Czy pogląd ewolucjonistów o złym projekcie zębów jest słuszny?Czas czytania: 19 min

Zapis kopalny w postaci elementów szkieletowych, takich jak kości oraz zęby, jest dla badaczy bardziej czytelny niż zachowane tkanki miękkie oraz świadectwa życiowej działalności organizmów żywych w formie odciśniętych śladów. Odkrycia zębów – czyli stwardniałych tkanek przesyconych substancjami mineralnymi – należących do dawnych organizmów pozwalają na prowadzenie szczegółowych badań nad pochodzeniem i rozwojem życia na Ziemi. Najnowsze badania nad rybami piłokształtnymi wykazały, że proces powstania zębów był konsekwencją przemieszczenia się łusek pokrywających ciała ryb sprzed 400 mln lat¹. Obecnie prowadzone są również badania nad rybami z gatunku Danio pręgowany w celu wyjaśnienia pochodzenia zębów². Również zęby człowieka są ważnym elementem dyskusji pomiędzy zwolennikami darwinowskiej teorii ewolucji a teoretykami projektu. Ewolucjoniści twierdzą, że celowy projekt nie może być wyjaśnieniem sposobu powstania zębów, ponieważ struktura tych tkanek ulega zbyt częstym uszkodzeniom. Ich przeciwnicy krytykują ten pogląd, wskazując na niezwykle skomplikowaną budowę ludzkiego szkliwa oraz na zupełnie inne niż wymieniane przez ewolucjonistów powody częstych uszkodzeń struktury zębów³.

Zęby człowieka umiejscowione są symetrycznie w zębodołach kości szczęki oraz żuchwy i charakteryzują się difiodontyzmem, czyli występowaniem dwóch pokoleń⁴. Wyróżnia się 20 zębów mlecznych, których wypadanie następuje między 6 a 13 rokiem życia, po czym są one zastępowane przez 32 zęby stałe. Uzębienie ludzkie wykazuje również heterodontyzm, czyli – w zależności od funkcji – różnorodność kształtów zewnętrznych⁵. Podstawową funkcją zębów siecznych, które wpływają na wygląd twarzy i artykułowanie głosek, jest odcinanie kęsa pokarmowego⁶. Kły służą natomiast do odrywania kęsa pokarmowego oraz wpływają na wygląd i położenie kącika ust⁷. Zęby przedtrzonowe rozdrabniają kęs pokarmowy i wraz z zębami trzonowymi, które umożliwiają miażdżenie i rozcieranie pokarmu, odpowiadają za utrzymanie wysokości zwarcia oraz kontakt z łukiem przeciwstawnym⁸. Zęby człowieka powstają w procesie oddziaływania między ektodermalnym nabłonkiem jamy ustnej a tkanką zarodkową – mezenchymą, różnicującą się z ektodermalnych komórek grzebienia nerwowego⁹. Wszystkie zawiązki zębów mlecznych powstają niemal jednocześnie, natomiast zawiązki zębów stałych powstają między 20 tygodniem życia płodowego a 5 rokiem życia, kiedy tworzy się ostatni zawiązek trzeciego zęba trzonowego¹⁰.

Główny argument sformułowany przez ewolucjonistów przeciwko celowemu projektowi zębów polega na tym, że ulegają one częstym uszkodzeniom nawet podczas wykonywania przez człowieka podstawowych czynności, takich jak pobieranie pokarmu i rozdrabnianie twardych kęsów pokarmowych. Nie da się ukryć, że uszkodzenia struktury zębów to bardzo powszechny problem wśród współczesnego społeczeństwa. Według aktualnego raportu światowy rynek koron i mostów dentystycznych został wyceniony na 2,1 mld USD w 2018 roku i zgodnie z przewidywaniami będzie rósł dalej w skumulowanym rocznie tempie wzrostu (CAGR) na poziomie 7,78% do 3,8 mld USD w 2026 roku¹¹. Według ewolucjonistów zęby nie są efektem żadnego projektu, ale następstwem mutacji selekcjonowanych przez dobór naturalny, ponieważ zęby funkcjonują wystarczająco dobrze, aby umożliwić przetrwanie, ale nie są najlepszym możliwym rozwiązaniem, czego można by oczekiwać, gdyby za ich projekt odpowiadał inteligentny projektant¹². Gdyby zęby zostały zaprojektowane, nie dochodziłoby do tak częstych złamań, odprysków czy ukruszeń szkliwa¹³.

