Эволюция человека могла пройти через яд: свинец стал нашим союзником людей

Почему именно наш вид, Homo sapiens, смог пережить своих родственников — неандертальцев и денисовцев? Вопрос, мучивший антропологов десятилетиями, неожиданно получил новую трактовку. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science Advances, решающую роль могла сыграть не только культура или интеллект, а биохимическая защита мозга — способность противостоять токсическому действию свинца.

След человека на карте токсинов

По данным учёных, свинец окружал древних гоминидов миллионы лет. Этот элемент естественным образом присутствует в почвах и водах, а значит, попадал в организм вместе с пищей или водой. Команда эпидемиолога Маниша Ароры из Медицинской школы Икана в Маунт-Синай проанализировала 51 окаменелый зуб древних приматов и предков человека — от Australopithecus africanus до неандертальцев — и обнаружила свинец в 73% образцов. Это значит, что токсическое воздействие было не случайным эпизодом, а частью среды обитания.

Почему именно свинец мог сыграть эволюционную роль? Его воздействие разрушает нервные связи, особенно в детстве, снижает способность к саморегуляции и общению. Для сложных сообществ — это удар по основам. Если часть гоминидов оказалась уязвимее других, то их социальные связи рушились, а значит, они проигрывали в борьбе за выживание. Именно это, по мысли исследователей, и стало одним из биологических фильтров естественного отбора.

Сравнение с современными приматами показывает: даже незначительные дозы свинца влияют на когнитивное развитие. Для древних сообществ, не имевших средств защиты, последствия могли быть фатальными. Отравление не убивало мгновенно, но медленно ослабляло поколение за поколением.

Генетическая защита мозга

Нейробиолог Алиссон Муотри из Калифорнийского университета в Сан-Диего уже несколько лет изучает гены, отличающие современного человека от неандертальцев и денисовцев. Один из ключевых — NOVA1, управляющий созреванием нейронов. У современных людей он действует медленнее, позволяя мозгу дольше формировать связи. У архаичных видов процесс шёл быстрее, но менее стабильно. Это замедление, по словам Муотри, стало одной из предпосылок для развития сложных форм общения.

После беседы с Аророй учёный задался вопросом: а не связан ли отбор современного NOVA1 с устойчивостью к свинцу? Чтобы проверить гипотезу, команда Муотри создала органоиды — миниатюрные копии мозга — с современным и архаичным вариантом гена. Их подвергли воздействию малых доз свинца, сопоставимых с естественным фоном древней Земли. Результат оказался неожиданным: архаичные органоиды теряли устойчивость, особенно в нейронах, где активно работает другой важный ген — FOXP2, отвечающий за речевую способность. В человеческих органоидах нейроны оставались почти невредимыми.

"Это был момент озарения", — заявил нейробиолог Алиссон Муотри в интервью Science Advances.

Исследователи предположили, что миллионы лет эволюции выработали у Homo sapiens молекулярную "броню", защищающую мозг от токсинов. Эта особенность могла не просто повысить выживаемость, но и позволить развивать речь, координацию и эмоциональный интеллект — качества, на которых держатся человеческие общества.

Сомнения и границы доказательств

Однако не все учёные готовы принять такую смелую версию. Биологический антрополог Шара Бейли из Нью-Йоркского университета считает, что данные зубов не доказывают воздействие свинца именно в детском возрасте, когда мозг наиболее уязвим. Кроме того, концентрация металла найдена в дентине — внутреннем слое зуба, — а не в эмали, что делает выводы о времени воздействия неочевидными.

"Это смелая гипотеза. Это творческая гипотеза", — сказала Бейли, добавив, что исследование имеет "массу ограничений".

Её сомнение разделяет нейробиолог Такаши Намба из Хельсинкского университета. Он напомнил, что органоиды — упрощённая модель, и их реакция не всегда воспроизводит то, что происходит в живом мозге. Но даже скептики признают: впервые экспериментально показана возможность, что химическое давление среды могло напрямую повлиять на генетическую эволюцию человека.

Можно ли считать это доказательством? Нет, скорее — направлением для новых исследований. Учёные только начинают понимать, как взаимодействуют генетика, среда и нейротоксичные вещества на временной шкале миллионов лет.

Когда эволюция использует яд

Идея, что свинец мог стать движущей силой эволюции, кажется парадоксальной. Этот металл известен как яд, разрушающий интеллект, а не усиливающий его. Но именно такой "обратный механизм" нередко встречается в природе. Например, устойчивость к ядам змей или бактерий тоже возникала под давлением смертельных факторов. Для Homo sapiens свинец мог стать аналогом природного стресс-теста, через который прошли лишь те популяции, где возникли защитные мутации.

А что если свинцовая устойчивость — лишь побочный эффект других генетических изменений? Тогда NOVA1 мог быть выбран не за защиту, а за способность продлевать детское обучение, делая детей более восприимчивыми к культурным паттернам. Но даже в этом случае взаимодействие с токсинами могло ускорить отбор нужных мутаций. Эволюция редко движется по одной причине — чаще она использует совокупность факторов.

История с FOXP2 подтверждает: мутации, влияющие на речь, часто сопровождаются изменениями в регуляции нейронных связей. Возможно, именно комбинация NOVA1 и FOXP2 создала платформу для человеческой коммуникации, а защита от свинца лишь закрепила её.

Что говорят зубы наших предков

Археологические данные показывают, что даже ранние представители рода Homo жили в регионах с высоким содержанием свинца в породах — Восточная и Южная Африка, часть Евразии. Вода, фильтруясь через свинцовые минералы, насыщала источники и растения. Никаких технологий очистки не существовало, поэтому бионакопление происходило неизбежно. Для человека с несовершенным обменом веществ последствия были тяжёлыми: задержки развития, нарушения памяти, слабая моторика. Но если какой-то вариант генома обеспечивал хотя бы частичную защиту, его носители имели больше шансов на выживание и передачу генов.

Чтобы понять, как выглядел этот процесс, учёные выделяют несколько возможных стадий:

1. Постоянное воздействие токсина. Популяции подвергались фоновому отравлению свинцом через воду и пищу.
2. Селекция устойчивых особей. Те, чья нервная система лучше справлялась с токсинами, выживали дольше.
3. Фиксация мутаций. Полезные изменения, например в NOVA1, закреплялись в потомстве.
4. Развитие сложных когнитивных функций. Замедленное созревание мозга и устойчивая нейросеть обеспечили Homo sapiens преимущества в коммуникации и обучении.

Сравнение с неандертальцами показывает: при всей их физической силе и объёме мозга им, вероятно, не хватало долговременной нейронной пластичности, чтобы строить большие сообщества, обмениваться знаниями и адаптироваться к быстро меняющейся среде.

Что остаётся спорным

Исследование из Science Advances не претендует на окончательный ответ. Оно открывает дискуссию о том, насколько химическая среда могла направлять генетическую эволюцию. Одни учёные видят в этом новый подход к пониманию человеческого мозга, другие — риск переоценки лабораторных моделей. Сам Муотри подчёркивает, что речь идёт не о прямом доказательстве, а о биологически правдоподобном сценарии.

Что дальше? Команды планируют исследовать другие токсины, в частности ртуть и марганец, чтобы понять, могли ли они действовать аналогично. Также они намерены сравнить генетические данные разных популяций древних Homo, чтобы выяснить, была ли устойчивость к свинцу глобальной или локальной адаптацией. Если гипотеза подтвердится, это изменит понимание не только происхождения человека, но и того, как окружающая среда формировала интеллект.