Expunerea la plumb din antichitate ar fi putut modela evoluția și limbajul uman

Un studiu publicat în Science Advances oferă o perspectivă revoluționară asupra expunerii la plumb în evoluția hominizilor, arătând că aceasta nu este un fenomen exclusiv postindustrial, ci a fost prezentă intermitent în ultimele două milioane de ani. Studiul combină analiza chimică a dinților fosili din Africa, Asia, Oceania și Europa cu experimente moleculare pe organoizi cerebrali, pentru a investiga modul în care expunerea la plumb a interacționat cu variații genetice specifice precum gena NOVA1, cu implicații directe asupra dezvoltării neurocognitive și a coeziunii sociale.
În mod tradițional, se considera că expunerea la plumb a început odată cu activitățile antropice din Antichitate și s-a intensificat în perioada industrială. Totuși, acest studiu contestă paradigma dominantă, demonstrând că plumbul a fost prezent în mediul înconjurător al primatelor și hominizilor de-a lungul evoluției. Plumbul este un neurotoxin cunoscut, cu efecte negative asupra inteligenței, comportamentului și performanței emoționale. Totodată, gena NOVA1, distinctă între hominizi arhaici și oamenii moderni, joacă un rol-cheie în dezvoltarea cerebrală și este implicată în tulburări precum autismul și schizofrenia.

Despre studiu

Analiza dinților fosili

• Au fost analizate 51 de probe fosile provenind de la specii precum Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, Gigantopithecus blacki, Homo neanderthalensis și Homo sapiens.
• S-au identificat benzi de plumb în 73% din probe, inclusiv în unele din cele mai vechi fosile (~1,8 milioane ani).
• Analizele sedimentare au arătat că unele specii trăiau în peșteri bogate în metale grele.
• Distribuția uraniului, un marker de diageneză, nu a coincis cu benzile de plumb, sugerând origine biologică autentică.

Compararea cu dinții umani moderni

• Au fost analizate 12 molari de la persoane născute între 1940-1970 și unul din 1994.
• S-a observat o bandare anuală a plumbului, mai intensă între 1-6 ani – perioada cu remodelare osoasă crescută.
• Benzile reflectă atât expunerea externă sezonieră, cât și eliberarea internă din rezervele osoase.

Modele de organoizi cerebrali

• Organoizii corticali au fost generați din celule stem modificate genetic pentru a exprima variantele NOVA1hu/hu (modernă) și NOVA1ar/ar (arhaică).
• Tratarea timp de 10 zile cu acetat de plumb (10 și 30 μM) a produs efecte distincte în ambele fonduri genetice.
• La NOVA1ar/ar, s-a observat o scădere semnificativă a neuronilor FOXP2+ și modificări ale ciclului celular.

Analiza transcriptomică și proteomică

• RNA-seq a identificat sute de gene diferențial exprimate între variantele NOVA1, cu funcții în neurodezvoltare, motilitate celulară, sinaptogeneză și semnalizare chimică.
• Expunerea la plumb a indus dereglări în gene implicate în mielinizare, comportament, procese neuronale și tulburări neuropsihiatrice.
• Gene-cheie precum FOXP2 au fost dereglate, cu un răspuns bifazic în organoizii NOVA1ar/ar.

Organoizi talamici și semnalizarea FOXP2

• Organoizii talamici NOVA1ar/ar au arătat o creștere a expresiei FOXP2 după expunerea la plumb, în contrast cu organoizii corticali.
• Analiza splicingului alternativ a identificat gene afectate, precum EDNRB, ANKS1A și RMDN1, corelate cu FOXP2, POU3F2 și GRID2.
• A fost evidențiat un posibil nod central de reglare între NOVA1 și FOXP2 în contextul neurodezvoltării și expunerii la toxine.

Rezultate

Autorii concluzionează că expunerea la plumb a fost o constantă în istoria evolutivă a hominizilor. În plus, varianta genetică arhaică NOVA1ar/ar pare să ofere o protecție redusă împotriva stresului neurotoxic indus de plumb. Acest lucru ar putea sugera un avantaj selectiv pentru varianta modernă NOVA1 în contextul dezvoltării sociale și cognitive, consolidând ipoteza că presiunile de mediu au modelat selecția genetică a trăsăturilor implicate în coeziunea socială și limbaj.

Concluzia majoră: interacțiunea dintre factorii de mediu (precum expunerea la plumb) și variațiile genetice (NOVA1) poate explica diferențele în vulnerabilitatea neurodezvoltării, cu implicații potențiale asupra selecției naturale și apariției comportamentului social uman modern.