Gdy zęby posiadają zbyt duże ubytki lub kiedy są odbudowywane zbyt wiele razy, ich odporność na uszkodzenia znacznie maleje. W takich przypadkach stomatolodzy wykonują odbudowę zniszczonej korony klinicznej przy pomocy koron protetycznych. Takie uzupełnienie zazwyczaj w całości pokrywa oszlifowany ząb filarowy, dzięki czemu odtwarza kształt anatomiczny zęba i przywraca jego funkcje¹⁴. Czy słuszne jest twierdzenie, że inteligentny projekt skutkuje wytworzeniem nieulegających uszkodzeniom struktur? Podstawą współczesnej stomatologii opartej na odbudowie zębów przy pomocy koron protetycznych są uzupełnienia ceramiczne. Ze względu na najlepsze właściwości mechaniczne oraz wyjątkową estetykę gotowych uzupełnień, stomatolodzy we współpracy z technikami dentystycznymi coraz częściej decydują się na wykorzystywanie ceramiki tlenkowej na bazie tlenku cyrkonu oraz tlenku glinu(III) przetwarzanej w najnowocześniejszej technologii CAD/CAM¹⁵. Niewątpliwie materiały te są wytworem czynnika inteligentnego. W procesie ich projektowania zwrócono szczególną uwagę na zapewnienie strukturze odpowiedniej wytrzymałości. Wysoką wytrzymałość mechaniczną tlenku cyrkonu zapewnia występujące w jego strukturze zjawisko transformacji wzmacniającej, polegające na przemianie formy tetragonalnej w monocykliczną w momencie powstania pęknięcia¹⁶. Skutkuje to wzrostem objętości kryształów o 3–5% i ograniczeniem w ten sposób rozprzestrzeniania się mikropęknięć. Pomimo zaprojektowania materiałów o zaawansowanej strukturze i dużej wytrzymałości, ulegają one uszkodzeniom w trakcie ich użytkowania przez pacjentów. O badaniach przeprowadzonych przez zespół, którym kierowała Lea Sophia Prott, można przeczytać w artykule zatytułowanym Monolithic Zirconia Crowns: Effect of Thickness Reduction on Fatigue Behavior and Failure Load [Monolityczne korony cyrkonowe. Wpływ redukcji grubości na zachowanie zmęczeniowe i niszczące obciążenie]. Wykazały one, że po 1,2 mln cykli zmęczeniowych, co odpowiada pięcioletniemu klinicznemu przeżyciu, czyli okresowi użytkowania uzupełnienia przez pacjenta, 21% koron o grubości 0,8 mm oraz 36% koron o grubości 0,5 mm ma pęknięcia¹⁷. Dane uzyskane od jednego z belgijskich dentystów wskazują, że spośród 89 wykonanych w latach 1982–1999 koron 28% przypadków zakończyło się niepowodzeniem, czyli uszkodzeniem uzupełnienia protetycznego¹⁸. Według długoterminowych badań prowadzonych w latach 1986–1990 dotyczących uzupełnień w bocznym odcinku u 61 pacjentów, którym wykonano łącznie 362 uzupełnienia, wykryto 110 niepowodzeń, takich jak próchnica wtórna oraz złamania odbudowy zęba  (30%)¹⁹. Zatem nawet materiały zaprojektowane wykazują podatność na uszkodzenia, pęknięcia czy zniszczenia. Dlatego twierdzenie, że zęby nie mogły powstać na skutek inteligentnego projektu, ponieważ obserwuje się przypadki uszkodzeń struktury szkliwa, jest błędne.

Zewnętrzną warstwą zębów ludzkich jest szkliwo, najtrwalszy składnik zęba. Szkliwo pojawiło się po raz pierwszy około 415 mln lat temu u mięśniopłetwych²⁰. Szkliwo osób dorosłych jest bardzo zmineralizowane, posiada jedynie 1% wagowych składników organicznych i 3% wagowe wody. Twardość szkliwa wynosi 80° w skali Mohsa, czyli tyle, ile twardość topazu²¹. Tak duża twardość szkliwa jest zadziwiająca, ponieważ jego grubość wynosi jedynie od 2 do 2,5 mm na szczytowych powierzchniach korony i do 0,01 mm w okolicy szyjki zęba²². Szkliwo charakteryzuje się również znaczną sztywnością oraz sprężystością. Ta tkanka nie przebudowuje się ani nie ma zdolności samonaprawczych, a mimo to przez dziesiątki lat wytrzymuje setki cykli żucia z siłą gryzienia do 770 N²³. Poza tak dużymi obciążeniami, szkliwo jest również stale narażone na wahania temperatur, spowodowane pobieraniem ciepłych i zimnych pokarmów oraz płynów, jak i na wahania zasadowo-kwasowe spowodowane między innymi występowaniem bakterii w jamie ustnej²⁴.

