از سم تا قدرت: چگونه قرار گرفتن در معرض سرب به شکل گیری هوش انسان کمک کرد.

این تیم دندان های فسیل شده ۵۱ انسان انسان را که در آفریقا، آسیا و اروپا یافت شده بودند، بررسی کردند. نمونه‌ها شامل انسان‌های مدرن و باستانی، مانند نئاندرتال‌ها، و اجداد اولیه انسان بودند. استرالوپیتکوس آفریقاییو از جمله میمون های بزرگ منقرض شده Gigantopithecus blacki.

ردپایی از سرب در ۷۳ درصد از فسیل‌های مورد بررسی وجود داشت. آلودگی در ۷۱ درصد از نمونه های انسان مدرن و قدیمی مشهود بود. فسیل ها جی. بلکی داده های مربوط به ۱.۸ میلیون سال پیش، بالاترین سطح مواجهه حاد را نشان می دهد.

قبلاً تصور می شد که انسان فقط در تاریخ ثبت شده با قرار گرفتن در معرض جدی سرب مواجه بوده است، به ویژه در دوره رومی که لوله های سربی در سیستم های آب استفاده می شد و بعدها در طول انقلاب صنعتی. آلودگی سرب تنها پس از اواخر قرن بیستم کاهش یافت.

نویسنده آلیسون موتری، دکترای دکترای اطفال و پزشکی سلولی و مولکولی در دانشکده پزشکی کالیفرنیا سن دیگو، معاون مرکز باستان‌شناسی و مدیر مرکز تحقیقاتی سانفورد سان‌فورد، می‌گوید: «وقتی متوجه شدیم که سرب چقدر سمی است، استفاده از سرب را در زندگی روزمره خود متوقف کردیم، اما هیچ‌کس در ماقبل تاریخ سرب را مطالعه نکرده بود.

در کمال تعجب محققان، دندان های افرادی که در اواسط قرن بیستم (دهه ۱۹۴۰ تا ۱۹۷۰) متولد شده بودند، زمانی که قرار گرفتن در معرض بنزین و رنگ سرب معمولی بود، الگوهای سربی مشابه فسیل های انسان باستانی را نشان داد.

دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که انسان‌های باستان و بستگانشان ممکن است در زمان جستجوی آب، مانند رومی‌ها در زمان‌های بعدی، با سرب مواجه شده باشند.

موتری گفت: «یک احتمال این است که آنها به دنبال غارهایی با آب روان بودند. “غارها حاوی سرب هستند، بنابراین همه آنها آلوده هستند. طبق مطالعات مینای دندان، این امر خیلی زود در دوران نوزادی شروع می شود.”

قرار گرفتن در معرض سرب رشد و عملکرد مغز را مختل می کند، هوش و تنظیم هیجانی را مختل می کند.

در مواجهه با این شواهد، موتری و تیمش شروع به این سوال کردند که چگونه انسان های مدرن توانسته اند در چنین شرایط سمی در گذشته تکاملی خود زنده بمانند.

یک تغییر ژنتیکی کوچک

ژنی به نام آنتی ژن شکمی عصبی-انکولوژیک ۱ (NOVA1) نقش مهمی در شکل گیری مغز و رشد سیناپسی دارد. NOVA1 که به عنوان یک تنظیم کننده مهم توسعه عصبی عمل می کند، به تعیین چگونگی واکنش سلول های پیش ساز عصبی به قرار گرفتن در معرض سرب کمک می کند و اختلالات در فعالیت آن با اختلالات عصبی مرتبط است.

تقریباً همه انسان‌های امروزی دارای نسخه‌ای از ژن NOVA1 هستند که تنها یک جفت باز DNA با نسخه موجود در نئاندرتال‌ها متفاوت است. کار قبلی توسط گروه Muotri پیشنهاد می کرد که جایگزین مدرن شود NOVA1 نوع قدیمی‌تر مدل‌های مینیاتوری مغز به نام ارگانوئیدها تغییرات چشمگیری در ساختار و اتصالات مغز ایجاد کرد.

موتری گفت: «همه چیز در مورد ارگانوئیدها یکسان است به جز این نوع ژنتیکی، که به ما اجازه می‌دهد بپرسیم آیا جهش خاص بین ما و نئاندرتال‌ها مزیتی برای ما داشته است یا خیر». نوع باستانی بلوغ مغز را تسریع کرد اما در طول زمان باعث پیچیدگی کمتری شد. اگر همه انسان‌ها در هر گوشه‌ای از جهان این جهش جدید را داشته باشند، باید یک فشار ژنتیکی بسیار قوی برای آن در گونه ما انتخاب شده باشد.»

محققان برای آزمایش اینکه آیا قرار گرفتن در معرض سرب به این تغییر ژنتیکی شکل می‌دهد، ارگانوئیدهای مغزی مدرن و اجدادی را ایجاد کردند. NOVA1 انواع آن آنها را تحت دستکاری و نظارت بر رشد نورون های قشر مغز و تالاموس قرار می دهند.

