尼人滅絕、現(xiàn)代人幸存，竟是因?yàn)橐粋€與鉛中毒有關(guān)的基因突變？
尼安德特人是現(xiàn)代人類祖先的近親，滅絕于三四萬年之前。關(guān)于現(xiàn)代人何以幸存，而尼安德特人何以滅絕，可以說是眾說紛紜：有人認(rèn)為是因?yàn)樗麄儧]有競爭過數(shù)量占絕對優(yōu)勢的現(xiàn)代人，也有人認(rèn)為是出于氣候變化的原因，有的說是由于近親繁殖，有的說他們只是被現(xiàn)代人吸收同化了，還有的說是環(huán)境因素所致——比如鉛這樣的重金屬污染。
對于最后一種假設(shè)，2025年10月15日，一篇發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》雜志（Science Advances，美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會創(chuàng)辦的開放獲取多學(xué)科期刊）的論文提供了新證據(jù)[1]。
該研究提出，人類祖先的一個基因突變提升了自己對鉛暴露的耐受能力，而尼安德特人和丹尼索瓦人這樣的古老型人類，攜帶的是另一種基因突變，使得他們在語言能力和社會凝聚力方面更容易受到鉛中毒的危害，于是在進(jìn)化的競爭中退出了歷史舞臺。
步氏巨猿的巨大臼齒，《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表的新研究正是基于對古人類及動物牙齒化石的分析。圖片來源：新華社
該論文團(tuán)隊(duì)分析了出自亞洲、非洲和歐洲的51個牙齒化石樣本，具體來源包括南方古猿非洲種、粗壯傍人、早期人屬、步氏巨猿、猩猩屬、狒狒屬、尼安德特人和現(xiàn)代人。他們采用的技術(shù)稱為“激光剝蝕微區(qū)采樣”，這種手段的可靠性已經(jīng)在其他研究中得到驗(yàn)證。分析結(jié)果顯示：?73%的標(biāo)本?存在間歇性的鉛暴露信號，其中古人類樣本占71%。
他們發(fā)現(xiàn)，樣本牙齒化石中鉛成分的分布帶，與牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)（構(gòu)成牙齒主體的微黃色組織，介于牙釉質(zhì)與牙髓之間）的生長層狀結(jié)構(gòu)一致，這就排除了牙齒被埋葬后成巖作用的影響。換句話說，這說明牙齒中的鉛成分是古人類和動物活著的時候吸收的。對牙齒化石來說，成巖作用的標(biāo)志物是鈾元素，而該研究發(fā)現(xiàn)，這些牙齒中鈾成分的分布并未與鉛帶重疊，進(jìn)一步驗(yàn)證了鉛信號來自生物生長過程的結(jié)論。
這同時可以證明，早在200萬年前，人類祖先及其近親物種便已經(jīng)生活在鉛暴露的威脅下，而當(dāng)時環(huán)境中的鉛顯然是天然而非人工的。據(jù)推測，這可能與水、土壤和火山活動有關(guān)。關(guān)于鉛污染對人類的影響，舊理論認(rèn)為主要是從幾百年前的工業(yè)革命開始，至多始于幾千年前，開始規(guī)模化開采礦山、冶煉礦石的古典時代。所以，該研究也是對這種舊理論的駁斥。
靈長類動物在環(huán)境中的鉛暴露情況。圖片來源：論文插圖
現(xiàn)代兒童也存在鉛暴露問題，而且可能與外部環(huán)境（如含鉛汽油）及骨骼鉛釋放（維生素D代謝或骨骼重塑）相關(guān)。對比現(xiàn)代人類牙齒?（1940～1970年代美國樣本）的分析結(jié)果之后，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，牙齒化石樣本的鉛帶分布與之類似，尤其在1～6歲年齡段，這與兒童的骨骼快速重塑期吻合。值得留意的是，化石樣本中的鉛成分含量明顯低于現(xiàn)代數(shù)據(jù)。
即便如此，該研究也表明，這足以決定尼安德特人的存亡。
關(guān)于鉛暴露對大腦的影響，他們借助了一種叫作“腦類器官”（brain organoid）的研究模型，也就是試管中的迷你大腦，由大腦組織構(gòu)成。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，攜帶古老型NOVA1基因突變的腦類器官在鉛暴露下，F(xiàn)OXP2基因表達(dá)顯著紊亂，該基因?qū)φZ言能力至關(guān)重要。在神經(jīng)元分化、突觸功能相關(guān)通路方面，這種腦類器官也會出現(xiàn)異常。而攜帶現(xiàn)代型NOVA1基因突變的腦類器官在鉛暴露下，這些改變較少。
該論文的通訊作者之一、美國加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校神經(jīng)科學(xué)家和類器官專家阿利松·穆特里（Alysson Muotri）告訴《賽先生》，現(xiàn)代人即現(xiàn)代人類，是唯一攜帶現(xiàn)代型NOVA1基因突變的人屬動物，而尼安德特人、丹尼索瓦人和猿類共享古老型NOVA1基因突變。
