מחקר בינלאומי פורץ דרך משנה את ההשקפה שחשיפה לעופרת המתכת הרעילה היא במידה רבה תופעה פוסט-תעשייתית. המחקר מגלה כי אבותינו האנושיים נחשפו מעת לעת לעופרת במשך יותר משני מיליון שנה, וכי ייתכן שהמתכת הרעילה השפיעה על התפתחות המוח ההומינידי, ההתנהגות ואפילו התפתחות השפה.
יתרה מכך, המחקר – פורסם ב התקדמות המדע – מוסיף חלק לפאזל כיצד בני האדם התחרו על בני דודיהם, הניאנדרטלים. מודלים אורגנואידיים במוח עם גנטיקה ניאנדרטלית היו רגישים יותר להשפעות של עופרת מאשר מוח אנושי, מה שמרמז שחשיפה לעופרת מזיקה יותר לניאנדרטלים.
בהנחיית חוקרים מקבוצת המחקר הגיאוארכאולוגיה והארכיאומטריה (GARG) באוניברסיטת סאות'רן קרוס (אוסטרליה), המחלקה לרפואה סביבתית בבית הספר לרפואה של איקאן בבית החולים מאונט סיני (ניו יורק, ארה"ב), ובית הספר לרפואה באוניברסיטת קליפורניה סן דייגו (UCSD, ארה"ב), שילב המחקר בין גיאוכימיה חדשנית של מאובנים לבין ניסויים של מאובנים וחיתוך גנטיקה וחיתוך איברים. לחשוף סיפור מפתיע על תפקידה של עופרת בהיסטוריה האנושית.
חוט רעיל דרך האבולוציה האנושית
עד כה, מדענים האמינו שחשיפה לעופרת היא במידה רבה תופעה מודרנית, הקשורה לפעילויות אנושיות כמו כרייה, התכה ושימוש בבנזין ובצבע עופרת. על ידי ניתוח של 51 שיני מאובנים ממינים הומינידים וקופפים גדולים, כולל אוסטרלופיתקוס אפריקנוס, Paranthropus robustusמוקדם הומוניאנדרטלים, ו הומו סאפיינסהצוות גילה סימנים כימיים ברורים של חשיפה לעופרת לסירוגין הנמתחת כמעט שני מיליון שנים אחורה.
תוך שימוש בגיאוכימיה של לייזר-אבלציה ברמת דיוק גבוהה במתקן GARG של אוניברסיטת סאות'רן קרוס (הממוקם בליסמור, NSW) ובמתקנים החדישים של Exposomics של הר סיני, החוקרים מצאו 'רצועות עופרת' ייחודיות בשיניים, שנוצרו במהלך הילדות עם גידול האמייל והדנטין. רצועות אלו חושפות פרקים חוזרים ונשנים של ספיגת עופרת הן ממקורות סביבתיים (כגון מים מזוהמים, אדמה או פעילות וולקנית) והן ממאגרי העצמות של הגוף עצמו, המשתחררים בזמן מתח או מחלה.
הנתונים שלנו מראים שחשיפה לעופרת לא הייתה רק תוצר של המהפכה התעשייתית – היא הייתה חלק מהנוף האבולוציוני שלנו".
פרופסור רנו ג'ואן-בויאו, ראש קבוצת המחקר GARG, אוניברסיטת סאות'רן קרוס
"משמעות הדבר היא שהמוח של אבותינו התפתחו בהשפעת מתכת רעילה חזקה, שאולי עיצבה את ההתנהגות החברתית והיכולות הקוגניטיביות שלהם במשך אלפי שנים".
ממאובנים לתפקוד: עופרת וגן השפה
הצוות גם פנה למעבדה כדי לחקור כיצד חשיפה עתיקה זו עשויה להשפיע על התפתחות המוח. תוך שימוש באורגנואידים של המוח האנושי, מודלים מיניאטוריים של המוח שגודלו במעבדה, הם השוו את ההשפעות של עופרת על שתי גרסאות של גן התפתחותי מפתח הנקרא NOVA1גן הידוע כמתזמר ביטוי גנים בחשיפה לעופרת במהלך התפתחות נוירו-עצבית. הגרסה האנושית המודרנית של NOVA1 שונה מזה שנמצא אצל ניאנדרטלים ובהומינידים שנכחדו אחרים, אבל עד עכשיו, מדענים לא ידעו מדוע השינוי הזה התפתח.
