یک تلاش تحقیقاتی بین‌المللی مهم در حال بازتعریف این باور دیرینه است که قرار گرفتن در معرض سرب عمدتاً یک مشکل مدرن است. یافته‌های جدید نشان می‌دهد که اجداد اولیه انسان به طور مکرر برای بیش از دو میلیون سال با سرب مواجه شده‌اند، که نشان می‌دهد این فلز سمی ممکن است نقش غیرمنتظره‌ای در شکل‌دهی تکامل مغز، رفتار و احتمالاً زبان هومینیدها ایفا کرده باشد.
این مطالعه — که در نشریه Science Advances منتشر شده است — همچنین زاویه جدیدی را برای توضیح اینکه چرا انسان‌های مدرن در نهایت از نئاندرتال‌ها پیشی گرفتند، ارائه می‌دهد. ارگانوئیدهای مغزی که در آزمایشگاه رشد یافته بودند و دارای واریانت‌های ژنتیکی نئاندرتال بودند، در مقایسه با ارگانوئیدهای دارای ژنتیک انسانی، واکنش قوی‌تری به سرب نشان دادند، که حاکی از آن است که نئاندرتال‌ها ممکن است در برابر اثرات عصبی سرب آسیب‌پذیرتر بوده‌اند.
محققان گروه تحقیقاتی باستان‌شناسی و ژئوآرکیومتری (GARG) در دانشگاه ساترن کراس (Southern Cross University) (استرالیا)، دپارتمان پزشکی محیطی در دانشکده پزشکی آیکان در بیمارستان مونت سینا (Icahn School of Medicine at Mount Sinai Hospital) (نیویورک، ایالات متحده آمریکا)، و دانشکده پزشکی در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو (UCSD) (ایالات متحده آمریکا) شیمی فسیل‌ها، آزمایش‌های ارگانوئید مغز و ژنتیک تکاملی را ترکیب کردند تا نحوه تأثیر سرب در تاریخ هومینیدها را کشف کنند.
شواهد قرار گرفتن در معرض سرب باستانی در دندان‌های فسیلی
برای سال‌ها، مسمومیت با سرب به طور عمده با صنعت انسانی، از جمله ذوب، معدن‌کاری، و استفاده از بنزین و رنگ حاوی سرب مرتبط دانسته می‌شد. این دیدگاه زمانی تغییر کرد که محققان ۵۱ دندان فسیلی را از طیف وسیعی از هومینیدها و میمون‌های بزرگ، از جمله *استرالوپیتکوس آفریکانوس* (*Australopithecus africanus*)، *پارنتروپوس روبوستوس* (*Paranthropus robustus*)، *هومو* اولیه، نئاندرتال‌ها، و *هومو ساپینز* (*Homo sapiens*) تجزیه و تحلیل کردند. این دندان‌ها آثار شیمیایی واضحی از قرار گرفتن متناوب در معرض سرب را نشان دادند که به تقریباً دو میلیون سال پیش بازمی‌گردد.
ژئوشیمی لیزر-سایش با دقت بالا که در مرکز GARG دانشگاه ساترن کراس (واقع در لیسمور، NSW) و در آزمایشگاه‌های اکسپوزومیکس مونت سینا انجام شد، «باندهای سرب» متمایزی را در مینا و عاج دندان‌ها نشان داد. این باندها در دوران کودکی تشکیل شده‌اند و نشان‌دهنده دوره‌های مکرر دریافت سرب از منابع محیطی (مانند آب آلوده، خاک یا فعالیت‌های آتشفشانی) یا از سرب ذخیره‌شده در استخوان‌های بدن و آزاد شده در زمان استرس یا بیماری هستند.
پروفسور رنو جوانس-بویو (Renaud Joannes-Boyau)، رئیس گروه تحقیقاتی GARG در دانشگاه ساترن کراس، اظهار داشت: «داده‌های ما نشان می‌دهد که قرار گرفتن در معرض سرب فقط محصول انقلاب صنعتی نبوده است — بلکه بخشی از چشم‌انداز تکاملی ما بوده است.»
«این بدان معناست که مغز اجداد ما تحت تأثیر یک فلز سمی قوی توسعه یافته است، که ممکن است رفتار اجتماعی و توانایی‌های شناختی آن‌ها را در طول هزاره‌ها شکل داده باشد.»
چگونه سرب با رشد اولیه مغز تعامل داشت
برای درک تأثیر عملکردی این مواجهه، تیم ارگانوئیدهای مغزی انسانی را مورد مطالعه قرار دادند که به عنوان مدل‌های ساده‌شده و رشد یافته در آزمایشگاه برای رشد اولیه مغز عمل می‌کنند. آن‌ها بررسی کردند که چگونه سرب بر دو نسخه از یک ژن کلیدی رشد به نام NOVA1 تأثیر می‌گذارد، که بیان ژن را تحت قرار گرفتن در معرض سرب در طول رشد عصبی تنظیم می‌کند. نسخه انسان مدرن ژن NOVA1 با واریانت دیده شده در نئاندرتال‌ها و سایر هومینیدهای منقرض شده متفاوت است، اگرچه دلیل این تغییر تکاملی قبلاً نامشخص بود.
