Um grande esforço de investigação internacional está a remodelar crenças 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 ao longo de mais de dois milhões de anos, sugerindo que o metal tóxico pode ter desempenhado um papel inesperado na formação da evolução dos cérebros, do comportamento e até da linguagem dos hominídeos.
O estudo – publicado em progresso científico – também oferece uma nova perspectiva sobre por que os humanos modernos eventualmente ultrapassaram os Neandertais. Os organoides cerebrais cultivados em laboratório com a variante do gene Neandertal responderam mais fortemente ao chumbo do que os organoides com o gene humano, sugerindo que os Neandertais podem ser mais suscetíveis aos efeitos neurológicos do chumbo.
Pesquisadores do Grupo de Pesquisa em Geoarqueologia e Arqueologia (GARG) da Southern Cross University (Austrália), do Departamento de Medicina Ambiental da Icahn School of Medicine do Mount Sinai Hospital (Nova York, EUA) e da Universidade da Califórnia, San Diego School of Medicine (UC San Diego, EUA) combinaram química fóssil, experimentos organoides cerebrais e genética evolutiva para revelar como o chumbo influenciou a história dos hominídeos.
Evidência de exposição ao chumbo em dentes fósseis antigos
Durante anos, pensou-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 uma série de hominídeos e grandes símios, incluindo Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, os primeiros Homo sapiens, Neandertais e Homo sapiens. Os dentes mostram traços químicos claros de exposição intermitente ao chumbo e datam de quase dois milhões de anos.
A geoquímica de ablação a laser de alta precisão realizada nas instalações GARG da Southern Cross University (em Lismore, NSW) e no Mount Sinai Exposomes Laboratory revelou a presença de “bandas líderes” distintas no esmalte e na dentina. Essas faixas se desenvolvem na infância e indicam ingestão repetida de chumbo de fontes ambientais (como água contaminada, solo ou atividade vulcânica) ou de chumbo armazenado nos ossos do corpo e liberado durante estresse ou doença.
O professor Renaud Joannes-Boyau, líder do grupo de pesquisa GARG da Southern Cross University, disse: “Nossos dados mostram que a exposição ao chumbo não é apenas um produto da revolução industrial, mas faz parte do nosso cenário evolutivo”.
“Isto significa que os cérebros dos nossos antepassados se desenvolveram sob a influência de um potente metal tóxico, que pode ter moldado o seu comportamento social e capacidades cognitivas ao longo de milhares de anos”.
Como o chumbo interage com o desenvolvimento inicial do cérebro
Para compreender o impacto funcional desta exposição, a equipe estudou organoides do cérebro humano, que são modelos simplificados de desenvolvimento inicial do cérebro, desenvolvidos em laboratório. Eles testaram como o chumbo afeta duas versões de um gene chave do desenvolvimento, NOVA1, que regula a expressão genética em resposta à exposição ao chumbo durante o neurodesenvolvimento. A versão humana moderna do NOVA1 difere das variações observadas nos Neandertais e outros hominídeos extintos, embora a causa desta mudança evolutiva fosse anteriormente desconhecida.
Quando expostos ao chumbo, os organoides que transportam uma variante NOVA1 semelhante ao Neandertal mostraram danos graves aos neurônios que expressam FOXP2 no córtex e no tálamo. Essas áreas do cérebro são críticas para o desenvolvimento da linguagem e da fala. Os organoides que transportam o gene NOVA1 humano moderno mostraram muito menos perturbações.
“Esses resultados sugerem que nossa variante NOVA1 pode fornecer proteção contra os efeitos neurológicos nocivos do chumbo”, disse o professor Alysson Muotri, professor de pediatria/medicina celular e molecular e diretor do Centro Integrado de Pesquisa Orbital de Células-Tronco Espaciais do Sanford Stem Cell Institute na UC San Diego.
“Este é um exemplo notável de como o stress ambiental, neste caso a toxicidade do chumbo, pode conduzir a alterações genéticas que melhoram a sobrevivência e a nossa capacidade de comunicar através da linguagem, mas agora 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 antigas perturba múltiplas vias relacionadas ao neurodesenvolvimento, comunicação e comportamento social. A interrupção do FOXP2 é particularmente notável devido ao seu papel estabelecido na fala e na linguagem. Esses resultados sugerem que o estresse crônico causado por toxinas ambientais pode ter impulsionado o desenvolvimento de características cognitivas e de comunicação em humanos modernos e em neandertais ao longo de diferentes caminhos evolutivos.
“Este estudo mostra como as nossas exposições ambientais influenciam a nossa evolução”, disse o professor Manish Arora, professor e vice-presidente de Medicina Ambiental.
“A observação de que a exposição a substâncias tóxicas pode proporcionar uma vantagem de sobrevivência global na perspectiva da competição interespécies fornece um novo paradigma para a medicina ambiental estudar as raízes evolutivas das doenças associadas 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, ainda representa um sério risco para a saúde, especialmente para as crianças. Novas descobertas sugerem que a sensibilidade humana ao chumbo pode estar profundamente enraizada na nossa história evolutiva e influenciada pelas interações entre genes e condições ambientais.
O professor Joannes-Boyau acrescentou: “O nosso trabalho não só reescreve a história da exposição ao chumbo, mas também nos lembra que as interações entre os genes e o ambiente moldaram a nossa espécie durante milhões de anos e continuarão a fazê-lo”.
O estudo utilizou dentes fossilizados de África, Ásia, Europa e Oceânia para monitorizar a ingestão de chumbo na infância através de mapeamento geoquímico detalhado. Enquanto isso, organoides cerebrais contendo o gene NOVA1 moderno ou antigo estão sendo usados para estudar como o chumbo afeta o desenvolvimento do cérebro, concentrando-se especificamente no gene FOXP2, núcleo da linguagem. Análises genéticas, transcriptômicas e proteômicas são combinadas para construir uma ampla compreensão de como o chumbo influenciou a evolução do comportamento cognitivo e social nos hominídeos.