כאשר אורגנואידים נושאים את הארכאי NOVA1 וריאנטים נחשפו לעופרת, הם הראו שיבושים ניכרים בפעילות של FOXP2 – מבטאים נוירונים בקליפת המוח ובתלמוס – אזורי מוח שהם קריטיים להתפתחות הדיבור והשפה. השפעה זו הייתה הרבה פחות בולטת באורגנואידים עם המודרני NOVA1 גִרְסָה אַחֶרֶת.
"תוצאות אלו מצביעות על כך שייתכן כי וריאנט NOVA1 שלנו הציע הגנה מפני ההשפעות הנוירולוגיות המזיקות של עופרת", אמר פרופסור אליסון מוטרי, פרופסור לרפואת ילדים/רפואה סלולרית ומולקולרית ומנהל המרכז לחקר מסלולי תאי גזע משולבים באוניברסיטת סן דייגו סנפורד.
"זו דוגמה יוצאת דופן לאופן שבו לחץ סביבתי, במקרה הזה, רעילות עופרת, יכול היה להניע שינויים גנטיים ששיפרו את ההישרדות ואת היכולת שלנו לתקשר באמצעות שפה, אבל שמשפיעים כעת גם על הפגיעות שלנו לחשיפה מודרנית לעופרת".
גנטיקה, רעלנים עצביים ויצירת בני אדם מודרניים
ניתוחים גנטיים ופרוטאומיים במחקר זה גילו שחשיפה של עופרת באורגנואידים ארכאיים-וריאנטים שיבשה את המסלולים המעורבים בהתפתחות נוירופית, התנהגות חברתית ותקשורת. השונה FOXP2 פעילות בפרט מצביעה על קשר אפשרי בין חשיפת עופרת עתיקה לבין חידוד אבולוציוני של יכולות השפה בבני אדם מודרניים.
"מחקר זה מראה כיצד החשיפה הסביבתית שלנו עיצבה את האבולוציה שלנו", אמר פרופסור מאניש ארורה, פרופסור וסגן יו"ר רפואה סביבתית.
"מנקודת המבט של תחרות בין-מינים, התצפית שחשיפות רעילות יכולות להציע יתרון הישרדותי כולל מציעה פרדיגמה חדשה לרפואה סביבתית לבחינת השורשים האבולוציוניים של הפרעות הקשורות לחשיפה סביבתית."
לקחים מודרניים מבעיה עתיקה
בעוד שחשיפה לעופרת כיום נובעת בעיקר מהתעשייה האנושית, היא נותרה בעיה בריאותית עולמית רצינית, במיוחד עבור ילדים. הממצאים מדגישים עד כמה רעלים סביבתיים וביולוגיה אנושית שלובים זה בזה ומזהירים שהפגיעות שלנו להובלה עשויה להיות מורשת בירושה של העבר שלנו.
"העבודה שלנו לא רק משכתבת את ההיסטוריה של חשיפה לעופרת", הוסיפה פרופסור ג'ואן-בויאו, "היא גם מזכירה לנו שהאינטראקציה בין הגנים שלנו והסביבה מעצבת את המין שלנו כבר מיליוני שנים, וממשיכה לעשות זאת".
לגבי המחקר
המחקר ניתח שיני מאובנים מאפריקה, אסיה, אירופה ואוקיאניה, תוך שימוש במיפוי גיאוכימי מתקדם כדי לזהות דפוסים של חשיפה לעופרת בילדות. ניסויי מעבדה באורגנואידים במוח הנושאים או מודרניים או ארכאיים NOVA1 גנים בדקו את ההשפעות של עופרת על התפתחות המוח, תוך התמקדות ב FOXP2גן מרכזי בדיבור ובשפה. נתונים גנטיים, תעתיקים ופרוטאומיים שולבו כדי לבנות תמונה מקיפה של האופן שבו עופרת עשויה להשפיע על התפתחות ההתנהגות והקוגניציה החברתית של הומינידים.