آنها متوجه شدند که لید تغییر کرده است NOVA1 فعالیت در هر دو نوع ارگانوئید بر ژن های مرتبط با شرایطی مانند اوتیسم و ​​صرع تأثیر می گذارد.

اما فقط باستانی NOVA1 فعالیت نوع تغییر یافته FOXP2یک ژن بسیار مهم برای گفتار و زبان. افراد خاص FOXP2 جهش ها در تشکیل کلمات و جملات پیچیده مشکل دارند.

چنین نورون هایی که در زبان پیچیده دخیل هستند در نسخه قدیمی زبان به مرگ حساس هستند. NOVA1موتری گفت. FOXP2 این ژن بین ما و نئاندرتال ها یکسان است، اما این روش تنظیم ژن است. NOVA1 این احتمالاً به تفاوت‌های زبانی کمک می‌کند.»

مفاهیم تکاملی

یافته ها خرید مدرن را نشان می دهد NOVA1 این نوع ممکن است ما را از اثرات مضر سرب محافظت کرده باشد، که باعث توسعه پیچیده زبان و سازگاری اجتماعی می شود. این ممکن است به انسان مدرن مزیت تکاملی قابل توجهی نسبت به نئاندرتال ها داده باشد، حتی در حضور آلودگی سرب.

موتری معتقد است که این نتایج پیامدهای مهمی برای درک اینکه چگونه عوامل استرس زای محیطی رشد مغز را در طول تکامل انسان شکل دادند، دارند. او تخمین می زند که قرار گرفتن در معرض سرب ممکن است در انقراض نئاندرتال ها در حدود ۴۰۰۰۰ سال پیش نقش داشته باشد.

موتری گفت: “زبان یک مزیت بسیار مهم است، تحول آفرین است، این ابرقدرت ما است.” “از آنجایی که ما زبان داریم، می‌توانیم جامعه را سازماندهی کنیم و ایده‌ها را تبادل کنیم، که به ما امکان می‌دهد جنبش‌های بزرگ را هماهنگ کنیم. هیچ مدرکی وجود ندارد که نئاندرتال‌ها بتوانند این کار را انجام دهند. آنها ممکن است تفکر انتزاعی داشته باشند، اما نمی‌توانستند آن را به یکدیگر ترجمه کنند. و شاید به این دلیل است که آنها هرگز یک سیستم ارتباطی به کارآمدی زبان پیچیده ما نداشتند.”

درک کنید که چگونه NOVA1 واریته های ژنی ممکن است تاثیر بگذارد FOXP2 این بیانیه به روشن شدن رابطه بین آلودگی سرب و رشد مغز کمک می کند و همچنین شرایط عصبی مرتبط با زبان، از جمله آپراکسی گفتار و اوتیسم را روشن می کند، وضعیتی که تولید دقیق صداهای گفتاری را دشوار می کند.

نویسندگان مشترک این مطالعه عبارتند از Janaina Sena de Souza، Sandra M. Sanchez-Sanchez، Jose Oviedo، دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو. ماریان بیلی و متیو تونگ از دانشگاه صلیب جنوبی؛ Renaud Joannes-Boyau، دانشگاه صلیب جنوبی و دانشگاه ژوهانسبورگ. جاستین دبلیو آدامز، دانشگاه ژوهانسبورگ و دانشگاه موناش. کریستین آستین، مانیش آرورا، دانشکده پزشکی ایکان در کوه سینا، کیرا وستاوی، دانشگاه مک کواری. ایان موفات، دانشگاه فلیندرز و دانشگاه کمبریج؛ وی وانگ و وی لیائو، موزه مردم شناسی گوانگشی. Yingqi Zhang، موسسه دیرینه شناسی مهره داران و دیرینه انسان شناسی؛ لوکا فیورنزا، دانشگاه موناش و دانشگاه یوهان ولفگانگ گوته؛ Marie-Helene Moncel, Museum National d’Histoire Naturelle; گری تی شوارتز، دانشگاه ایالتی آریزونا؛ لوئیز پدرو پتروسکی و روبرتو اچ. هرای، دانشگاه پونتیفیسیا کاتولیکا دو پارانا. خوزه اویدو، دانشگاه آریزونا؛ و برناردو لموس، دانشکده بهداشت عمومی هاروارد تی چان.

این مطالعه تا حدی توسط مؤسسه ملی بهداشت (کمک های مالی R01 ES027981، P30ES023515، R01ES026033)، شورای تحقیقات استرالیا (Grant DP170101597)، بنیاد ملی علوم (Grant BCS 0962564)، و بنیاد لیکی تأمین شد.

افشاها: Muotri یکی از بنیانگذاران و مالک سهام TISMOO است، یک شرکت متخصص در تجزیه و تحلیل ژنتیکی و اندام زایی مغز انسان. شرایط این ترتیب توسط دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، مطابق با سیاست‌های تضاد منافع آن بررسی و تأیید شده است.