Эволюция мозга древних людей могла быть связана с воздействием свинца

Новости МирТесен

На протяжении более двух миллионов лет предки людей и другие гоминиды сталкивались с воздействием токсичного свинца. Эта постоянная борьба с отравлением, возможно, оказала влияние на развитие мозга и предоставила современному человеку преимущество по сравнению с его вымершими сородичами.

Существует распространенное мнение, что отравление свинцом – это современная проблема, обусловленная промышленным загрязнением, использованием старых красок и водопроводных труб. Свинец является сильным нейротоксином, и безопасной дозы его воздействия не существует. Даже незначительные концентрации оказывают негативное влияние на работу мозга, приводя к ухудшению памяти, снижению способности к обучению и изменению поведения, особенно у детей. В связи с этим, исключение свинца из бензина и других товаров стало приоритетной задачей для системы здравоохранения во всем мире.

Первоначальное убеждение о том, что организм человека обладает естественной защитой от данного металла, оказалось ошибочным. Недавнее исследование, проведенное международной группой ученых, указывает на то, что непрерывная адаптация к токсичным условиям окружающей среды, возможно, являлась одним из ключевых факторов, определявших процесс естественного отбора. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

На начальном этапе исследования ученые рассмотрели окаменелые зубы древних приматов и ранних людей. Анализ охватил 51 образец, относящийся к девяти видам, среди которых были австралопитеки, неандертальцы и другие Homo sapiens. Некоторые из обнаруженных артефактов были датированы возрастом почти в два миллиона лет.

Используя высокоточные лазеры, ученые проводили сканирование зубов, слой за слоем, аналогично изучению годовых колец дерева. Каждый слой эмали и дентина отражал химический состав веществ, которые попадали в организм в конкретный период жизни.

В 73% исследованных образцов были выявлены явные химические признаки, которые можно описать как «свинцовые полосы». Это подтвердило, что поступление металла в организм не было единичным и спорадическим, а имело место неоднократно. Свинец поступал из природных источников: вулканической пыли, почвы с высоким содержанием минералов и грунтовых вод, проходящих через свинцовые горные породы в пещерах.

Для выяснения того, каким образом это древнее воздействие могло повлиять на формирование мозга, исследователи провели лабораторные эксперименты. В качестве модели они использовали органоиды мозга – миниатюрные структуры, созданные из стволовых клеток и воспроизводящие организацию человеческого мозга в процессе его раннего развития.

Исследователи сформировали две группы органоидов. В одной группе была интегрирована современная версия гена NOVA1, характерная для человека, а во второй – его древняя форма, присутствовавшая у неандертальцев и денисовцев. Данный ген имеет важное значение для формирования нервной системы на ранних этапах развития и регулирует ответ мозга на воздействие вредных веществ.

Оба типа органоидов были подвергнуты воздействию умеренных, соответствующих реальным условиям, доз свинца. Результаты оказались существенно различающимися. В органоидах, содержащих древнюю версию гена NOVA1, проявились выраженные признаки повреждения. Процесс формирования нейронных связей в них был нарушен, а функционирование гена FOXP2, играющего важную роль в развитии речи и языка, — дезорганизовано. Напротив, органоиды с современной версией этого гена продемонстрировали значительно большую устойчивость к токсическому воздействию.

Влияние окружающей среды и возникающие в ней химические факторы стимулировали адаптацию популяций. Организмы, обладающие генетическими особенностями, позволяющими им справляться с воздействием, имели больше шансов на выживание и передачу этих характеристик своим потомкам.

Длительное воздействие свинца, возможно, являлось одним из неочевидных факторов эволюции, направляющих отбор генов, повышающих устойчивость мозга к стрессу. Этот механизм, скорее всего, оказал влияние на развитие нейронных связей, контролирующих когнитивные функции, социальное взаимодействие и даже зачатки речи.