Zwolennicy projektu wskazują też na nowo odkryte właściwości struktury ludzkiego szkliwa, które zapewniają wytrzymałość i zapobiegają jego pękaniu²⁵. Projekt w strukturze szkliwa ma ich zdaniem uwidaczniać się w specyficznej orientacji pręcików szkliwa zbudowanych z kryształów apatytu²⁶.

Interesujące wyniki badań na ten temat przedstawił w „Nature Communications” zespół badaczy pod kierunkiem Pupy Gilbert, fizyk z University of Wisconsin-Madison. Dzięki zastosowaniu nowej techniki obrazowania w nanoskali odkryto, że kryształy apatytu w ludzkim szkliwie nie są zorientowane względem siebie, a orientacja sąsiednich kryształów waha się od 1 do 30 stopni²⁷. Wyniki badania wraz z komentarzem autorki i współautora zostały omówione w artykule The Hardest Tissue [Najtwardsza tkanka] opublikowanym w „American Scientist”²⁸. Jak tłumaczy Gilbert, wcześniejsze założenia na temat budowy ludzkiego szkliwa były oparte na badaniach laboratoryjnych nad sztucznie wyhodowanym szkliwem²⁹. Wytwarzane w ten sposób szkliwo ma strukturę przypominającą równoległe igły zawsze zorientowane w ten sam sposób, wzdłuż ich długich osi.

Współautor badania Markus Buehler, inżynier z Massachusetts Institute of Technology, stwierdza: „Zauważenie zmiany orientacji w systemie biologicznym było naprawdę oszałamiające”³⁰, po czym dodaje „Otwiera to zupełnie nowy sposób rozumienia tych naturalnych systemów”³¹. Buehler zaprogramował symulacje kryształów apatytu, aby lepiej zrozumieć cel ich dezorientacji w ludzkim szkliwie. Ta specyficzna wzajemna orientacja pryzmatów szkliwa nadaje jego strukturze wytrzymałość poprzez blokowanie pęknięcia w jednym krysztale i zatrzymanie jego rozprzestrzeniania się³². Dzieje się tak, ponieważ pęknięcia są niezwykle skutecznie odchylane na styku kryształu, co potwierdziła symulacja pęknięcia przy orientacji kryształów pod kątem 14 stopni³³. Podobne zjawisko – tzw. efekt mostkowania – obserwuje się w ceramice stomatologicznej opartej na tlenku glinu(III), czyli materiale zaprojektowanym przez czynnik inteligentny. Mechanizm wzmocnienia tej ceramiki polega na omijaniu przez pęknięcie twardych, gęsto ułożonych ziaren, przez co wydłuża się droga, którą pokonuje, a następnie dochodzi do utraty energii i zablokowania pęknięcia³⁴. Przeprowadzona symulacja pozwoliła na zaobserwowanie, że przy 0 stopniach dezorientacji pęknięcie w jednym krysztale zostaje bez problemu przekazane do drugiego, równoległego kryształu³⁵. Podobny rezultat uzyskano przy orientacji kryształów pod kątem 47 stopni³⁶. Gdyby ludzkie szkliwo posiadało taką strukturę jak szkliwo hodowane w warunkach laboratoryjnych, czyli wszystkie kryształy byłyby równoległe, dochodziłoby do pęknięć związanych ze złym projektem. Zgodnie z darwinowską teorią ewolucji dobór naturalny zachowuje tyko te zmiany, które pomagają organizmom przeżyć i wydać potomstwo. Powstaje więc pytanie: czy taka niewielka zmiana orientacji kryształów apatytu w zębach wpływała na przeżycie i wydanie potomstwa?

