兩千年前古尸大腦中發(fā)現(xiàn)保存完整的神經(jīng)元

考古學家使用掃描電子顯微鏡（SEM），在一位古代遇難者的遺體中發(fā)現(xiàn)了存在神經(jīng)元的證據(jù)

公元79年，維蘇威火山發(fā)生了一場災難性噴發(fā)，摧毀了附近幾個城鎮(zhèn)，造成數(shù)千人死亡。如今，意大利科學家從其中一個遇難者“玻璃化”的大腦中發(fā)現(xiàn)了保存完好的神經(jīng)元。相關研究在《公共科學圖書館綜合》（PLOS ONE）上發(fā)表。

在古代人類遺骸中發(fā)現(xiàn)腦組織是一件不尋常的事件。該論文的合著者皮爾·保羅·彼得羅恩認為，2000年前的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)被完整地保存下來，“我們的案例是前所未有的”。

人死后，大腦通常不會留存很長時間。一般情況下，大腦是在自然環(huán)境下最早分解的東西之一。但這也并非沒有先例。

“腦組織確實能保存下來，而且比人們想象的要常見得多。”哥本哈根大學古蛋白質(zhì)組學專業(yè)的研究生亞歷山德拉·海沃德告訴科技媒體Ars。至目前為止，海沃德已找到了大約1300個保存下來的大腦。

不過，彼得羅恩等人在維蘇威發(fā)現(xiàn)的保存大腦非常古老，而且就其保存機制提出了不尋常的假說。

玻璃化的大腦？

2001年由彼得羅恩等人發(fā)表的一項研究估計，摧毀龐貝的火山碎屑流的溫度為500攝氏度，足以在短時間內(nèi)殺死當?shù)鼐用瘛１说昧_恩認為，赫庫蘭尼姆的居民可能就遭遇了類似的命運。該地比龐貝城離維蘇威火山更近一些。

發(fā)掘標本時繪制的草圖勾勒出人體的特征。頭骨的后部（枕骨和頂骨的一部分）已爆開。A.從顱骨內(nèi)部收集的玻璃化的腦碎片;B.脊柱玻璃化的脊髓碎片（SEM，比例尺以毫米為單位）

彼得羅恩等人在后續(xù)研究中證明了這一點，即極端高溫導致了許多人死亡。他與幾位同事對一名遇難者的頭骨進行了分析。根據(jù)彼得羅恩等人的說法，大腦物質(zhì)通常會在高溫下“皂化”，變成甘油和脂肪酸。但是這名遇難者的大腦已經(jīng)被特殊地玻璃化了，也就是熔成了玻璃。參考當時環(huán)境中被燒焦的木頭，估計溫度可高達520攝氏度。

“這表明極高的輻射熱能夠點燃體內(nèi)脂肪并蒸發(fā)軟組織，”彼得羅恩總結(jié)道。“從受害者頭部檢測出的玻璃狀物質(zhì)、人腦中留存的蛋白質(zhì)，以及在頭發(fā)中發(fā)現(xiàn)的脂肪酸，表明了熱誘導下，存留的是玻璃化的人類腦組織。”

在最新的論文中，彼得羅恩等人研究了先前鑒定的蛋白質(zhì)的基因表達，包括使用掃描電子顯微鏡，得到玻璃化的大腦和脊髓殘骸的成像結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)，這些圖像揭示了人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)的典型特征，包括神經(jīng)元和腦白質(zhì)中的軸突。這證明了腦組織轉(zhuǎn)化為玻璃后，人們發(fā)現(xiàn)了保存完好的古代神經(jīng)元結(jié)構(gòu)。

“這一非凡的發(fā)現(xiàn)表明，火山噴發(fā)開始時，襲擊赫庫蘭尼姆的熱火山灰云迅速冷卻。”論文合著者圭多·佐丹奴說道。研究小組得出結(jié)論，獨特的玻璃化過程“凍結(jié)”了該特定遇難者的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，從而使它們完整無損。

此外，倫敦大學學院的阿克塞爾·佩佐爾德和幾位同事證實，在約克郡的赫靈頓出土的2600年前的人類頭骨中，有神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)被保存了下來。不過，其機制與彼得羅恩等人聲稱的玻璃化不同。而近期至少有四篇論文表明，在保存完好的古代大腦中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元存在的證據(jù)。所以可能有不止一種機制在起作用。

理論爭議

英國蒂賽德大學的法醫(yī)人類學家蒂姆·湯普森表示，他認為汽化理論并不合理，他更傾向于自己的基于骨骼和膠原蛋白證據(jù)的替代理論——即赫庫蘭尼姆的遇難者可能本質(zhì)上是被較低強度的熱量炙烤過，就像在烤箱里烤肉一樣。

而根據(jù)海沃德的說法，甚至皂化作用也不是典型的。她查閱了約187個資料來源，只有9%的資料描述了類似皂化的現(xiàn)象，其中只有一種被化學證實。

湯普森認為這篇最新的論文很有趣，但也“令人沮喪”，特別是因為作者沒有包含原始數(shù)據(jù)，只是一個蛋白質(zhì)和相關基因表達的列表。“需要有更多關于團隊恢復的數(shù)據(jù)的信息，并更多地參考以前發(fā)表的研究。”他更想知道為什么在這種特定的情況下大腦材料能夠保存得如此完好，而其他赫庫蘭尼姆遇難者的大腦已經(jīng)完全蒸發(fā)了。“這是如此有趣和復雜的保存背景，值得進一步探索。”

根據(jù)海沃德的觀點，最近的兩項古蛋白質(zhì)組學研究報告了數(shù)百種蛋白質(zhì)，而彼得羅恩等人只發(fā)現(xiàn)了9種。“為什么這9種蛋白質(zhì)被發(fā)現(xiàn)了，這是否與這個大腦的保存方式有關。”海沃德表示，“在沒有原始數(shù)據(jù)的情況下，很難進行調(diào)查。”

海沃德的同事馬修·柯林斯談及在分析古老的蛋白質(zhì)組時，通常只能識別出儀器所檢測數(shù)據(jù)的3%。因此，當研究者發(fā)表一篇論文時，基本會發(fā)布所有的原始數(shù)據(jù)。“一般來說，原始數(shù)據(jù)是可以訪問和下載的，而新的軟件策略和新的分析方法也會帶來新的成果。”

不可否認，法醫(yī)學和人類學的融合以及先進的工具，正在為此類研究帶來福音。柯林斯指出，個性化醫(yī)療的激增，促發(fā)了高通量基因測序和蛋白質(zhì)組學的混合。再加上適合分析古代樣品的高共振成像技術(shù)，使此類研究及論文顯著增加。正如柯林斯所說：“我們都提出了不同的方法和想法，因為我們意識到只有共同合作，才能真正了解這些研究的進展。”（摘自美《深科技》） （編輯/多洛米）