10 Minute
Noi cercetări interdisciplinare sugerează că expunerea la plumb — mult timp considerat un poluant exclusiv modern — a făcut parte din experiența hominidelor de mai bine de două milioane de ani. Prin combinarea paleochimiei pe fosile, a modelelor cerebrale cultivate în laborator și a analizei genetice, o echipă internațională a descoperit dovezi că expuneri repetate la plumb ar fi putut influența dezvoltarea creierului, comportamentul social și chiar evoluția limbajului.
Un studiu internațional inovator arată că oamenii și strămoșii lor au fost expuși la metalul toxic plumb timp de peste două milioane de ani — cu mult înainte de Era Industrială. Credit: Stock
Un fir toxic în profunzimea timpului
Înțelepciunea convențională leagă niveluri periculoase de plumb de activitățile industriale recente — minerit, topire, benzină și vopsele cu plumb. Studiul nou răstoarnă această presupunere, urmărind expunerea la plumb adânc în trecutul nostru. Cercetătorii au analizat chimic 51 de dinți fosilizați provenind dintr-o gamă largă de hominizi și maimuțe mari — incluzând Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, specii timpurii de Homo, neanderthalieni și Homo sapiens modern — și au identificat semnături repetate de absorbție a plumbului în copilărie care se întind aproape două milioane de ani.
Folosind geochimie prin ablație laser de înaltă precizie la facilitățile Geoarchaeology and Archaeometry Research Group (GARG) din Lismore și instrumentație complementară în laboratoare de exposomică, echipa a identificat benzi înguste de „plumb” stratificate în smalț și dentină. Dinții cresc incremental, astfel încât fiecare bandă înregistrează o fereastră specifică din dezvoltarea copilăriei: acestea nu reflectă evenimente izolate, ci pulsații episodice de expunere.
Amprentele chimice indică multiple căi de mediu: contaminare naturală din sol și apă, aerosoli vulcanici și, posibil, puncte locale fierbinți unde hominidele întâlneau depozite concentrate de plumb. Registrul chimic sugerează, de asemenea, eliberare mediată biologic: sub stres sau boală, plumbul stocat în os poate fi mobilizat și reintrat în circulație, lăsând astfel o urmă secundară în dinții aflați în formare.
Infograficul ilustrează: expunerea la plumb a oamenilor în timpurile moderne versus strămoșii noștri. Cum au fost analizate dinții fosili și țesutul cerebral pentru acest studiu. Cum genei moderne NOVA1 i s-ar putea atribui un rol protector împotriva efectelor nedorite ale plumbului. Credit: J Gregory @2025 Mount Sinai Health System
De la fosile la funcție: organoizi cerebrali și comutatoare genetice
Fosilele ne spun că expunerea a avut loc; experimentele testează ce ar fi însemnat aceasta din punct de vedere funcțional. Pentru a investiga consecințele funcționale, cercetătorii au cultivat organoizi cerebrali umani — modele tridimensionale derivate din celule stem care recapitulează etapele timpurii ale dezvoltării cerebrale — și le-au editat genetic pentru a purta fie versiunea modernă umană, fie o variantă arhaică a unui regulator de dezvoltare numit NOVA1.
Folosind acești organoizi, studiul a examinat modul în care expunerea la plumb reconfigurează căile moleculare în timpul neurodezvoltării. Gena NOVA1 are un rol în procesarea ARN-ului și poate modifica expresia multor gene din aval. Unul dintre acei actori din aval este FOXP2, o genă deja implicată în circuitele pentru vorbire și limbaj. Când organoizii care purtau varianta arhaică a NOVA1 au fost expuși la plumb, experimentele au arătat perturbări pronunțate ale activității legate de FOXP2 în neuroni corticali și talamici — regiuni cerebrale asociate comunicării, planificării motorii și integrării senzoriale. În contrast, organoizii cu varianta modernă umană a NOVA1 au fost mai puțin afectați de aceleași doze de plumb.
Prin utilizarea organoizilor cerebrali umani (modele miniaturale cultivate în laborator), echipa a comparat efectele plumbului asupra a două versiuni ale unei gene-cheie de dezvoltare numită NOVA1, gene care reglează orchestrarea expresiei genice în timpul expunerii la neurotoxine în perioada neurodezvoltării. Versiunea umană modernă a NOVA1 diferă de cea întâlnită la neanderthalieni și alți hominizi dispăruți. Credit: University of California San Diego
De ce contează NOVA1
- NOVA1 reglează splicing-ul și expresia multor gene neuronale în ferestre critice ale creșterii cerebrale.
- Diferențe mici între variantele arhaice și moderne ale NOVA1 par să modifice vulnerabilitatea la neurotoxine precum plumbul.
- Când variantele genetice cu efect protector reduc impactul unei toxine, acea variantă poate fi favorizată de selecție — în special dacă toxina este larg răspândită.
Limbaj, supraviețuire și întrebarea neanderthaliană
Unul dintre implicațiile provocatoare ale studiului este o perspectivă evolutivă asupra motivului pentru care oamenii moderni ar fi putut evolua diferit față de neanderthalieni. Experimentele pe organoizi sugerează că o versiune asemănătoare celei neanderthaliene a NOVA1 făcea rețelele neuronale care controlează activitatea FOXP2 mai susceptibile la perturbări induse de plumb. Dacă expunerea la plumb a fost frecventă în mediile împărtășite de diverse populații de hominide, indivizii cu variante genetice mai rezistente ar fi putut beneficia de avantaje cognitive sau comunicative subtile, dar cumulative, transmise peste generații.
