单胎出生;具有

结果

表3按性别展示了六个FA指数的平均值、标准差和具有高FA的个体数量。对于所有指数,男性的平均FA值均较高;这种差异在FA-MDBL、FA-3.5和FA-7中显著(t检验,p < 0.05,表3)。图2显示了FA指数的相关矩阵,男性的数值显示在对角线下方。特征高度重叠的指数之间的相关性很高(p < 0.001)。值得注意的是,一些指数的相关性非常低(FA-MDBL

讨论

这是首次系统地研究不同特征组合在牙齿FA计算中的应用,以探讨牙齿发育的不稳定性是由特定的发育窗口(FA-3.5, FA-7)、特征对环境干扰的易感性(FA-MDBL, FA-intercusp)还是两者共同作用(FA-1, FA-M2cusps)驱动的。四个潜在维度代表了21个母体、妊娠和早期儿童特征,并与每个FA指数进行了比较,区分了性别。

结论

在本研究中,我们调查了与牙齿FA相关的因素。为了反映牙齿发育的多个关键窗口以及不同特征对干扰的易感性差异,我们创建了六个FA指数来检查哪些特征组合反映了环境压力。只有主要由磨牙间距离组成的指数与环境压力相关,特别是母乳喂养历史

未引用的参考文献

(Beasley et al., 2013, Graham, 2021a, Hassett et al., 2020, Hoover et al., 2005, Hughes et al., 2000, Klein and Flanagan, 2016, Klingenberg and Nijhout, 1999, Kurek et al., 2015, Mountain et al., 2021, Pagès, 2002, Paul et al., 2022, Ragsdale et al., 2023, Rhrich and Aghoutan, 2019, Rizk et al., 2008, Sharma et al., 1986, Sundrani et al., 2017, Thayer and Kuzawa, 2011, Thompson, 2021, Un Lam et al., 2016, Whitlock, 1998, Wu et al., 2019, Za̧dzińska et al., 2013)

作者贡献声明

艾米丽·莫斯(Emily Moes):撰写初稿、可视化、项目管理、方法论、调查、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。海瑟·J·H·埃德加(Heather JH Edgar):撰写与编辑、方法论、调查、概念化。

利益冲突声明

作者没有需要声明的利益冲突。

致谢

本研究得以实施得益于多伦多大学牙科学院提供的材料支持,资金来自:(1) 国家健康基金(加拿大)(编号605-7-299)(数据收集);(2) 安大略省PR 33号基金(重复数据收集);(3) Varsity基金(用于住房和数据收集)。
本研究的资金由Wenner-Gren基金会提供:博士论文野外工作基金(编号10331);以及新墨西哥大学提供:

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