Неандертальцев могло погубить отравление свинцом

Фото из открытых источников

Это одна из самых сложных загадок в истории человечества: почему наш вид, Homo sapiens, продолжает существовать, в то время как близкие родственники, с которыми мы когда-то делили планету, неандертальцы и денисовцы, вымерли десятки тысяч лет назад? Одна из популярных гипотез предполагает, что современные люди были более способны общаться и устанавливать связи друг с другом, что помогало им справляться с климатическими колебаниями и другими экзистенциальными трудностями.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, предполагает, как могло возникнуть это социальное превосходство: наш мозг был лучше защищён от токсического воздействия свинца. Этот сценарий основан на данных, полученных из ископаемых зубов, свидетельствующих о том, что отравление свинцом было широко распространено среди наших предков ещё 2 миллиона лет назад. Полученное в результате повреждение мозга, возможно, создало предел для социальной сложности гоминидов. Согласно этой идее, современные люди выработали защиту от свинца, что позволило им создавать более сложные и устойчивые общества. Подтверждение этой идеи дают эксперименты с мини-мозгами в пробирках — органоидами, сделанными из мозговой ткани, — сконструированными так, чтобы иметь как современные, так и архаичные версии ключевых генов мозга.

«Это смелая гипотеза. Это творческая гипотеза», — говорит Шара Бейли, биологический антрополог из Нью-Йоркского университета, специализирующаяся на древних зубах. «Но у исследования есть масса ограничений». Во-первых, отмечает она, зубы не убедительно свидетельствуют о том, что древние гоминиды подвергались воздействию свинца в раннем детстве, когда это могло бы оказать наибольшее влияние на развитие мозга.

Эта гипотеза впервые пришла в голову Алиссону Муотри, нейробиологу и специалисту по органоидам из Калифорнийского университета в Сан-Диего, когда он посетил лекцию эпидемиолога-эколога Маниша Ароры из Медицинской школы Икана в Маунт-Синай о воздействии свинца на неандертальцев. Позже Арора рассказал Муотри, что у его команды есть неопубликованная работа, показывающая широкое распространение свинца среди древних гоминидов. Свинец присутствует во многих природных средах, и предки человека могли подвергаться воздействию свинца, выпивая воду, протекающую через свинецсодержащие породы, или употребляя в пищу растения, поглощавшие свинец из почвы.

В то время команда Муотри изучала небольшой набор генов, кодирующих белки (всего 61), которые различаются в геномах современного человека и неандертальцев и денисовцев. Его внимание было сосредоточено на одном из них, NOVA1, который помогает управлять развитием нервной системы, включая и выключая сотни других генетических переключателей в мозге.

У современных людей ген NOVA1, по-видимому, способствует усложнению организма за счёт замедления созревания, тогда как у человекообразных обезьян, а также у неандертальцев и денисовцев, этот вариант имеет противоположный эффект, объясняет Муотри. «Ясным примером служит тот факт, что детёныш шимпанзе может перехитрить человеческого младенца, но у взрослых особей всё наоборот». Муотри размышлял о том, как был выбран современный ген NOVA1. После разговора с Аророй он задался вопросом: мог ли свинец сыграть свою роль? В конце концов, у современных людей воздействие этого нейротоксичного элемента в детстве, например, через краску, связано с нарушением эмоциональной регуляции, ослаблением контроля над импульсами и исполнительными функциями.

Муотри объединился с Аророй и десятками других учёных. Сначала они искали признаки воздействия свинца в 51 окаменелом зубе древних человекообразных обезьян, мартышек и гомининов, найденных по всему миру. Свинец был обнаружен в 73% образцов, в том числе у древних предков человека, таких как Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, гигантская вымершая обезьяна Gigantopithecus blacki, древних орангутанов и бабуинов, неандертальцев и ранних современных людей.

Затем Муотри и его коллеги сконструировали органоиды мозга, содержащие либо современную человеческую версию гена NOVA1, либо неандертальский и денисовский варианты. Они подвергли органоиды воздействию «очень малых, реалистичных количеств свинца, с которыми древние люди могли сталкиваться естественным образом», — говорит Муотри.

Они обнаружили, что свинец по-разному нарушал развитие двух типов мини-мозга. В архаичных органоидах он, по-видимому, вызывал дестабилизацию нейронов, экспрессирующих ген FOXP2. Мутации в FOXP2 связаны с несколькими нарушениями коммуникации, что позволяет предположить его ключевую роль в языке. В современных человеческих органоидах эти нейроны остались практически невредимыми. «Это был момент озарения», — говорит Муотри.

По его словам, результаты свидетельствуют о том, что у современных людей естественное воздействие свинца способствовало формированию генетических вариантов, включая NOVA1, которые помогали защищать мозг от токсичности. Это открыло путь для H. sapiens к большей социальной сплочённости и коммуникабельности, а также к тому, чтобы пережить своих архаичных сородичей. «Иногда эволюция превращает трудности в преимущества», — отмечает Муотри.

Бейли не верит. «На данном этапе доказательства меня не убеждают», — говорит она. Во-первых, «мы не знаем [в каком возрасте] эти люди подвергались воздействию свинца», — что крайне важно, поскольку рацион питания детей мог отличаться от рациона взрослых. И, как ни странно, свинец, по-видимому, концентрировался в дентине древних зубов — кальцинированном слое под эмалью, — но не в самой эмали.

Также неясно, действительно ли воздействие свинца на органоиды отражает то, что происходит в мозге, подвергшемся воздействию свинца, добавляет Такаши Намба, нейробиолог из Хельсинкского университета. Тем не менее, работа «безусловно интересна», говорит Намба. «Немногие исследования экспериментально изучали факторы окружающей среды, влияющие на эволюцию человека».