現代人類的大腦與尼安德特人等已滅絕人類的大腦有何不同？來自加州大學聖地亞哥分校醫學院的研究人員與一個國際團隊一起發現，包括早期人類和類人猿在內的古代人類接觸鉛的時間比人們認為的要早得多。比現代人類開始開採它早兩百萬年。這種長期接觸可能會影響早期大腦發育。這可能會阻礙全人類的語言和社會發展。除現代人類外，其具有具有特定特徵的保護性基因變異。研究結果發表於 科學進步 2025 年 10 月 15 日
研究小組檢查了在非洲、亞洲和歐洲發現的 51 種生物的牙齒化石。這些樣本包括現代人類和古代人類，如尼安德特人。人類最早的祖先 非洲南方古猿已經滅絕的類人猿包括： 黑巨猿。
73% 的研究化石中發現了鉛的痕跡，71% 的現代和古代人類標本顯示出鉛的污染。 A·布萊基 追溯到 180 萬年前，揭示了急性暴露的最高水平。
此前人們認為，人類僅在有記錄的歷史中才開始經歷嚴重的鉛暴露。特別是在羅馬時期，當鉛管用於供水系統時，以及後來的工業革命期間，鉛污染直到20世紀末才有所減少。
“當我們意識到鉛的毒性有多大時，我們就在日常生活中停止使用鉛。但在史前時期沒有人研究過鉛，”通訊作者 Alysson Muotri 博士說。加州大學聖地亞哥分校醫學院兒科和細胞與分子醫學教授、仿古化中心副主任兼桑福德綜合空間幹細胞軌道研究中心主任。
讓研究人員感到驚訝的是，20世紀中期（1940年代至1970年代）出生的人的牙齒廣泛接觸汽油和含鉛油漆。它顯示出與古代人類化石相似的鉛圖案。
科學家認為，古代人類及其親屬可能在尋找水源時接觸到了鉛。就像後來歷史上遇到的羅馬人一樣。
“一種可能性是，他們正在尋找裡面有水流動的洞穴，”穆特里說。 “這些洞穴含有鉛。因此，它們受到了污染。從牙釉質的研究發現，這是從他還是個嬰兒的時候就開始的。”
鉛暴露會阻礙大腦的生長和功能。這會導致智力和情緒控制力下降。
面對這一證據，穆特里和他的團隊開始質疑現代人類在過去的進化過程中如何能夠在如此有毒的條件下繁衍生息。
輕微的基因改變
一種稱為乳糜瀉抗原的基因。神經腫瘤腹側 1（新 1）在大腦形成和突觸發育中起著重要作用。 NOVA1 是神經發育的關鍵調節因子。它有助於確定神經乾細胞對鉛暴露的反應。其活動紊亂與神經系統疾病有關。
幾乎所有現代人都擁有 NOVA1 基因的一個版本，該版本與尼安德特人的版本僅存在一個 DNA 鹼基對的差異。 Muotri 小組之前的工作表明，現代化的權衡 新 1 與稱為類器官的微小大腦模型中的舊變體相比，它會導致大腦結構和連接性發生巨大變化。
“類器官的一切都是一樣的。除了遺傳變量。這讓我們可以問我們和尼安德特人之間的特定突變是否給我們帶來了優勢，”穆特里說。古老的變體加速了大腦的發育。但隨著時間的推移，這會降低複雜性。 “如果世界每個角落的每個人都有這種新的突變，那麼一定是非常強大的遺傳壓力選擇了我們物種的這種突變。”
測試鉛暴露是否會影響這種基因變化。研究人員創造了既現代又古老的大腦細胞器。 新 1 變量使它們能夠指導和跟踪皮質和丘腦神經元的生長。
他們發現領導人發生了變化。 新 1 兩種類器官的活性都會影響與自閉症和癲癇等疾病相關的基因。
但只有古代。 新 1 變量改變活動 福克斯P2這是言語和語言自信的人的重要基因 福克斯P2 突變很難形成複雜的單詞和句子。
“在這個古老的版本中，參與復雜語言的這些類型的神經元對死亡特別敏感。 新 1穆特里說道。 福克斯P2 我們和尼安德特人的基因是相同的。但基因是如何調控的呢？ 新 1 這可能會導致語言差異”
進化的影響
結果表明，收購現代 新 1 變體可以保護我們免受鉛的有害影響促進複雜的語言發展和社會凝聚力這可能使現代人類比尼安德特人具有顯著的進化優勢。即使它被鉛污染了。
穆特里認為，這些結果對於理解人類進化過程中環境壓力如何影響大腦發育具有重要意義。他推測鉛暴露可能導致了大約 4 萬年前尼安德特人的滅絕。
“語言是一個重要的優勢。它是一種變化。它是我們的超級力量，”穆特里說。 “因為我們有語言。我們可以組織社會並交流思想。它使我們能夠協調大型運動。沒有證據表明尼安德特人能夠做到這一點。他們可能有抽象的想法。但他們無法將其相互翻譯。這可能是因為他們從來沒有像我們複雜的語言一樣有效的溝通系統。”
了解如何 新 1 基因多態性會產生影響。 福克斯P2 該表達有助於解釋鉛污染與大腦發育之間的關係。它還揭示了與語言相關的神經系統疾病。其中包括言語失用症（一種難以正確發音的病症）和自閉症。
該研究的共同作者包括加州大學聖地亞哥分校的 Janaina Sena de Souza、Sandra M. Sanchez-Sanchez、Jose Oviedo；瑪麗安·貝利 (Marian Bailey) 和馬修·湯格 (Matthew Tonge)，南十字星大學；雷諾·喬安妮·博約，南十字星大學。和約翰內斯堡大學； Justin W. Adams，約翰內斯堡大學和莫納什大學； Christine Austin、Manish Arora，西奈山伊坎醫學院、Kira Westaway，麥考瑞大學； Ian Moffat，弗林德斯大學和劍橋大學；王偉、廖偉，廣西人類學博物館；張英奇，中國科學院古脊椎動物與古生物研究所； Luca Fiorenza，莫納什大學和約翰·沃爾夫岡·歌德大學； Marie-Helene Moncel，Naturelle 國家歷史博物館；加里·施瓦茨 (Gary T. Schwartz)，亞利桑那州立大學； Luiz Pedro Petroski 和 Roberto H. Herai，巴拉那天主教大學；何塞·奧維耶多，亞利桑那大學；和哈佛大學陳曾熙公共衛生學院的貝爾納多·萊莫斯 (Bernardo Lemos)。
該研究部分由美國國立衛生研究院（撥款 R01 ES027981、P30ES023515、R01ES026033）、澳大利亞研究委員會（撥款 DP170101597）、國家科學基金會（撥款 BCS 0962564）和利基基金會資助。
披露：Muotri 是 TISMOO 的聯合創始人並擁有控股權，TISMOO 是一家專門從事人類大腦基因分析和器官分型的公司。本協議的條款已由加州大學聖地亞哥分校根據其利益衝突政策審查和批准。
