"ตะกั่ว" อาจเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้มนุษย์ยุคใหม่ (Homo sapiens) วิวัฒนาการเหนือกว่ามนุษย์นีแอนเดอร์ทัล

ก่อนหน้านี้การสัมผัสกับสารตะกั่วของมนุษย์เคยถูกมองว่าเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเฉพาะในยุคสมัยใหม่เท่านั้น แต่จากการศึกษาใหม่พบว่า การสัมผัสตะกั่วโดยมนุษย์โบราณอาจทำให้มนุษย์มีความได้เปรียบในการอยู่รอดเหนือสปีชีส์อื่น 

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องความสามารถในการต้านทานผลกระทบที่เป็นอันตรายของตะกั่ว การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า การสัมผัสสารพิษในอดีตอาจเป็นตัวกำหนดวิวัฒนาการของสมองมนุษย์

การค้นพบการสัมผัสตะกั่วในโฮมินิดโบราณ

ทีมวิจัยนานาชาติได้วิเคราะห์ปริมาณตะกั่วในฟอสซิลฟันของโฮมินิดจำนวน 51 ตัวอย่าง ตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุประมาณ 1.8 ล้านปี และครอบคลุมทั้ง Homo sapiens, มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals) และสปีชีส์ Homo ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว รวมถึงบรรพบุรุษมนุษย์โบราณ เช่น ออสตราโลพิเทคัส แอฟริกันัส (Australopithecus africanus) และลิงใหญ่อาจจะสูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น ไจแกนโทพิเทคัส แบล็กกิ (Gigantopithecus blacki) ผลการศึกษาพบว่า ร้อยละ 73 ของตัวอย่างมีสัญญาณของการสัมผัสกับตะกั่วในระหว่างการก่อตัวของฟัน

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย แซนดีเอโก (UC San Diego) เปิดเผยว่า กลุ่มญาติมนุษย์โบราณสัมผัสกับตะกั่วเร็วกว่าที่เคยคิดไว้ โดยเริ่มตั้งแต่ 2 ล้านปีก่อนที่มนุษย์ยุคใหม่จะเริ่มขุดแร่โลหะชนิดนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟอสซิลของไจแกนโทพิเทคัส แบล็กกิ (Gigantopithecus blacki) ที่มีอายุ 1.8 ล้านปี แสดงให้เห็นการสัมผัสตะกั่วแบบเฉียบพลันบ่อยที่สุด

นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่า สาเหตุหนึ่งที่เป็นไปได้ของการสัมผัสตะกั่วในโฮมินิดโบราณอาจเกิดจากการที่พวกเขาแสวงหาแหล่งน้ำที่ไหลอยู่ในถ้ำ เนื่องจากถ้ำมีตะกั่วจำนวนมากทำให้พวกเขาทั้งหมดได้รับสารปนเปื้อน โดยการสัมผัสนี้เริ่มตั้งแต่อยู่ในวัยเด็ก 

นอกจากนี้ กระบวนการทางสิ่งแวดล้อม เช่น การปล่อยก๊าซภูเขาไฟ, ไฟป่า, การกัดเซาะ, และการทำลายชั้นหิน สามารถนำไปสู่การสะสมของตะกั่วในพื้นที่เล็ก ๆ หรือการกระจายตัวเข้าสู่สิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะในทางน้ำ

คราบตะกั่วเกาะบนฟันฟอสซิลของสัตว์โฮมินิดหลายชนิดในยุคไพลสโตซีน สีน้ำเงินแสดงว่าไม่มีการสัมผัสตะกั่วระหว่างการสร้างฟัน สีแดงแสดงว่าสัมผัสตะกั่วสูง เครดิตภาพ: UC San Diego Health Sciences

ตะกั่วกับความแตกต่างทางวิวัฒนาการ

การสัมผัสตะกั่วมีความเชื่อมโยงกับปัญหาสุขภาพที่สำคัญหลายอย่างในมนุษย์ รวมถึงโรคหัวใจและหลอดเลือด, ความบกพร่องทางการเรียนรู้, และพฤติกรรมทางอาญา นอกจากนี้ยังขัดขวางการพัฒนาสมอง นำไปสู่ความบกพร่องทางสติปัญญา และความยากลำบากในการควบคุมอารมณ์ 

อย่างไรก็ตาม นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่ามนุษย์ยุคใหม่ (Homo sapiens) มีปฏิกิริยาทางวิวัฒนาการต่อการสัมผัสตะกั่วได้ดีกว่ามนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals) ญาติใกล้ชิดกับมนุษย์ยุคใหม่ (Homo sapiens) ซึ่งมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลนั้นได้สูญพันธุ์ไปเมื่อประมาณ 40,000 ปีที่แล้ว

การวิจัยมุ่งศึกษาการเปลี่ยนแปลงของยีน NOVA1 ทั้ง 2 เวอร์ชัน คือ

1. เวอร์ชันของมนุษย์ยุคใหม่ (Modern Human NOVA1 variant) ซึ่งเป็นยีน NOVA1 ที่พบในมนุษย์ยุคใหม่ (Homo sapiens)

2. เวอร์ชันโบราณ (Archaic/Ancestral NOVA1 variant) ซึ่งเป็นยีน NOVA1 เวอร์ชันบรรพบุรุษที่พบในโฮมินิดโบราณที่สูญพันธุ์ไปแล้ว รวมถึงมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals)

