Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu zkoumali míru vystavení toxickému olovu, které poškozuje lidský mozek, u zástupců raných lidí, lidoopů a neandertálců. Zjistili, že drobná genetická změna chránila náš mozek před tímto poškozením, čímž umožnila rozkvět jazyka a inteligence u moderních lidí..

Mezinárodní vědecký tým vedený odborníky z Lékařské fakulty Kalifornské univerzity v San Diegu zkoumal zkamenělé zuby 51 hominidů pocházejících z Afriky, Asie i Evropy. Vzorky přitom zahrnovaly jak moderní, tak archaické lidi, například neandertálce, rané předky člověka, jako je Australopithecus africanus, i vyhynulé lidoopy včetně Giganthopithecus blacki.

Zjistili, že většina z nich přišla do kontaktu s olovem mnohem dříve, než se předpokládalo, až dva miliony let předtím, než ho začali moderní lidé těžit.

Stopy olova byly přítomny v 73 % studovaných fosilií, přičemž 71 % moderních a archaických lidských vzorků vykazovalo kontaminaci. Fosilie druhu G. blacki, datované do doby před 1,8 miliony let, pak vykazovaly nejvyšší úrovně akutní expozice.

Tato dlouhodobá expozice přitom mohla negativně ovlivnit vývoj jejich mozků a pravděpodobně bránit jazykovému a sociálnímu vývoji u všech zástupců, kromě moderních lidí, kteří si vyvinuli jedinečnou ochrannou genetickou variantu.

Toxické účinky olova na lidský mozek

Dříve se předpokládalo, že lidé začali být významně vystaveni olovu až v římské éře, kde používali pro vodovodní systémy olověné trubky, a později během průmyslové revoluce. Zatížení olovem pak kleslo až po konci dvacátého století.

„Přestali jsme používat olovo v našem každodenním životě, když jsme si uvědomili, jak je toxické, ale nikdo v pravěku olovo nikdy nestudoval,“ vysvětluje Alysson Muotriová, profesorka pediatrie a buněčné a molekulární medicíny na Lékařské fakultě UC San Diego.

Zuby lidí narozených ve 40. až 70. letech 20. století, kdy byla ještě expozice olovnatému benzínu a barvám vysoká, vykazovaly, k překvapení vědců, podobný obsah olova jako starověké lidské fosilie. Podle odborníků se naši předchůdci mohli s olovem setkat při hledání vody, podobně jako později Římané.

„Jednou z možností je, že hledali jeskyně s tekoucí vodou uvnitř,“ domnívá se Muotriová. „Jeskyně obsahují olovo, takže byly všechny kontaminované. Na základě studií zubní skloviny to začalo velmi brzy v dětství.“ Expozice olovu přitom narušuje růst a funkci mozku, zhoršuje inteligenci a regulaci emocí.

Ochrana před olovem

Vědci se na základě těchto zjištění začali zajímat o tom jak se tedy moderním lidem podařilo prosperovat navzdory tak toxickým podmínkám během jejich evoluční minulosti. Dopěli k závěru, že za tím stála malá genetická změna.

Gen známý jako NOVA1 hraje hlavní roli ve formování mozku a synapsí během embryonálního vývoje. Působí jako klíčový regulátor neurologického vývoje, poruchy jeho aktivity jsou pak spojeny s neurologickými poruchami.

Téměř všichni moderní lidé nesou verzi genu NOVA1, která se liší o jeden pár bází DNA od verze nalezené u neandrtálců. Už ve svých předchozích pracích přitom Muotriová a její tým ukázali, že záměna moderního genu NOVA 1 za jeho starší variantu způsobila v organoidech, miniaturních modelech mozku, dramatické změny v jejich struktuře a propojení.

Archaická varianta urychlila zrání mozku, ale časem vedla k menší složitosti. „Pokud mají všichni lidé ve všech koutech světa tuto novější mutaci, musel ji u našeho druhu selektovat velmi silný genetický tlak,“ myslí si Muotriová.

Gen, který zachránil vývoj jazyka

Podle ní jím mohla být právě expozice nadměrnému množství olova. Vědci proto vystavili organoidy obsahující jak moderní, tak archaickou variantu genu NOVA 1 olovu a sledovali, co se stane. Olovo změnilo v obou typech organoidů aktivitu, což ovlivnilo geny spojené s onemocněními, jako je autismus či epilepsie.

Ovšem pouze archaická varianta NOVA 1 změnila i gen FOXP2, který je klíčový pro řeč a jazyk. Lidé s mutacemi tohoto genu mají potíže s tvorbou složitých slov a vět.

„Tyto typy neuronů souvisejících se složitým jazykem jsou v archaické verzi genu NOVA1 náchylné k odumírání,“ vysvětluje Muotriová. Zjištění naznačují, že získání moderní varianty NOVA1 nás mohlo chránit před škodlivými účinky olova, což podpořilo komplexní vývoj jazyka a sociální soudržnost.

To mohlo poskytnout moderním lidem významnou evoluční výhodu oproti neandrtálcům, a to i v přítomnosti kontaminace olovem. Podle vědkyně poskytují závěry studie, zveřejněné v časopise Science Advances, důkaz o tom, jak stresory prostředí ovlivňovaly vývoj mozku během lidské evoluce.

Zdroj: ScienceDaily