학문
왜 인간의 치아는 한 번 나면 다시 자라지 않을까요?
안녕하세요. 왜 인간의 치아는 한 번 나면 다시 자라지 않을까요? 상어는 평생동안 이빨이 계속 자라난다고 하던데 사람은 그렇지 않습니다. 줄기세포의 활성과 발달 과정에는 어떤 차이가 있는 것인지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
인간의 치아가 재생되지 않는 이유는 발달 프로그램의 종료와 진화적 선택의 결과라고 볼 수 있습니다. 인간의 치아 발달 과정을 보면, 치아는 태아기와 유아기, 소아기에만 활성화되는 치배라는 구조에서 형성되는데요 이 과정에서는 상피 유래 세포와 신경능선에서 유래한 중간엽 세포가 상호작용하면서, 법랑질을 만드는 법랑모세포, 상아질을 만드는 상아모세포가 분화됩니다. 중요한 점은, 법랑모세포는 치아가 맹출한 직후 완전히 소실되는 세포라는 사실입니다. 즉, 성인이 된 이후에는 법랑질을 새로 만들 수 있는 세포 자체가 존재하지 않으며 이로 인해 치아가 마모되거나 손상되더라도 재생이 불가능해집니다. 하지만 상어와 같은 연골어류에서는 치아가 개별 장기가 아니라 교체 가능한 구조물에 가까운데요 이들은 턱 안쪽에 치아 줄기세포 니치를 평생 유지하며, 여기서 지속적으로 새로운 치아가 만들어져 앞쪽으로 이동하면서 낡은 치아를 밀어내는 방식으로 교체됩니다. 즉, 상어는 성체가 된 이후에도 치아 발생 프로그램이 꺼지지 않고 계속 작동하는데요 이는 줄기세포의 유무 차이라기보다는, 줄기세포를 유지, 억제, 활성화하는 발생 유전자 네트워크의 차이라고 볼 수 있습니다. 그렇다면 인간이 치아가 계속 자라나는 능력을 잃게 된 이유는 치아가 계속 교체된다면 교합 안정성이 무너지고, 턱뼈 구조와 신경 배치에도 큰 부담이 될 수 있기 때문입니다. 따라서 진화 과정에서 인간을 포함한 대부분의 포유류는 정밀하지만 교체되지 않는 치아를 선택했고, 그 결과 치아 줄기세포 니치가 성체 단계에서 비활성화되도록 발달 프로그램이 고정되었다고 볼 수 있습니다. 감사합니다.
채택된 답변인간과 상어의 치아 재생 능력 차이는 치판이라는 조직 내 줄기세포의 활성 유지 여부에 의한 것입니다.
상어는 치판 줄기세포가 평생 활성화되어있어 끊임없이 새 이빨을 만들어냅니다. 반면 인간은 영구치가 형성된 후 치판이 퇴화하여 사라지기 때문에, 세 번째 치아를 만들 줄기세포의 환경 자체가 없어집니다.
즉, 상어는 단순한 형태의 이빨을 자주 교체하는 전략을 선택했지만, 인간은 위아래 치아가 정교하게 맞물려야 하는 저작 효율을 위해 턱뼈에 단단히 고정된 두 세트의 치아만 갖도록 진화한 것입니다.
인간은 태아기 때 정해진 치배의 수만큼만 치아를 형성하도록 진화했기 때문에 영구치가 손상되거나 소실되면 이를 대체할 새로운 치아가 재생되지 않습니다. 인간의 구강 환경에는 치아를 지속적으로 생성하는 줄기세포의 활성 기전이 존재하지 않으며 치아 발달을 유도하는 상피와 중간엽 사이의 상호작용이 영구치 맹출 이후 완전히 정지됩니다. 반면 상어는 턱 안쪽에 치아를 끊임없이 만들어내는 치판 줄기세포가 활성화되어 있어 소모된 치아를 즉각 대체할 수 있는 구조를 갖추고 있습니다. 포유류인 인간은 평생 동안 사용할 수 있는 견고한 치아를 소수 만드는 전략을 택했으므로 줄기세포를 통한 재생 능력이 퇴화한 것으로 분석됩니다.