對于腦類器官，他解釋道：“腦類器官是實(shí)驗(yàn)室里用干細(xì)胞做出來的組織。它可以模擬大腦的工作機(jī)制和功能，但缺乏血管，也無法和大腦其他部分連接。即便如此，這仍然是研究大腦的重要工具。”
他說，團(tuán)隊(duì)的下一步工作，“將是研究鉛如何殺死FOXP2基因?qū)?yīng)的神經(jīng)元，并在攜帶兩種版本人類NOVA1基因的小鼠身上做鉛暴露的對比研究”。
在他們看來，鉛暴露貫穿了人類進(jìn)化史，并且可能通過NOVA1-FOXP2通路影響人類的社會化行為，為現(xiàn)代人類提供了生存優(yōu)勢。鉛在認(rèn)知進(jìn)化中的作用，得到了化石與分子數(shù)據(jù)的共同支持，而可能正是因?yàn)槟軌蚋玫氐挚广U暴露，才使得現(xiàn)代人類更好地組成了一個個更復(fù)雜、更強(qiáng)健的社會，來應(yīng)對氣候和環(huán)境變化，從而在競爭中幸存至今。
這樣的假說始于阿利松·穆特里參加的一場講座，主題是對尼安德特人鉛暴露情況的研究，主講人是后來這篇論文的另一位通訊作者、紐約西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院環(huán)境流行病學(xué)家馬尼什·阿羅拉（Manish Arora）。阿羅拉在講座后告訴穆特里，自己團(tuán)隊(duì)尚未發(fā)表的論文可以證明古人類中廣泛存在鉛暴露的情況。
當(dāng)時，穆特里的團(tuán)隊(duì)正在研究區(qū)別現(xiàn)代人類和尼安德特人（或丹尼索瓦人）的蛋白質(zhì)編碼基因，總共有61個。他們主要聚焦于NOVA1基因，該基因可以幫助協(xié)調(diào)神經(jīng)發(fā)育，控制大腦里面數(shù)以百計的基因開關(guān)。
在現(xiàn)代人類身上，NOVA1基因似乎傾向于以更慢發(fā)育為代價，從而實(shí)現(xiàn)更高的神經(jīng)復(fù)雜度，而在大猿和尼安德特人（或丹尼索瓦人）身上的基因突變，效果恰恰相反。穆特里此前一直在思考現(xiàn)代人類的NOVA1基因突變是如何被選擇的，在和阿羅拉交談后，他想：會不會是鉛在這個基因的自然選擇中起到了關(guān)鍵作用？畢竟在現(xiàn)代人類身上，童年暴露于具有神經(jīng)毒性的物質(zhì)（如含鉛油漆），和情緒失調(diào)、沖動控制不佳、執(zhí)行能力低下相關(guān)。
兩人及幾十位科學(xué)家就此開始合作。他們首先研究了牙齒化石中的鉛，找到了鉛暴露的證據(jù)。第二步，他們分別培養(yǎng)具有現(xiàn)代人類和尼安德特人（或丹尼索瓦人）版本NOVA1基因的腦類器官，并置于合理劑量的鉛暴露之下。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了兩種腦類器官對鉛暴露的不同反應(yīng)，該論文就此誕生。
然而，不是每位科學(xué)家都贊同這篇論文的結(jié)論。
未參與該研究的紐約大學(xué)生物人類學(xué)家、專門研究古人類牙齒的莎拉·貝利（Shara Bailey）教授就提出了異議。她告訴《賽先生》：“該研究并沒有探索尼安德特人的古老型NOVA1基因突變是否存在于整個丹尼索瓦人或其他古人類中，他們只測試了一個尼安德特人個體。他們也沒有測試古代現(xiàn)代人是否具有現(xiàn)代型NOVA1基因突變，這種突變可能只是在最近5000年甚至更短的時間內(nèi)演化出來，也就是誕生在農(nóng)業(yè)和文明出現(xiàn)之后，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)在尼安德特人滅絕之后?！?/span>
她補(bǔ)充說：“這篇論文還有很多局限。比如他們只測試了尼安德特人的一個臼齒，而沒有說明它是第一臼齒、第二臼齒，還是第三臼齒。如果是第三臼齒，就會在文中所指關(guān)鍵發(fā)育期即1～6歲之后才發(fā)育。而且很奇怪，鉛主要集中在牙本質(zhì)，而很少在牙釉質(zhì)中，而這兩部分是同時發(fā)育的，應(yīng)該有相同的信號才對。最后一點(diǎn)是，其實(shí)我們并不真正了解類器官模型的用處?！?/span>
蘭州大學(xué)教授、夏河丹尼索瓦人的主要研究者之一張東菊也未參與這項(xiàng)研究，她評論說：“這篇最新論文未提及文中測試的化石樣本內(nèi)鉛中毒為何如此普遍，也并未提供過去上百萬年不同區(qū)域鉛暴露情況的證據(jù)，導(dǎo)致這項(xiàng)研究缺失了部分基礎(chǔ)。該文還大膽提出了鉛中毒在尼人等早期古人類種屬滅絕中具有關(guān)鍵作用的猜想，實(shí)際上，要證明這一假說，還需要更多的科學(xué)證據(jù)。”