โดยพบว่าความแตกต่างที่สำคัญดูเหมือนจะอยู่ที่ยีนที่เรียกว่า NOVA1 (neuro-oncological ventral antigen 1) ยีนนี้ควบคุมการตอบสนองของเซลล์ต้นกำเนิดประสาทต่อตะกั่ว 

แม้ว่าทั้งมนุษย์ยุคใหม่ (Homo sapiens) และมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals) จะมียีน NOVA1 ร่วมกัน แต่พวกเขามีเวอร์ชันที่แตกต่างกัน มนุษย์ยุคใหม่ส่วนใหญ่มี NOVA1 ที่แตกต่างจากเวอร์ชันบรรพบุรุษที่พบในมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals) เพียงแค่คู่เบสเดียว การรบกวนกิจกรรมของ NOVA1 เชื่อมโยงกับความผิดปกติทางระบบประสาทหลายอย่าง

ออร์แกนอยด์สมองมนุษย์ที่ได้มาจากเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์ (ซ้าย) และได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมด้วยยีน NOVA1 สายพันธุ์นีแอนเดอร์ทัล (ขวา) เครดิตภาพ: UC San Diego Health Sciences

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองโดยสร้าง ออร์แกนอยด์สมองซึ่งเป็นแบบจำลองสมองขนาดเล็กที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการจากสเต็มเซลล์ โดยสร้างออร์แกนอยด์ที่มีเวอร์ชันของมนุษย์ยุคใหม่ (Modern Human NOVA1 variant) เวอร์ชันที่พบในมนุษย์ยุคใหม่ และเวอร์ชันที่พบในโฮมินิดโบราณที่สูญพันธุ์ไปแล้ว รวมถึงมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals)

เมื่อนำออร์แกนอยด์สมองที่มี NOVA1 เวอร์ชันโบราณ (Archaic/Ancestral NOVA1 variant) ไปสัมผัสกับตะกั่ว นักวิจัยพบว่ามันไปรบกวนกิจกรรมของยีนที่เรียกว่า FOXP2 ซึ่งยีน FOXP2 เป็นยีนที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาความสามารถในการพูดและภาษาของมนุษย์ 

การสัมผัสตะกั่วทำให้การแสดงออกของ NOVA1 เปลี่ยนแปลงในทั้ง 2 เวอร์ชัน และส่งผลกระทบต่อยีนที่เชื่อมโยงกับความผิดปกติของพัฒนาการระบบประสาท เช่น ออทิซึมและโรคลมบ้าหมู

แต่สิ่งที่น่าสนใจคือ มีเพียง NOVA1 เวอร์ชันโบราณเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงการแสดงออกของ FOXP2 ซึ่งอาจทำให้ Homo sapiens ได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการเหนือญาติของพวกเขา 

อลิสสัน มูโอตรี, Ph.D. เครดิตภาพ: Kyle Dykes/UC San Diego Health Sciences

อลิสสัน มูโอตรี (Alysson Muotri) ผู้เขียนหลักและนักวิจัยครั้งนี้กล่าวว่า "เซลล์ประสาทประเภทที่เกี่ยวข้องกับภาษาที่ซับซ้อนมีความอ่อนไหวต่อการตายใน NOVA1 เวอร์ชันโบราณ แม้ว่ายีน FOXP2 จะเหมือนกันระหว่างมนุษย์และนีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals) แต่การควบคุมยีนนี้โดย NOVA1 อาจมีส่วนทำให้เกิดความแตกต่างทางภาษา"

ข้อสรุปเชิงวิวัฒนาการ

การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า การได้รับยีน NOVA1 เวอร์ชันสมัยใหม่นี้อาจช่วยปกป้องเราจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของตะกั่ว ส่งเสริมการพัฒนาภาษาที่ซับซ้อนและความเหนียวแน่นทางสังคม การมีภาษาถือเป็นมหาอำนาจ (Superpower) ของมนุษย์ เพราะเราสามารถจัดระเบียบสังคมและแลกเปลี่ยนความคิด ซึ่งช่วยให้เราประสานงานการเคลื่อนไหวขนาดใหญ่ได้

นักวิจัยสรุปว่า ข้อมูลทางฟอสซิล, เซลล์, และโมเลกุลสนับสนุนว่า การสัมผัสตะกั่วอาจมีส่วนต่อผลกระทบต่อการทำงานทางสังคมและพฤติกรรมในระหว่างการวิวัฒนาการ ซึ่งอาจทำให้มนุษย์ยุคใหม่มีความได้เปรียบในการอยู่รอด 

อลิสสัน มูโอตรี (Alysson Muotri) คาดการณ์ว่าการสัมผัสตะกั่วอาจมีส่วนทำให้นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals) สูญพันธุ์ไป เนื่องจากไม่มีหลักฐานว่านีแอนเดอร์ทัล (Neanderthals) มีระบบการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพเท่ากับภาษาที่ซับซ้อนเท่ากับมนุษย์ยุคใหม่

การทำความเข้าใจว่ายีน NOVA1 สามารถส่งผลต่อการแสดงออกของ FOXP2 ได้อย่างไร ยังช่วยให้ความกระจ่างถึงความสัมพันธ์ระหว่างการปนเปื้อนตะกั่วและการพัฒนาสมอง รวมถึงให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับภาวะทางระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับภาษา เช่น ภาวะพูดไม่ชัด (Speech apraxia) และออทิซึม