Воздействие свинца могло повлиять на эволюцию человека

Международное исследование, опубликованное в журнале Science Advances, кардинально меняет устоявшееся представление о том, что массовое воздействие токсичного свинца на человечество является исключительно постиндустриальным феноменом. Работа международной команды ученых под руководством специалистов из Университета Южного Креста (Австралия), Медицинской школы Икана при госпитале Маунт-Синай и Калифорнийского университета в Сан-Диего доказывает, что воздействие этого опасного металла сопровождало наших предков на протяжении более двух миллионов лет. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на эволюцию мозга, поведенческих паттернов и даже возникновение языка у гоминидов, а также предлагает интригующую гипотезу о том, почему современные люди могли получить эволюционное преимущество перед неандертальцами.

До недавнего времени научное сообщество связывало отравление свинцом в основном с деятельностью человека в Новое время, такой как добыча полезных ископаемых, плавка металлов, использование этилированного бензина и свинцовых красок. Однако тщательный анализ 51 окаменелого зуба, принадлежавшего различным видам гоминидов и человекообразных обезьян, включая австралопитеков, парантропов, ранних Homo, неандертальцев и Homo sapiens, выявил иную картину.

С помощью высокоточных методов лазерной абляционной геохимии исследователи обнаружили в зубной эмали и дентине четкие химические следы, так называемые «свинцовые полосы». Эти полосы формируются в детстве, ежегодно, по мере роста зубных тканей, и служат надежным архивом воздействия внешней среды. Источниками свинца в древности могли быть загрязненная вода и почва, вулканическая активность, а также внутренние резервы организма — металл, накопленный в костях, который высвобождался в кровоток в периоды стресса или болезни.

Как отметил профессор Рено Жоаннес-Бойо, руководитель исследовательской группы GARG, эти данные свидетельствуют о том, что воздействие свинца было неотъемлемой частью эволюционного ландшафта человечества. Это означает, что мозг наших предков развивался под постоянным давлением мощного нейротоксина, что, вероятно, оказывало долгосрочное влияние на формирование их когнитивных способностей и социального поведения.

Особый интерес представляет вторая часть исследования, в которой ученые перешли от палеонтологических свидетельств к экспериментальной биологии. Чтобы понять потенциальные последствия этого древнего воздействия, команда использовала передовую технологию мозговых органоидов — миниатюрных трехмерных моделей мозга, выращенных из стволовых клеток в лаборатории. Фокусом исследования стал ген NOVA1, играющий ключевую роль в нейроразвитии и, как известно, реагирующий на воздействие свинца. Ученые сравнили реакцию на свинец двух версий этого гена: современной человеческой и архаичной, которая была характерна для неандертальцев и других вымерших гоминидов.

Результаты оказались поразительными. При воздействии свинца органоиды с архаичным вариантом гена NOVA1 демонстрировали значительные нарушения в активности другого критически важного гена — FOXP2. Этот ген часто называют «геном речи и языка», поскольку он критически важен для развития соответствующих областей в коре головного мозга и таламусе. При этом в органоидах с современным человеческим вариантом NOVA1 негативный эффект свинца на FOXP2 был выражен значительно слабее. Это открытие позволяет предположить, что современная версия гена NOVA1 могла возникнуть и закрепиться в популяции как эволюционная адаптация, обеспечивающая повышенную устойчивость к нейротоксическому воздействию свинца.

Профессор Алиссон Муотри из Калифорнийского университета в Сан-Диего пояснил, что данное исследование представляет собой яркий пример того, как давление окружающей среды, в данном случае токсичность свинца, могло направлять генетические изменения. Эти изменения, улучшившие выживаемость и усовершенствовавшие способность к коммуникации, в конечном счете могли дать современным людям конкурентное преимущество над неандертальцами, чей мозг, согласно модели, был более уязвим к свинцу. Дополнительный генетический и протеомный анализ подтвердил, что свинец нарушал в архаичных органоидах целые каскады молекулярных путей, отвечающих за нейроразвитие, социальное поведение и коммуникацию.

Таким образом, исследование предлагает новую парадигму для понимания человеческой эволюции. Оно демонстрирует тесную и долговременную взаимосвязь между токсинами окружающей среды и биологией человека. Как отметил профессор Маниш Арора, наблюдение о том, что токсическое воздействие могло послужить движущей силой для положительных эволюционных изменений, открывает новые горизонты для экологической медицины, позволяя изучать эволюционные корни многих современных заболеваний, связанных с воздействием окружающей среды. Наконец, эта работа служит серьезным предупреждением: хотя сегодня источники свинца иные, наша уязвимость к нему является глубоким эволюционным наследием, и глобальная проблема отравления свинцом, особенно опасная для развивающегося мозга детей, требует постоянного внимания.