Свинец уже более двух миллионов лет представляет опасность для человека. Сегодня его воздействие напрямую связано с постиндустриальным миром. Однако новые данные указывают на то, что проблема отравления этим элементом не нова.
Благодаря междисциплинарному подходу к геоархеологическому анализу установлено, что Homo sapiens и наши предки-гоминиды боролись со свинцом более двух миллионов лет. Согласно исследованию, опубликованному 15 октября в журнале Science Advances, влияние свинца настолько сильно, что могло повлиять на эволюцию человеческого мозга, поведения и даже языка. Более того, наша способность противостоять некоторым негативным воздействиям металла может частично объяснить, почему мы пережили наших двоюродных братьев — неандертальцев.
Современное состояние свинца
Воздействие свинца остаётся проблемой общественного здравоохранения во всём мире, даже после десятилетий усилий по его устранению. По данным Института показателей и оценки здоровья, в 2021 году этот токсичный металл стал причиной более 1,5 миллиона смертей в мире. Он также продолжает негативно влиять на физическое и неврологическое развитие детей, часто приводя к снижению результатов тестов, поведенческим проблемам, нарушениям слуха и анемии.
Несмотря на это, свинец до сих пор используется для производства автомобильных аккумуляторов, керамики, косметики и других повседневных предметов. Тем временем даже питьевая вода может быть загрязнена из-за вымывания свинца в системы водоснабжения через устаревшие водопроводные системы.
Зубы рассказывают другую историю
Эксперты долгое время считали, что воздействие свинца — это современный кризис, почти полностью связанный с промышленными проектами, включая выплавку, добычу полезных ископаемых и длительное использование этилированного бензина. Хотя это отчасти верно, международная группа археологов, генетиков и химиков уверена, что гоминиды подвергались воздействию металла в разные периоды времени на протяжении миллионов лет.
Доказательства получены на основе анализа 51 ископаемого зуба Homo sapiens, неандертальцев, а также человекообразных обезьян, таких как австралопитек африканский и парантроп робустус. После анализа зубов с помощью метода, известного как высокоточная лазерная абляция геохимии, исследователи обнаружили чёткие «свинцовые полосы», образовавшиеся внутри зубов по мере роста дентина и эмали у каждого образца в детстве.
«Наши данные показывают, что воздействие свинца было не просто продуктом промышленной революции — оно было частью нашего эволюционного ландшафта», — заявил Реноан Жоаннес-Буа, руководитель исследовательской группы геоархеологии и археометрии (GARG) в Университете Южного Креста в Австралии.
Вместо свинцовой краски или бензина, воздействие свинца миллионы лет назад происходило из-за загрязнения почвы и воды, иногда усугубляемого вулканической активностью. Металл даже иногда высвобождается из собственных запасов костей организма во время болезни или стресса.
«Это означает, что мозг наших предков развивался под воздействием мощного токсичного металла, который, возможно, формировал их социальное поведение и когнитивные способности на протяжении тысячелетий», — добавил Жоаннес-Буа.
Органоиды мозга и NOVA1
Чтобы проверить, как воздействие свинца могло повлиять на эволюционное когнитивное развитие, Жоаннес-Буа и его коллеги обратились к экспертам по органоидам мозга. Сформированные путём направления роста стволовых клеток в лаборатории, органоиды мозга функционируют как миниатюрные модели разума, которые учёные могут использовать в качестве прокси для изучения человеческого мозга.
В этом случае исследователи вырастили органоиды, чтобы проверить влияние свинца на два варианта гена, связанного с развитием нервной системы, под названием NOVA1. Учёные давно знают, что версия NOVA1 у Homo sapiens отличается от версии у неандертальцев и других вымерших гоминидов, но у них не было объяснения этой особенности.
Одна из возможных причин проявилась вскоре после того, как органоиды мозга подверглись воздействию свинца. В старых примерах NOVA1 металл нарушал работу нейронов в коре и таламусе — двух областях мозга, в значительной степени ответственных за развитие речи и языка. Но это нарушение не было столь серьёзной проблемой у органоидов, демонстрирующих современные человеческие гены NOVA1.
«Наша работа не только переписывает историю воздействия свинца, но и напоминает нам о том, что взаимодействие между нашими генами и окружающей средой формировало наш вид на протяжении миллионов лет и продолжает делать это», — сказал Жоаннес-Буа.
Благодаря более глубокому пониманию генетического пути человечества исследователи могут лучше смягчать негативные последствия воздействия свинца, особенно в период детского развития. По словам педиатра клеточной медицины из Калифорнийского университета в Сан-Диего Алиссона Муотри, результаты исследования указывают на «выдающийся пример» воздействия окружающей среды, движущей эволюцию.
«В этом случае токсичность свинца могла привести к генетическим изменениям, которые улучшили выживаемость и нашу способность общаться с помощью языка», — объяснил соавтор исследования, прежде чем предупредить, что эти самые изменения «теперь также влияют на нашу уязвимость к современному воздействию свинца».