Справиться с влиянием свинца на мозг древним людям помог новый вариант гена, влияющего на развитие нервных клеток.

На протяжении двух миллионов лет человекообразные предки людей и сами Homo жили с повышенным уровнем свинца в окружающей среде. Этот уровень был не всё время одинаков, но периодически свинца вокруг становилось столько, что оставался след в зубах, где его и обнаружили сейчас сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего, Университета штата Аризона и других научных центров США, Китая, Австралии, Бразилии и Великобритании. 

(Иллюстрация: Kandinsky)

У них в руках было полсотни ископаемых зубов, которые принадлежали самым разным высшим приматам, от австралопитеков и парантропов до неандертальцев и Homo sapiens. Небольшой участок зуба испаряли лазером, и образовавшийся молекулярный «пар» исследовали с помощью масс-спектрометрии, которая позволяет определить химический состав образца. В статье в Science Advances говорится, что в зубной эмали и дентине обнаружились повторяющиеся участки со свинцом, которые появлялись в раннем возрасте, когда зубы ещё росли.

Разница во времени между самыми старыми и самыми новыми зубами, как было сказано, составляла около 2 млн лет; и на протяжении всего этого времени разнообразным высшим приматам приходилось иметь дело со свинцом. Никакой промышленности, которая могла бы устроить свинцовое загрязнение, в те времена не было и в помине, так что остаётся предполагать естественные источники: свинцовые руды могла размыть река, минералы со свинцом могли выбросить вулканы и т. д. При этом свинец токсичен, особенно для нервной системы.

 Когда предшественники нервных клеток сталкиваются со свинцом, в них активируется ген NOVA1, который влияет на деление клеток, на дифференциацию взрослых нейронов, на формирование аксонов. В то же время известно, что NOVA1 влияет на активность генов, от которых зависят вокально-речевые способности. В свою очередь, в палеогенетических исследованиях несколько лет назад удалось выяснить, что ген NOVA1 современных людей отличается от такого же гена неандертальцев и вообще других приматов. Так, оба варианта проверяли на мозговых органоидах, крохотных моделях мозга, которые получены из стволовых клеток и которые имитируют самые ранние этапы его формирования. С древним NOVA1 мозговой органоид развивался, как если бы его целью был мозг нечеловекообразных обезьян, нежели современных людей.

Сейчас исследователи повторили эксперименты с органоидами и двумя вариантами NOVA1, но только теперь на эти органоиды действовали свинцом. Органоид с древним NOVA1 свинец переносил хуже, что было видно по нарушенной активности одного из главных вокально-речевых генов FOXP2. Соответственно, органоид с тем NOVA1, который есть у современных людей, в присутствии свинца чувствовал себя лучше, и вокально-речевой FOXP2 работал в нём тоже лучше. Можно предположить, что человеческий мозг стал тем, чем он стал, в том числе благодаря «антисвинцовому» варианту гена NOVA1. 

Свинец, постоянно присутствующий вокруг, ограничивал развитие мозга в целом и речевых зон в частности – а без развитой речи было бы очень непросто перейти к сложной социальной жизни. В какой-то момент наряду с прежним вариантом NOVA1 в популяциях человеческих предков появился новый вариант, который ослабил влияние свинца, и те, у кого в геноме был такой вариант, получили преимущество в естественном отборе. Дело не столько в том, что свинец подстегнул развитие мозга, сколько в том, что ген, который помог ослабить влияние свинца, оказался в принципе полезен для нервной системы. Тут, конечно, необходимо сделать оговорку, что не стоит эволюцию человеческого мозга относить на счёт одного-единственного гена: мозг – штука сложная, и одним геном там было не обойтись.