牙齒的四種切割食物的方式

關(guān)于吃東西過(guò)程中的力學(xué)原理，則是另一個(gè)需要我們轉(zhuǎn)變思維的領(lǐng)域，問(wèn)對(duì)問(wèn)題顯然有助于我們做到這一點(diǎn)。人們經(jīng)常會(huì)說(shuō)起鋒利的門牙、傷人的虎牙以及那麻煩的臼齒。但這些說(shuō)法都很模糊，我們也無(wú)從獲知牙齒的形狀和它們所能分解的食物種類之間究竟有何關(guān)系。要想對(duì)牙齒有更深入的了解，就要象喬治華盛頓大學(xué)人類學(xué)系的PeterLucas在他的著作《牙齒功能形態(tài)學(xué)》(DentalFunctionMorphology)(24,劍橋大學(xué)出版社)中陳述的那樣，我們絕對(duì)有必要對(duì)不同食物的力學(xué)構(gòu)造和斷裂機(jī)制有一定的了解。例如，門牙比較適合分解肉類和蔬菜類那樣柔軟而韌性十足的食物，但骨頭或者堅(jiān)果類的東西則會(huì)使門牙變鈍，而這類硬而易碎的食物比較容易由臼齒來(lái)分解，它們先受到臼齒的擠壓而變彎，而后突然斷裂。還有一些堅(jiān)硬并且韌性良好的生物材料，比方說(shuō)木材，就不太可能由牙齒進(jìn)行分解，事實(shí)上，大多數(shù)動(dòng)物也很少把它們當(dāng)作食物。

這些解釋聽(tīng)上去似乎很有道理，可為什么大多數(shù)切割牙齒，包括我們自己的前臼齒在內(nèi)，上表面是鋸齒形的呢?這里又可以提出兩種假設(shè)。凹凸的表面或許有利于銜住食物，或者防止食物在遭到牙齒切割后被壓平，也有可能是這種結(jié)構(gòu)便于牙齒將食物進(jìn)行斜向切片。這兩種假設(shè)所產(chǎn)生的效果都是為了減少切割食物所需的能量。

為了檢驗(yàn)上述兩種假設(shè)，英國(guó)布里斯托大學(xué)地球科學(xué)系的古生物學(xué)家PhilipAnderson以鮭魚(yú)和蘆筍這兩種食物為對(duì)象進(jìn)行了試驗(yàn)。他拿來(lái)兩把鋒利的刀具，以四種不同的方式對(duì)容易變形的鮭魚(yú)和相對(duì)而言不易變形的蘆筍進(jìn)行切割，并測(cè)量了切割這兩種食物所需的能量(如圖)。在第一種方式中，兩把刀的刀刃相互平行;在第二種方式中，位于上方的那把刀傾斜成與地面成3度角，以便于對(duì)食物進(jìn)行斜向切割。在第三種方式中，兩把刀仍然互相平行，但此時(shí)食物不會(huì)被切扁，因?yàn)檫@時(shí)，食物兩邊被兩把刀之間兩片直立刀背固定住了。第四種方式則是把上面的那把刀截?cái)啻a成倒V形，這樣就既能斜向切割，也能垂直切割。

圖牙齒的四種切割食物的方式

第一種第二種

第三種第四種

通過(guò)上述試驗(yàn)，Anderson發(fā)現(xiàn)，用倒V形切口的刀切割兩種食物中的任一種，都會(huì)大大地降低切割所需的能量。對(duì)于鮭魚(yú)而言，部分原因是這種切割方式避免鮭魚(yú)的變形：第三種固定住食物的切割法同斜向放刀一樣節(jié)省切割能量。而對(duì)于蘆筍而言，斜向切割降低的能量與用倒V形切口的刀進(jìn)行切割效果是一樣的，這也進(jìn)一步說(shuō)明了只要在切割過(guò)程中有一個(gè)傾斜面，就足以降低所需的能量。下次當(dāng)你面對(duì)美味的鮭魚(yú)和蘆筍時(shí)，可以事先琢磨一下究竟是臼齒還是門牙比較善于處理這些食物。

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