Scienty

На протяжении более двух миллионов лет предки человека и другие гоминиды сталкивались с воздействием токсичного свинца. Эта продолжительная борьба с отравлением, возможно, оказала влияние на развитие мозга и предоставила современному человеку преимущество над его истребленными сородичами.

Фото: img.freepik.com

Существует распространенное мнение, что отравление свинцом – это современная проблема, обусловленная промышленными выбросами, использованием старых красок и водопроводных труб. Свинец является сильным нейротоксином, и безопасной дозы его не существует. Даже незначительные количества оказывают негативное влияние на работу мозга, приводя к ухудшению памяти, способности к обучению и изменениям в поведении, особенно у детей. В связи с этим, отказ от использования свинца в бензине и других товарах стал одной из приоритетных задач в области здравоохранения во всем мире.

Первоначальное убеждение о природной защищенности человека от данного металла оказалось ошибочным. Недавнее исследование, проведенное международной группой ученых, указывает на то, что непрерывная адаптация к токсичным условиям окружающей среды, скорее всего, являлась одним из ключевых факторов естественного отбора. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

На начальном этапе исследования ученые рассмотрели окаменелые зубы древних человекообразных обезьян и предков человека. Анализу подверглись 51 образец, относящийся к девяти видам, среди которых были австралопитеки, неандертальцы и ранние Homo sapiens. Некоторые из обнаруженных артефактов датируются почти двумя миллионами лет.

Используя высокоточные лазеры, ученые проводили сканирование зубов, слой за слоем, аналогично анализу годовых колец дерева. Каждый слой эмали и дентина содержал информацию о химическом составе веществ, которые попадали в организм в течение жизни.

В 73% исследованных образцов были выявлены отчетливые химические признаки, напоминающие «свинцовые полосы». Это подтвердило, что поступление металла в организм не было единичным и случайным явлением, а происходило повторно. Причиной загрязнения свинцом являлись природные факторы, такие как вулканическая пыль, почва, насыщенная минералами, и грунтовые воды, фильтрующиеся через свинцовые горные породы в пещерах.

Для выяснения того, каким образом данное древнее воздействие могло повлиять на формирование мозга, исследователи провели лабораторные эксперименты. В ходе работы они использовали органоиды мозга – миниатюрные структуры, полученные из стволовых клеток и воспроизводящие организацию человеческого мозга на ранних этапах его развития.

Исследователи сформировали два типа органоидов. В один из них интегрировали современный человеческий ген NOVA1, а в другой — его древнюю форму, характерную для неандертальцев и денисовцев. Данный ген играет важнейшую роль в формировании нервной системы на ранних этапах и регулирует ответ клеток мозга на воздействие вредных веществ.

После обработки небольшими, реалистичными дозами свинца обе группы органоидов продемонстрировали существенно различающиеся результаты. Модели с архаичной версией гена NOVA1 показали выраженные признаки стрессового состояния. Процесс формирования нейронных связей в них был нарушен, а функционирование гена FOXP2, который связан с развитием речи и языка, оказалось дезорганизованным. В отличие от этого, органоиды с современной версией гена проявили значительно большую устойчивость к воздействию токсина.

Влияние окружающей среды и возникающие в ней химические факторы стимулировали адаптацию популяций. Особи, обладающие генетическими особенностями, облегчающими сопротивление негативным воздействиям, имели больше шансов на выживание и передавали эти характеристики следующим поколениям.

Длительное воздействие свинца, возможно, сыграло роль в эволюции, оказывая влияние на отбор генов, повышающих устойчивость мозга к стрессовым факторам. Этот механизм, скорее всего, повлиял на развитие нейронных связей, определяющих когнитивные способности, социальное взаимодействие и даже зачатки речи.