Profesorul Renaud Joannes-Boyau, șeful GARG la Southern Cross University, a sintetizat inferența mai largă: creierele strămoșilor noștri au evoluat într-un mediu care includea metale neurotoxice. Acea presiune de mediu, repetată de-a lungul mileniilor, ar fi putut orienta căi genetice și de dezvoltare în direcții care au modificat comportamentul social și procesele cognitive.
„Acest lucru sugerează că expunerea la contaminanți de mediu precum plumbul nu doar a dăunat indivizilor — ci a modelat presiunile evolutive,” a declarat profesorul Alysson Muotri, director al institutului de celule stem de la UC San Diego implicat în experimentele cu organoizi. „O variantă care reducea perturbarea neurologică în prezența plumbului putea conferi un avantaj semnificativ pentru supraviețuire sau comunicare.”
Profesorul Renaud Joannes-Boyau, Geoarchaeology and Archaeometry Research Group la Southern Cross University. Credit: Southern Cross University
Metode științifice și colaborare interdisciplinară
Studiul se remarcă prin metodologia sa transversală. Cartografierea geochimică a dinților fosili a furnizat o rezoluție temporală a expunerii în copilărie. Exposomica de laborator a cuantificat consecințele moleculare în țesutul neuronal aflat în dezvoltare. În final, analizele genetice și proteomice au legat agresiunile de mediu de modificări ale căilor care guvernează neurodezvoltarea, comportamentul social și comunicarea. Această triangulare — dovezi paleochimice, modele controlate de laborator și profilare moleculară — consolidează o narațiune cauzală dincolo de ce ar fi putut demonstra fiecare abordare luată separat.
Cercetătorii au prelevat probe din Africa, Europa, Asia și Oceania, asigurându-se astfel o bază fosilă geografică extinsă. În laborator, testele doză-răspuns au fost concepute pentru a simula expuneri episodice comparabile cu benzile de plumb observate în dinți, mai degrabă decât niveluri cronice la scară industrială. Profilarea transcriptomică și proteomică a scos apoi în evidență rețelele celulare cele mai perturbate de plumb în cadre genetice arhaice versus moderne.
Perspective ale experților
Dr. Elena Morales, o specialistă în neuroevoluție (personaj fictiv pentru context), a comentat: „Combinația dintre chimia fosilelor și biologia organoizilor reprezintă o punte puternică între istoria Pământului și funcția creierului. Aceste constatări nu implică intenție sau direcționalitate în evoluție, dar evidențiază modul în care toxinele de mediu pot reprezenta o forță selectivă subapreciată. Pentru arheologi și oameni de știință din domeniul sănătății, acest studiu recadrează plumbul ca actor ecologic pe termen lung — nu doar un poluant al secolului XX.”
Implicații pentru sănătatea publică și direcții viitoare de cercetare
Deși căile de expunere din antichitate diferă de sursele industriale contemporane, studiul subliniază o continuitate îngrijorătoare: plumbul a fost un pericol recurent în istoria hominidelor. Acea persistență ridică două categorii principale de relevanță modernă.
În primul rând, cercetarea aprofundează povestea biologică care explică de ce copiii sunt deosebit de vulnerabili la plumb și de ce anumite populații pot purta susceptibilități moștenite sau protecții parțiale. Variante genetice care odinioară au redus impactul neurologic al plumbului din mediu pot continua să influențeze modul în care organismele moderne răspund la expunere. Acest aspect are implicații pentru cercetarea genetică, medicina preventivă și strategiile de intervenție în sănătatea publică.
În al doilea rând, lucrarea subliniază urgența eliminării surselor rămase de plumb din mediu. Chiar dacă unele schimbări genetice istorice au atenuat cele mai grave perturbări ale dezvoltării, nicio variantă genetică nu oferă imunitate completă. Expunerea contemporană la plumb — prin sisteme de alimentare cu apă contaminate, vopsele vechi, situri industriale și poluare de patrimoniu — rămâne o criză de sănătate publică cu efecte dovedite asupra dezvoltării cognitive și comportamentului.
Studii viitoare vor trebui să extindă dimensiunea eșantioanelor în mai multe situri fosile, să integreze variante genetice arhaice suplimentare în modele de organoizi și să exploreze alte neurotoxine care ar fi putut contribui la modelarea evoluției umane. Pe termen lung, programul de cercetare indică o sinteză mai bogată între date paleoambientale și știința biomedicală modernă: condițiile care au modelat creierele antice nu sunt doar curiozități din trecut, ci fire care continuă să străbată biologia umană de azi.
Analizele genetice și proteomice din acest studiu au arătat că expunerea la plumb în organoizi cu variante arhaice a perturbat căi implicate în neurodezvoltare, comportament social și comunicare. Activitatea modificată a FOXP2, în special, indică o posibilă legătură între expunerea antică la plumb și rafinamentul evolutiv al capacităților lingvistice la oamenii moderni. Această conexiune oferă o ipoteză testabilă despre modul în care factorii de mediu și variațiile genetice au interacționat pentru a modela trăsături cognitive-cheie.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu