Что сделало мозг современного человека столь непохожим на мозг наших вымерших родственников, таких как неандертальцы? Международная команда учёных под руководством исследователей из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружила, что древние гоминиды, включая ранних людей и человекообразных обезьян, контактировали со свинцом гораздо раньше, чем считалось ранее –— до двух миллионов лет до того, как современные люди начали его добывать. Это длительное воздействие могло повлиять на эволюцию раннего мозга, возможно, препятствуя развитию речи и социальных навыков у всех, кроме современных людей, которые обладают уникальным защитным генетическим вариантом. Результаты исследования были опубликованы 15 октября 2025 года в журнале Science Advances.
Команда изучила окаменелые зубы 51 гоминида, найденные в Африке, Азии и Европе. Образцы включали как современных, так и архаичных людей, таких как неандертальцы, ранних предков человека, например Australopithecus africanus, и вымерших человекообразных обезьян, в частности Gigantopithecus blacki.
Следы свинца были обнаружены в 73% изученных окаменелостей, при этом 71% образцов современных и архаичных людей демонстрировали загрязнение. Окаменелости G. blacki, датируемые 1,8 млн лет назад, показали самые высокие уровни острого воздействия.
Ранее считалось, что люди начали сталкиваться со значительным воздействием свинца только в исторический период, особенно во времена Римской империи, когда свинцовые трубы использовались для водоснабжения, а позже —— во время Промышленной революции. Загрязнение свинцом снизилось лишь в конце XX века.
«Мы прекратили использовать свинец в повседневной жизни, когда осознали его токсичность, но никто никогда не изучал свинец в доисторическую эпоху», —— отметил ведущий автор исследования Алисcон Муотри, доктор философии, профессор педиатрии и клеточной и молекулярной медицины в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.
К удивлению исследователей, зубы людей, родившихся в середине XX века (с 1940-х по 1970-е годы), когда воздействие этилированного бензина и свинцовой краски было широко распространено, показали схожие следы свинца с древними человеческими окаменелостями.
Учёные предполагают, что древние люди и их родственники могли сталкиваться со свинцом во время поисков воды, подобно тому, как это делали римляне позже в истории.
«Одна из возможностей заключается в том, что они искали пещеры с проточной водой внутри, —— пояснил Муотри. —— Пещеры содержат свинец, поэтому они все были загрязнены. Судя по исследованиям зубной эмали, это началось очень рано, в младенчестве».
Воздействие свинца нарушает рост и функционирование мозга, ухудшая интеллект и эмоциональную регуляцию.
Столкнувшись с этими данными, Муотри и его команда начали задаваться вопросом, как современным людям удалось развиваться, несмотря на такие токсичные условия в их эволюционном прошлом.
Ключевую роль в формировании мозга и развитии синапсов играет ген, известный как антиген нейро-онкологический вентральный 1 (NOVA1). Выступая в качестве основного регулятора нейроразвития, NOVA1 помогает определять, как нейронные клетки-предшественники реагируют на воздействие свинца, а нарушения в его активности связаны с неврологическими расстройствами.
Почти все современные люди являются носителями версии гена NOVA1, которая отличается от версии, обнаруженной у неандертальцев, всего одной парой оснований ДНК. Предыдущая работа группы Муотри показала, что замена современного NOVA1 на древний вариант в миниатюрных моделях мозга, называемых органоидами, вызывала значительные изменения в структуре и связности мозга.
«Всё в органоидах идентично, за исключением этого генетического варианта, что позволяет нам задаться вопросом, даёт ли эта специфическая мутация между нами и неандертальцами какое-либо преимущество», —— отметил Муотри. Архаичный вариант ускорял созревание мозга, но со временем приводил к меньшей его сложности. «Если все люди во всём мире имеют эту новую мутацию, значит, очень сильное генетическое давление должно было выбрать её для нашего вида».
Чтобы проверить, могло ли воздействие свинца сформировать этот генетический сдвиг, исследователи создали органоиды мозга как с современными, так и с древними вариантами NOVA1, подвергая их воздействию свинца и отслеживая рост кортикальных и таламических нейронов.
Они обнаружили, что свинец изменяет активность NOVA1 в обоих типах органоидов, влияя на гены, связанные с такими состояниями, как аутизм и эпилепсия.
Однако только архаичный вариант NOVA1 изменял активность FOXP2 —— гена, имеющего решающее значение для речи и языка. Люди с определёнными мутациями FOXP2 испытывают трудности с формированием сложных слов и предложений.
«Эти типы нейронов, связанные со сложной речью, восприимчивы к гибели в архаичной версии NOVA1, —— пояснил Муотри. —— Ген FOXP2 идентичен у нас и неандертальцев, но то, как этот ген регулируется NOVA1, вероятно, способствует различиям в языке».
Результаты показывают, что приобретение современного варианта NOVA1, возможно, защитило предков человека от пагубных последствий свинца, способствуя развитию сложной речи и социальной сплочённости. Это могло дать современным людям значительное эволюционное преимущество перед неандертальцами, даже в условиях свинцового загрязнения.
Муотри считает, что эти результаты имеют важное значение для понимания того, как экологические стрессоры формировали развитие мозга во время эволюции человека. Он предполагает, что воздействие свинца могло способствовать вымиранию неандертальцев около 40 000 лет назад.
«Язык —— это такое важное преимущество, оно преображает, это наша суперсила, —— сказал Муотри. —— Благодаря языку мы можем организовывать общество и обмениваться идеями, что позволяет нам координировать масштабные действия. Нет доказательств того, что неандертальцы могли это делать. Возможно, у них было абстрактное мышление, но они не могли передавать его друг другу. И, возможно, причина в том, что у них никогда не было системы общения, такой эффективной, как наш сложный язык».
Понимание того, как варианты гена NOVA1 могут влиять на экспрессию FOXP2, помогает прояснить связь между загрязнением свинцом и развитием мозга, а также проливает свет на неврологические состояния, связанные с речью, включая апраксию речи –— состояние, затрудняющее правильное произнесение звуков речи –— и аутизм.
Международная команда исследователей из многочисленных учреждений, включая Университет Калифорнии в Сан-Диего, Южный Крест Университет и Медицинскую школу Икана на горе Синай, внесла вклад в это исследование. Оно было частично профинансировано Национальными институтами здравоохранения, Австралийским исследовательским советом, Национальным научным фондом и Фондом Лики.
