Изненађујућа веза између олова и људске генетске еволуције

Велико међународно истраживање мења дуго уврежено уверење да је изложеност олову пре свега савремени проблем. Нова открића показују да су рани људски преци више пута долазили у контакт са оловом током више од два милиона година, што сугерише да је овај токсични метал могао имати неочекивану улогу у обликовању еволуције хоминидних мозгова, понашања и можда језика.

Студија, објављена у Science Advances, такође нуди нови угао у разматрању зашто су савремени људи на крају надмашили неандерталце. У лабораторији узгајани органоидни мозгови, са неандерталским генетским варијантама, реаговали су јаче на олово него органоиди са људским генетским варијантама, што упућује на то да су неандерталци можда били подложнији неуролошким ефектима олова.

Истраживачи из Геоархеолошке и археометријске истраживачке групе Универзитета Саутерн крос у Аустралији, Одељења за еколошку медицину на Школи медицине у болници Маунт Синај и Медицинског факултета Универзитета Калифорније у Сан Дијегу, комбиновали су хемију фосила, експерименте са органоидима и еволуциону генетику како би открили улогу олова у историји хоминида.

Докази древне изложености олову у фосилизованим зубима

Много година се сматрало да је токсичност олова блиско повезана с људском индустријом – топионицама, рударством и употребом оловног бензина и боја. То се гледиште променило када су истраживачи анализирали 51 фосилни зуб различитих хоминида и великих мајмуна, укључујући Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, рани Homo, неандерталце и Homo sapiens. Зуби су показали јасне хемијске трагове повремене изложености олову који сежу готово два милиона година уназад.

Високопрецизна геохемија ласерске аблације, изведена у GARG лабораторији Универзитета Саутерн крос и у лабораторијама Болнице Синај, открила је јединствене „оловне траке“ у глеђи и дентину.

Ове траке су формиране током детињства и указују на понављајуће периоде уноса олова из окружења (као што су загађена вода, земљиште или вулканска активност) или из олова складиштеног у костима које се ослобађало током стреса или болести.

„Наши подаци показују да изложеност олову није била само производ Индустријске револуције – она је била део нашег еволуционог окружења. То значи да су мозгови наших предака еволуирали под утицајем снажног токсичног метала, који је можда обликовао њихово социјално понашање и когнитивне способности током миленијума“, рекао је професор Рено Жоанес-Бојау, руководилац GARG групе на Универзитету Southern Cross.

Како је олово утицало на рани развој мозга

Да би разумели функционални утицај ове изложености, тим је проучавао људске органоиде – поједностављене, лабораторијски узгојене моделе раног развоја мозга. Тестирали су како олово утиче на две верзије кључног развојног гена познатог као NOVA1, који регулише експресију гена под утицајем олова током неуроразвоја.

Савремена људска верзија NOVA1 разликује се од варијанте која се налази код неандерталаца и других изумрлих хоминида, мада разлог ове еволуционе промене раније није био јасан.

Органоиди који садрже неандерталоидну варијанту NOVA1 показали су велике поремећаје у FOXP2-неуронима у кори великог мозга и таламусу када су били изложени олову. Ове регије мозга су кључне за развој језика и говора. Органоиди са савременом људском варијантном NOVA1 показали су много мање поремећаја.

„Ови резултати указују да је наша варијанта NOVA1 можда пружала заштиту од штетних неуролошких ефеката олова. То је изузетан пример како је притисак из окружења — у овом случају токсичност олова — могао покренути генетске промене које су побољшале преживљавање и нашу способност комуникације језиком, али које данас такође утичу на нашу осетљивост на савремену изложеност олову“, рекао је професор Алиссон Мотри, професор педијатрије и ћелијске и молекуларне медицине на Универзитету у Сан Дијегу.

Генетски увиди у успон савремених људи

Генетички и протеомски подаци из студије показали су да је изложеност олову у органоидима са архаичним генским варијантама пореметила више путева повезаних са неуроразвојем, комуникацијом и социјалним понашањем.

Поремећаји FOXP2 нарочито су значајни због кључне улоге FOXP2 у језику и говору. Резултати сугеришу да је дуготрајни притисак еколошких токсина можда усмерио когнитивне и комуникативне особине савремених људи и неандерталаца у различитим еволуционим правцима.

„Ова студија показује како су наша изложеност из окружења обликовала нашу еволуцију“, рекао је професор Маниш Арора, професор и заменик председника Одељења за еколошку медицину.

„Из перспективе конкуренције између врста, запажање да токсичне изложености могу донети укупну предност у преживљавању представља нову парадигму за еколошку медицину у испитивању еволуционих корена поремећаја повезаних са изложеношћу из окружења“, додаје Арора.