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这两颗能咬断光纤的门牙,为什么偏偏是橙色?

媒体:动物行星  作者:苏澄宇   专业号:河狸 2026-08-19 17:13:25

2021年4月,加拿大不列颠哥伦比亚省的小镇坦布勒里奇突然断网。

运营商沿着线路排查,最后发现光纤断了。犯案的正是河狸。

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它们沿着溪边挖到地下约90厘米深处,先咬穿保护光缆的粗导管,再把里面的光纤咬坏了好几处。

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事故现场照,CBS 使用的现场照片能直接看到维修人员挖开的泥沟和通信线,比普通河狸啃树图强很多。

大约900名互联网用户和60名电视用户受到影响。

咬的原因大抵是为了磨牙。

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河狸门牙会终生生长,也会在啃木头时不断磨损。

2023年的一项研究发现,它保持锋利并不只是因为“外硬内软”。门牙内外两种牙釉质硬度其实差不多,但内层磨损速度大约是外层的2.5倍。

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不同的微观结构控制裂纹扩展,于是牙齿一边被磨掉,一边把刃口重新磨出来。

不过光看它的牙齿,最显眼的倒不是它多锋利,而是它的颜色。

河狸的门牙为什么是橙褐色的?

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过去最常见的答案很简单:因为牙齿里有铁。

确实,河狸和不少啮齿动物的门牙外层富含铁。铁富集的位置又正好和橙褐色区域挨在一起,于是这种牙釉质长期甚至就被叫作有色牙釉质(pigmented enamel)。

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好了,它的门牙有铁,然后颜色跟锈铁差不多一个色,那把两件事连起来实在太自然了。

但2024年,一项发表在ACS Nano的研究把这两件事拆开了。

研究人员把多种啮齿动物的门牙一路看到纳米甚至接近原子尺度。结果发现,铁确实大量存在于牙釉质外层,不过它不是均匀混进去的。

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a:Fe-rich enamel 的致密 TEM 图;b:HA 晶体之间更亮的 ferrihydrite-like pockets;c:近原子尺度;d–e:Fe 与 Ca 的元素分布图;f:确认 Fe³⁺ 化学状态。

牙釉质主要由细长的羟基磷灰石晶体组成。在富铁区域,这些晶体之间极细小的空隙,被类似水合氧化铁 (ferrihydrite) 的物质填了进去,形成一个个纳米级“小口袋”。

这些富铁结构加起来还不到牙釉质体积的2%,作用却很明显:它们让这层牙釉质更耐酸。

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这是河狸门牙本身的 FIB-SEM 三维重建,看着遍布其中,实际只占富铁牙釉质约1.67%的体积。

所以门牙有铁是真的,也确实有用。只是它似乎没负责上色。

最明显的证据来自松鼠。

松鼠的上门牙也是黄黄的,假如“铁越多,颜色越深”,那么上下门牙的铁含量应该明显不同。

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同一只松鼠,深色上门牙的最表层约为浅色下门牙的7倍厚;但两者表层 Fe/Ca/P 的平均组成几乎没有明显差异。

可研究人员发现,深色上门牙的表面层大约厚了7倍,但其中 Fe、Ca、P 的平均比例几乎没变。

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也就是说,颜色明显变深时,增加的主要是这层材料本身的厚度,而不是其中铁的比例。

这就很难再用“铁越多,所以越橙”来解释了。

研究人员又拿河狸门牙做了一个更直接的实验。

他们把最外面的橙褐色表层磨掉。结果,那一块牙变白了。

可显微镜下一看,下面的富铁牙釉质还在。这下事情就很清楚了:

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g:研究人员人为磨掉河狸鼠牙齿一部分表面,产生白色区域;侧视可以看到,这些位置向内部传播的橙色明显减弱。h:虽然表面已经变得像普通白色牙釉质,下面仍然是 Fe-rich enamel

真正主导橙褐色的,并不是下面那层富铁牙釉质,而是牙齿最表面薄薄的一层材料。

研究者把它叫作 surface layer,简称 SL(下图)。

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SL 位于 Fe-EN 最外面

它是牙齿形成后留下来的混合物,里面既有 Fe、Ca、P 等无机成分,也有一些残余的有机基质。其中真正负责上色的成分,还没找到。不过研究人员已经有了一个嫌疑人:芳香族氨基酸。

2018年,一项实验人工合成了牙齿的主要矿物羟基磷灰石,再往里面分别加入不同的氨基酸。大多数氨基酸加进去没什么特别。

但加入芳香族氨基酸后,材料开始出现明显的颜色和荧光,而且加入得越多,颜色越深。

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不加酪氨酸的 HA 基本是白色;加入酪氨酸后变成黄色;酪氨酸越多,颜色越深。

于是到了2024年,这类残留在有机基质里的芳香族氨基酸,也被列进了啮齿动物门牙颜色来源的候选名单。

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现在能确定的是,铁主要藏在牙釉质晶体之间,帮牙齿抵抗酸侵蚀;真正强烈的橙褐色,则主要来自最外面的那层表面材料。

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至于这层里面到底是哪种分子负责上色,还不确定。

所以那个流传了很久的答案,现在得稍微改一下:河狸的牙里确实有铁。但它们之所以这么橙,事情没这么简单。

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