ارگانوئیدهایی که دارای واریانت NOVA1 شبیه نئاندرتال بودند، هنگام قرار گرفتن در معرض سرب، اختلالات قابل توجهی در نورون‌های بیان‌کننده FOXP2 در قشر و تالاموس نشان دادند. این نواحی مغزی برای رشد زبان و گفتار ضروری هستند. ارگانوئیدهای دارای ژن NOVA1 انسان مدرن، اختلالات بسیار کمتری را نشان دادند.
پروفسور الیسون موتوری (Alysson Muotri)، استاد اطفال/پزشکی سلولی و مولکولی و مدیر مرکز تحقیقات فضایی سلول‌های بنیادی یکپارچه موسسه سلول‌های بنیادی سنفورد UC سن دیگو، گفت: «این نتایج نشان می‌دهد که واریانت NOVA1 ما ممکن است محافظتی در برابر اثرات عصبی مضر سرب ارائه کرده باشد.»
«این یک مثال فوق‌العاده از این است که چگونه یک فشار محیطی، در این مورد، مسمومیت با سرب، می‌توانسته تغییرات ژنتیکی را به وجود آورد که بقا و توانایی ما برای برقراری ارتباط با استفاده از زبان را بهبود بخشیده است، اما اکنون نیز بر آسیب‌پذیری ما در برابر قرار گرفتن در معرض سرب مدرن تأثیر می‌گذارد.»
بینش‌های ژنتیکی در مورد ظهور انسان‌های مدرن
داده‌های ژنتیکی و پروتئومیکس از این مطالعه نشان داد که قرار گرفتن در معرض سرب در ارگانوئیدهایی با واریانت‌های ژنی باستانی، مسیرهای متعددی را که با رشد عصبی، ارتباطات و رفتار اجتماعی مرتبط بودند، مختل کرده است. اختلالات FOXP2 به ویژه قابل توجه هستند زیرا نقش تثبیت شده FOXP2 در گفتار و زبان مشهود است. این نتایج نشان می‌دهد که فشار طولانی‌مدت از سموم محیطی ممکن است ویژگی‌های شناختی و ارتباطی را در مسیرهای تکاملی متفاوتی در انسان‌های مدرن و نئاندرتال‌ها هدایت کرده باشد.
پروفسور منیش آرورا (Manish Arora)، استاد و معاون رئیس پزشکی محیطی، اظهار داشت: «این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه مواجهه‌های محیطی ما تکامل ما را شکل داده است.»
«از منظر رقابت بین‌گونه‌ای، مشاهده اینکه مواجهه‌های سمی می‌توانند یک مزیت کلی برای بقا ایجاد کنند، پارادایم تازه‌ای را برای پزشکی محیطی ارائه می‌دهد تا ریشه‌های تکاملی اختلالات مرتبط با مواجهه‌های محیطی را بررسی کند.»
اهمیت قرار گرفتن در معرض سرب باستانی برای ما امروز
اگرچه قرار گرفتن در معرض سرب مدرن عمدتاً با فعالیت‌های صنعتی مرتبط است، اما همچنان یک تهدید جدی برای سلامت، به ویژه برای کودکان، محسوب می‌شود. یافته‌های جدید نشان می‌دهد که حساسیت انسان به سرب ممکن است عمیقاً در گذشته تکاملی ما ریشه داشته باشد و با تعاملات بین ژن‌ها و شرایط محیطی شکل گرفته باشد.
پروفسور جوانس-بویو افزود: «کار ما نه تنها تاریخچه قرار گرفتن در معرض سرب را بازنویسی می‌کند، بلکه به ما یادآوری می‌کند که تعامل بین ژن‌ها و محیط زیست برای میلیون‌ها سال گونه ما را شکل داده است و همچنان این کار را ادامه می‌دهد.»
این تحقیق از دندان‌های فسیلی از آفریقا، آسیا، اروپا و اقیانوسیه بهره برد و از نقشه‌برداری ژئوشیمیایی دقیق برای ردیابی دوره‌های دریافت سرب در دوران کودکی استفاده کرد. به موازات آن، ارگانوئیدهای مغزی حاوی ژن‌های NOVA1 مدرن یا باستانی برای مطالعه چگونگی تأثیر سرب بر رشد مغز، با توجه ویژه به FOXP2، ژنی که در زبان نقش محوری دارد، به کار گرفته شدند. تجزیه و تحلیل‌های ژنتیکی، ترانسکریپتومیک و پروتئومیک برای دستیابی به درک گسترده‌ای از اینکه چگونه سرب ممکن است بر تکامل شناخت و رفتار اجتماعی هومینیدها تأثیر گذاشته باشد، ترکیب شدند.