Um grande esforço de investigação internacional está a remodelar a crença de longa data de que a exposição ao chumbo é principalmente um problema moderno. Novas descobertas mostram que os primeiros antepassados humanos foram repetidamente expostos ao chumbo durante mais de dois milhões de anos, sugerindo que este metal tóxico desempenhou um papel inesperado na formação da evolução dos cérebros, do comportamento e possivelmente da linguagem dos hominídeos.
O estudo – publicado A ciência avança – também oferece um novo ângulo sobre por que os humanos modernos eventualmente ultrapassaram os neandertais. Organoides cerebrais desenvolvidos em laboratório com variantes genéticas de Neandertais responderam mais fortemente ao chumbo do que organoides com genética humana, indicando que os Neandertais podem ter sido mais vulneráveis aos efeitos neurológicos do chumbo.
Pesquisadores do Grupo de Pesquisa em Geoarqueologia e Arqueometria (GARG) da Southern Cross University (Austrália), Departamento de Medicina Ambiental, Hospital Mount Sinai Icahn School of Medicine (Nova York, EUA) e Universidade da Califórnia, Escola de Medicina de San Diego (UCSD, EUA). Genética evolutiva para descobrir como os fatores levam à história dos hominídeos.
Evidência de exposição antiga ao chumbo em dentes fósseis
Durante muitos anos, presumiu-se que a toxicidade do chumbo estava intimamente ligada à indústria humana, incluindo a fundição, a mineração e o uso de gasolina e tintas com chumbo. Essa visão mudou quando os investigadores analisaram 51 dentes fósseis de vários hominídeos e grandes símios, incluindo Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, Homo primitivo, Neandertal e Homo sapiens. Os dentes às vezes mostram sinais químicos claros de exposição ao chumbo que remonta a quase dois milhões de anos.
A geoquímica de ablação a laser de alta precisão realizada nas instalações GARG da Southern Cross University (localizada em Lismore, NSW) e no laboratório Exposomics do Mount Sinai revelou ‘faixas de chumbo’ distintas no esmalte e na dentina. Essas faixas se formam durante a infância e indicam exposição repetida ao chumbo de fontes ambientais (como água contaminada, solo ou atividade vulcânica) ou ao chumbo depositado nos ossos do corpo e durante estresse ou doença.
“Os nossos dados mostram que a exposição ao chumbo não foi apenas um produto da Revolução Industrial – foi parte do nosso cenário evolutivo”, disse o professor Renaud Joannes-Bayeau, chefe do grupo de investigação GARG da Southern Cross University.
“Isto significa que os cérebros dos nossos antepassados evoluíram sob a influência de um poderoso metal tóxico, que moldou o seu comportamento social e capacidades cognitivas ao longo de milénios”.
Como o chumbo interage com o desenvolvimento inicial do cérebro
Para compreender os efeitos funcionais desta exposição, a equipe estudou organoides do cérebro humano, que servem como modelos simplificados e desenvolvidos em laboratório do desenvolvimento inicial do cérebro. Eles examinaram como o chumbo afeta duas versões de um gene chave do desenvolvimento conhecido como NOVA1, que regula a expressão genética sob exposição ao chumbo durante o neurodesenvolvimento. A versão humana moderna da NOVA1 difere das variantes observadas nos neandertais e em outros hominídeos extintos, embora a razão para esta mudança evolutiva não fosse anteriormente clara.
Organóides que transportam a variante NOVA1 semelhante ao Neandertal mostram perturbações substanciais dos neurônios que expressam FOXP2 no córtex e no tálamo quando expostos ao chumbo. Essas regiões cerebrais são essenciais para o desenvolvimento da linguagem e da fala. Organóides com o gene NOVA1 em humanos modernos apresentam muito menos perturbações.
“Esses resultados sugerem que nossa variante NOVA1 confere proteção contra os efeitos neurológicos deletérios do chumbo”, disse a professora Alison Mutrie, professora de Pediatria/Medicina Celular e Molecular e diretora do Centro Integrado de Pesquisa Orbital de Células-Tronco Espaciais do Instituto de Células-Tronco da UC San Diego Sanford.
“Este é um exemplo notável de como os factores de stress ambientais, neste caso a toxicidade do chumbo, podem conduzir a alterações genéticas que melhoram a sobrevivência e a nossa capacidade de comunicar através da linguagem, mas que também afectam a nossa vulnerabilidade à exposição moderna ao chumbo”.
Insights genéticos sobre a ascensão dos humanos modernos
Os dados genéticos e proteômicos do estudo mostram que a exposição ao chumbo em organoides com variantes genéticas crônicas perturba múltiplas vias ligadas ao neurodesenvolvimento, à comunicação e ao comportamento social. A interrupção do FOXP2 é particularmente notável devido ao papel bem estabelecido do FOXP2 na fala e na linguagem. Estes resultados sugerem que a exposição a longo prazo a toxinas ambientais impulsionou os traços cognitivos e de comunicação ao longo de diferentes caminhos evolutivos entre os humanos modernos e os neandertais.
“Esta investigação mostra como as nossas exposições ambientais moldaram a nossa evolução”, disse o Professor Manish Arora, Professor e Vice-Presidente de Medicina Ambiental.
“Do ponto de vista da competição entre espécies, a observação de que as exposições tóxicas podem beneficiar a sobrevivência global fornece um novo paradigma para a medicina ambiental examinar as raízes evolutivas dos distúrbios associados às exposições ambientais”.
O que a antiga exposição ao chumbo significa para nós hoje
Embora a exposição moderna ao chumbo esteja principalmente associada a atividades industriais, continua a representar uma grave ameaça à saúde, especialmente para as crianças. Novas descobertas mostram que a sensibilidade humana à liderança pode estar profundamente enraizada no nosso passado evolutivo e moldada pelas interações entre genes e condições ambientais.
“O nosso trabalho não só reescreve a história da exposição ao chumbo”, acrescentou o professor Joannes-Boeau, “mas também nos lembra que as interações entre os nossos genes e o ambiente moldaram a nossa espécie durante milhões de anos e continuam a fazê-lo”.
O estudo baseou-se em dentes fósseis de África, Ásia, Europa e Oceânia, utilizando mapeamento geoquímico detalhado para rastrear episódios infantis de ingestão de chumbo. Paralelamente, organoides cerebrais contendo genes NOVA1 modernos ou antigos foram usados para estudar como o chumbo afeta o desenvolvimento do cérebro, com especial atenção ao FOXP2, um gene central para a linguagem. Análises genéticas, transcriptômicas e proteômicas foram combinadas para desenvolver uma compreensão abrangente de como o chumbo pode ter influenciado a evolução da cognição e do comportamento social dos hominídeos.