Znane są przyczyny, które powodują uszkodzenia szkliwa, co umożliwia podważenie argumentu o wątpliwym projekcie zębów. Jednym z powodów uszkodzeń zębów jest niezbilansowana dieta powodująca zakłócenia rozwoju szkliwa, szczególnie w dzieciństwie³⁷. Artykuły przeglądowe potwierdzają, że wczesny brak równowagi żywieniowej rzeczywiście ma największy wpływ na stomatologiczne wady rozwojowe³⁸. Na organogenezie zębów przyszłego zarodka, wzroście szczęki i rozwoju twarzoczaszki odbija się niedobór witamin i składników mineralnych występujący u matki w fazie przed poczęciem, a niewystarczająca podaż białka może prowadzić do hipoplazji, czyli niedorozwoju szkliwa³⁹. Kluczowa dla zachowania zdrowia jamy ustnej jest również dieta w późniejszym wieku. Zwiększone spożycie słodzonych napojów gazowanych wiąże się ze wzrostem erozyjnych uszkodzeń szkliwa⁴⁰. Wzmożona erozja zębów jest także spowodowana dużą ilością cukrów obecnych w pokarmie, które są pożywieniem dla bakterii wytwarzających kwasy niszczące szkliwo⁴¹. Temat diety jest również poruszany w dyskusji nad wątpliwym projektem trzecich zębów trzonowych, zwanych zębami mądrości, które wciąż zajmują miejsce w tylnej części szczęki, pomimo że obecnie nie spełniają funkcji przeżuwania twardych pokarmów takich jak surowe mięso⁴². Według ewolucjonistów zęby mądrości nie mogły powstać w wyniku celowego projektu, ponieważ są one zwyczajnie niepotrzebne. Pogląd o celowym projekcie zębów trzonowych próbował obalić Peter Ugnar, według którego ewolucja stanowi lepsze wyjaśnienie zmian w budowie szczęki niż współczesny sposób odżywiania człowieka. Jego zdaniem: „Zgodnie z teorią ewolucji nasze wady uzębienia są konsekwencjami zmian ekologicznych”⁴³. Jednakże Brian Thomas w tekście Do Our Wisdom Teeth Show Poor Design? [Czy nasze zęby mądrości świadczą o złym projekcie?] podważył takie stwierdzenie: „Jaką rolę mogła odegrać ewolucja w tym procesie, jeśli rzeczywiście zaszła tu tylko zmiana ekologiczna? Ponieważ zmiana ekologiczna wyjaśnia wszystko, ewolucja nie ma już żadnej roli do odegrania”⁴⁴.

Zwolennicy teorii inteligentnego projektu twierdzą, że wyjaśnienia oparte na badaniach naukowych lepiej tłumaczą problemy związane z tą grupą zębów. Dawniej ludzie odżywiali się twardą, surową żywnością, która w przeciwieństwie do powszechnego obecnie przetworzonego i miękkiego pokarmu stymulowała rozwój szczęki, zapewniając odpowiednią ilość miejsca dla wyżynających się zębów mądrości⁴⁵. Zmiana pierwotnego projektu trzecich zębów trzonowych nie jest wynikiem ewolucji. W tym przypadku kluczowe są współczesne modyfikacje dietetyczne i przetworzona żywność. Dieta oparta na miękkich i słodkich pokarmach powoduje psucie się zębów oraz powstawanie zmniejszonych szczęk⁴⁶.

W literaturze podmiotu zwrócono również uwagę na choroby, takie jak anoreksja i bulimia, które w konsekwencji prowadzą do uszkodzeń struktur zębów⁴⁷. Erozyjna utrata szkliwa głównie na podniebiennej powierzchni zębów u pacjentów z zaburzeniami odżywiania została zdefiniowana jako perimolisis już w 1939 roku przez Jeana  Holsta i Finna Langego⁴⁸. Według badań klinicznych 69,7% z 66 pacjentów z zaburzeniami odżywiania miało nadżerki zębów w postaci zmian szkliwa lub zmian szkliwa i zębiny⁴⁹. Znaczącą rolę w powstawaniu problemów z uzębieniem odgrywają również szkodliwe nawyki obniżające jakość szkliwa, takie jak palenie i żucie tytoniu, picie alkoholu, gryzienie zbyt twardych pokarmów, które powodują złamania szkliwa, oraz nawykowe zaciskanie zębów i zgrzytanie nimi, jak również wady zgryzu i braki zębowe wywołujące niekorzystne obciążenia w trakcie żucia⁵⁰. Jako czynnik odpowiedzialny za zły stan jamy ustnej wskazuje się bruksizm⁵¹. Rzeczywiście, to zaburzenie powoduje ścieranie zębów oraz pękanie szkliwa. Bruksizm nie jest spowodowany wadliwą strukturą zębów, lecz często wiąże się z niewłaściwym stylem życia człowieka. Jako przyczyny bruksizmu u osób dorosłych można wymienić stres, palenie tytoniu, alkoholizm, picie kawy, bezsenność czy niepokój⁵².

