Генетическая устойчивость к свинцу могла помочь Homo sapiens в конкуренции с неандертальцами

Международная команда исследователей пришла к выводу, что древние Homo sapiens и неандертальцы сталкивались с воздействием свинца, уровень которого ранее считался характерным лишь для промышленной революции. Это открытие меняет представления о том, как развивался наш мозг. На протяжении двух миллионов лет существования человечества воздействие свинца могло влиять на множество аспектов — от поведения до речи, — способствуя постепенному разделению Homo sapiens и неандертальцев. Согласно новым данным, Homo sapiens, возможно, обладали конкурентным преимуществом в смягчении токсического воздействия свинца в ту эпоху, когда оба вида гоминин боролись за доминирование на планете.

Исследование древнего мозга обоих видов потребовало междисциплинарного подхода, сочетающего геохимию ископаемых, органические эксперименты и эволюционную генетику. До этой работы общепринятой была точка зрения, что люди не часто испытывали высокие уровни воздействия свинца до относительно современных видов деятельности, таких как добыча полезных ископаемых, выплавка металлов и производство материалов на основе свинца, например, краски. Вопреки этому предположению, анализ ископаемых останков привел к неожиданному открытию: 51 ископаемый зуб показал химические сигнатуры, свидетельствующие о периодическом воздействии свинца, уходящем в прошлое на два миллиона лет. Лазерная абляционная геохимия выявила, что полосы свинца формировались в зубах, начиная с детства, пока эмаль и дентин еще росли. Зубы принадлежали различным видам, включая, помимо Homo sapiens и неандертальцев, ранние разновидности Homo, Australopithecus africanus и Paranthropus robustus, что демонстрирует широкое распространение воздействия. Вероятными источниками свинца могли быть факторы окружающей среды, такие как загрязненная вода или почва, а также свинец, высвобождаемый из костей во время болезни или стресса.

«Наши данные показывают, что воздействие свинца не было продуктом только промышленной революции — оно было частью нашего эволюционного ландшафта, — заявил профессор Рено Жоаннес-Буайо, руководитель исследовательской группы GARG в Южном университете Креста. — Это означает, что мозг наших предков развивался под влиянием мощного токсичного металла, который, возможно, формировал их социальное поведение и когнитивные способности на протяжении тысячелетий».

Затем исследователи обратились к генетике, чтобы изучить, как обнаруженное воздействие свинца могло повлиять на развитие мозга, рассмотрев различия в гене нейроразвития NOVA1. Этот ген играет ключевую роль в экспрессии генов при воздействии свинца во время нейроразвития. До этого исследования заметные различия между NOVA1 у современных людей по сравнению с неандертальцами и ранними современными гомининами оставались необъясненными. Команда создала миниатюрные органические модели человеческого мозга, называемые органоидами: одни содержали современный вариант NOVA1, а другие — архаичный. После воздействия свинца на обе модели проявились четкие различия. В органоидах с архаичным вариантом нейроны FOXP2 в коре головного мозга и таламусе демонстрировали значительно более серьезные нарушения по сравнению с теми, где был современный вариант. Эти области тесно связаны с развитием речи и языка.

«Эти результаты позволяют предположить, что наш вариант NOVA1, возможно, обеспечил защиту от вредного неврологического воздействия свинца, — сказал профессор Алиссон Муотри, профессор педиатрии/клеточной и молекулярной медицины и директор Объединенного орбитального исследовательского центра стволовых клеток Интегрированного космического института стволовых клеток Санфорда в Калифорнийском университете в Сан-Диего. — Это выдающийся пример того, как давление окружающей среды, в данном случае токсичность свинца, могло стимулировать генетические изменения, которые улучшили выживаемость и нашу способность к общению с помощью языка, но которые теперь также влияют на нашу уязвимость к современному воздействию свинца».

«Это исследование показывает, как воздействие окружающей среды формировало нашу эволюцию, — отметил профессор Маниш Арора, профессор и вице-председатель кафедры экологической медицины. — С точки зрения межвидовой конкуренции, наблюдение, что токсичные воздействия могут предлагать общее преимущество в выживании, открывает новую парадигму для экологической медицины в изучении эволюционных корней расстройств, связанных с воздействием окружающей среды».

Несмотря на нашу устойчивость по сравнению с неандертальцами, воздействие свинца остается значительным риском для здоровья в современном мире, в основном из-за промышленной деятельности. Исследователи подчеркивают, что важным уроком этого открытия является необходимость осознания, насколько взаимосвязаны наша окружающая среда и биология.

«Наша работа не только переписывает историю воздействия свинца, — добавил профессор Жоаннес-Буайо, — но также напоминает нам, что взаимодействие между нашими генами и окружающей средой формировало наш вид на протяжении миллионов лет и продолжает делать это до сих пор».

Статья была опубликована в журнале Science Advances 15 октября 2025 года.