Do artykułu The ”Poor Tooth Design” Claim Refuted [Twierdzenie o złym projekcie zębów obalone] odniósł się lekarz stomatolog Stan Mitchell, wskazując, że oprócz wymienionych powodów uszkodzeń zębów istnieje jeszcze jedno bardziej powszechne i przekonujące wyjaśnienie powstawania problemów z uzębieniem⁵³. Stwierdził, że odbudowane zęby z wypełnieniami lub za pomocą koron protetycznych są w rzeczywistości słabsze od zębów naturalnych. Autor podkreślił, że obecnie najczęstszym powodem uszkodzenia szkliwa jest zużycie okluzyjno-mięśniowe. Stan zębów zależy od właściwej relacji pomiędzy mięśniami żuchwy a stawem skroniowo-żuchwowym. W przypadku niewłaściwej relacji pomiędzy tymi strukturami – powstają zaburzenia okluzyjne, zwane chorobą okluzyjną, które mogą prowadzić do uszkodzeń szkliwa. Stan Mitchell wskazał, że większość jego praktyki stomatologicznej stanowi leczenie skutków wspomnianej choroby, w której mięśnie żuchwy naciskają na zęby ze znaczną siłą i powodują ich zniszczenie⁵⁴.

W literaturze podmiotu pokazuje się, że to nie struktura zębów jest odpowiedzialna za ich uszkodzenia, ponieważ nawet gdyby była jeszcze trwalsza, istnieją zaburzenia czynności żucia układu stomatognatycznego, które niezaprzeczalnie niosą niszczące dla szkliwa skutki. Zęby człowieka wzajemnie chronią się przed nadmiernym zużyciem, jednak gdy występują wady zgryzu, nieprawidłowości w ustawieniu zębów, przeciążenia zgryzowe lub liczne odbudowy, wtedy zęby znajdują się – jak wskazał Stan Mitchell – w „konflikcie” z pracą zdrowych mięśni, co zawsze prowadzi do  uszkodzenia zębów. Co więcej, wpływ na relację mięśni żuchwy i zębów mają dodatkowo inne czynniki. Z tych najbardziej znanych wyróżnia się wielkość i objętość dróg oddechowych w stosunku do wzrostu szczęki i prawidłowego oddychania przez nos, co bezpośrednio wpływa nie tylko na higienę zębów, ale również na działanie mięśni żuchwy⁵⁵.

Ostatnim wyjaśnieniem częstych uszkodzeń zębów są mutacje powodujące choroby genetyczne, które zwiększają łamliwość zębów⁵⁶. Oprócz choroby wrodzonego niedorozwoju zębiny, istnieje wiele innych chorób wpływających na stan jamy ustnej. Jedną nich jest zespół Sjögrena, który wpływa na zmianę struktury gruczołów ślinowych oraz przepływ i skład śliny wraz z wiekiem⁵⁷. Zmniejszony przepływ śliny i obniżone pH związane ze zmniejszoną zdolnością buforową śliny powodują próchnicę i infekcje z powodu kwaśnej demineralizacji struktury zębów oraz podrażnienia powierzchni błony śluzowej jamy ustnej⁵⁸.

Ewolucjoniści twierdzą, że struktura zębów jest zbyt niedoskonała, aby inteligentny projekt stanowił wyjaśnienie jej powstania. Najnowsze badania nie pozostawiają jednak wątpliwości, że struktura ludzkiego szkliwa posiada niemalże mistrzowską budowę i jest doskonale dopasowana do warunków w jamie ustnej człowieka. Współcześnie wyjaśnienia odwołujące się do stylu życia człowieka, jego diety, zwłaszcza we wczesnych etapach życia, szkodliwych nawyków czy chorób najtrafniej tłumaczą powstające coraz częściej uszkodzenia zębów. Na podstawie obecnych badań strukturę szkliwa należy uznać za wynik projektu.

Julia Dziergacz

Stypendystka IV edycji konkursu stypendialnego Fundacji En Arche

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 7.6.2023

Literatura: