Используя сканирующую электронную микроскопию (SEM), судебные археологи нашли доказательства человеческих нейронов в останках одной из жертв извержения вулкана Mt. Везувий в 79 году нашей эры.
Увеличить / Используя сканирующую электронную микроскопию (SEM), судебные археологи нашли доказательства человеческих нейронов в останках одной из жертв извержения вулкана Mt. Везувий в 79 году нашей эры.

Пьер Паоло Патроне

Помните, когда мы говорили вам, что сильная жара, вызванная извержением вулкана Mt. Везувия в 79 году нашей эры, возможно, было достаточно, чтобы испарить физиологические жидкости и взорвать черепа — возможно, даже превратить мозг одной жертвы в стекло? Теперь у нас есть свежие доказательства того, что это действительно могло быть так, согласно новая бумага в PLOS ONE сообщается об обнаружении сохранившихся человеческих нейронов у жертвы с «стекловидным» мозгом.

«Открытие ткани мозга в останках древних людей — необычное событие», — сказал соавтор Пьер Пауло Петроне из Неаполитанского университета имени Федерико II. «Но что является чрезвычайно редким, так это целостное сохранение нейронных структур центральной нервной системы 2000-летней давности, в нашем случае с беспрецедентным разрешением. Эти и другие результаты биоантропологических и вулканологических исследований, проводимых в Геркулануме, постепенно выявляются никогда ранее не освещавшиеся детали, которые обогащают сложную картину событий самого известного извержения Везувия ».

По словам Тима Томпсона, судебного антрополога из Университета Тиссайд в Великобритании, мозг обычно не выживает долго после смерти. «Это одна из первых вещей, которую можно разложить в стандартном контексте декомпозиции», — сказал он Ars. Но это не беспрецедентно.

«Мозговая ткань сохраняется, и это происходит гораздо чаще, чем люди думают», — сказала Ars Александра Хейворд, аспирантка так называемой «палеопротеомики» Копенгагенского университета в Дании. На сегодняшний день она обнаружила около 1300 сохранившихся мозгов середины XVI и середины XVII веков. Мозг везувианских консервов, изученный Петроне и другие. является одновременно очень старым (хотя и не самым старым) и необычным с точки зрения выдвинутой гипотезы о точном механизме его сохранения.

Читайте также:
Предполагаемый iPhone 12 Pro Max с A14 Bionic SoC появился на AnTuTu -

Стеклянный мозг?

Извержение Mt. Везувий высвободил тепловую энергию, примерно в 100 000 раз превышающую количество атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки в конце Второй мировой войны, извергая расплавленную породу, пемзу и горячий пепел, в частности, на города Помпеи и Геркуланум. Подавляющее большинство жертв умерло от удушья, задыхаясь от густых облаков ядовитого газа и пепла.

Но исследование 2001 г. in Nature, в соавторстве с Петроне, оценил температуру пирокластической волны, разрушившей Помпеи, в 500 ° по Цельсию (932 ° по Фаренгейту), достаточную для того, чтобы убить жителей за доли секунды. Еще в 2018 году мы сообщали о заключении Петроне о том, что жители Геркуланума могли постигнуть подобную участь. Были переломы костей и «трещины и взрыв» черепных коробок, что соответствует судебно-медицинским случаям, когда черепа лопаются от сильной жары.

А ранее в этом году мы сообщили о последующем исследовании Петроне, в котором были представлены дополнительные доказательства того, что сильная жара убила много жертв. Он и несколько коллег завершили анализ черепа одной жертвы, впервые обнаруженного в 1960-х годах в Геркулануме. Тело было найдено на деревянной кровати, погребенной в вулканическом пепле, а в черепе остались следы мозгового вещества. По словам Петроне и другие…, обычно такое мозговое вещество «омыляется» сильнейшей жарой, то есть превращается в мыло (глицерин и жирные кислоты). Но вещество мозга этой конкретной жертвы было застекловано, то есть сплавлено в стекло. Петроне и другие. По оценкам, температура могла достигать 520 ° по Цельсию (984 ° по Фаренгейту), основываясь на доказательствах, полученных из обугленной древесины на этом месте.

«Это говорит о том, что сильное излучение тепла могло воспламенить телесный жир и испарить мягкие ткани», — заключили авторы. «Обнаружение стекловидного материала из головы жертвы, белков, экспрессируемых в человеческом мозге, и жирных кислот, обнаруженных в человеческих волосах, указывает на термическое сохранение остеклованной ткани человеческого мозга».

По словам Петроне, в этой последней статье рассматривается генетическая экспрессия этих ранее идентифицированных белков, а также включены результаты использования сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) для изображения остеклованных останков головного и спинного мозга. Они обнаружили, что изображения выявили отличительные особенности, типичные для центральной нервной системы человека, в том числе свидетельства наличия нейронов и аксонов белого вещества.

«Необычайное открытие идеально сохранившихся древних нейронных структур было вызвано превращением тканей человека в стекло, что свидетельствует о быстром охлаждении облаков горячего вулканического пепла, которые обрушились на Геркуланум в начале извержения», — сказал соавтор Гвидо Джордано, вулканолог из Университета Рома Тре. Команда пришла к выводу, что уникальный процесс витрификации, произошедший в Геркулануме, «заморозил» нейронные структуры этой конкретной жертвы, сохранив их нетронутыми.

Ранее в этом году Аксель Петцольд из Университетского колледжа Лондона и несколько его коллег подтвердили сохранение нейроцитоархитектуры в 2600-летнем человеческом черепе железного века, раскопанном в Хеслингтоне, Йорк, хотя и с помощью другого механизма, чем стеклование, заявленное Петроне и другие. Пер Хейворд, по крайней мере, в четырех недавних работах были обнаружены доказательства наличия нейронов в сохранившемся древнем мозге. Возможно, работает более одного механизма.

Вместо этого испекли?

Томпсон рассказала биоархеолог Кристина Киллгроув ранее в этом году он не считает теорию испарения правдоподобной, предпочитая свою собственную альтернативную теорию — основанную на данных скелета и коллагена — о том, что жертвы в Геркулануме, возможно, были по существу «запечены» низкоинтенсивным нагревом, например, жареным косяком в печь. По словам Хейворда, даже омыление (превращение в мыло) нехарактерно. Она просмотрела литературу о консервированном мозге, и из примерно 187 источников только 9 процентов описали что-то вроде омыления, и только один из них получил химическое подтверждение.

Томпсон нашел эту последнюю статью интересной, но также «разочаровывающей», особенно потому, что авторы не включают свои необработанные данные — только список белков и связанных выражений генов. «Необходимо больше информации о данных, восстановленных командой, и больше ссылок на предыдущие опубликованные работы», — сказал он. «Это покажет, что сохранившиеся мозги из археологического и исторического контекстов на самом деле не так уж редки. Геркуланума были полностью испарены. Геркуланум — такой интересный и сложный контекст для сохранения, что этот аспект требует гораздо большего изучения ».

«Интересно, что у этого человека, кажется, сохранилась мозговая ткань, в то время как все другие жертвы предположительно испарились».

По словам Хейворда, в двух недавних палеопротеомных исследованиях сообщалось о сотнях белков, тогда как Петроне и другие. выздоровел всего девять. «Мне было бы любопытно узнать, почему были извлечены эти девять белков и связано ли это с тем, как этот мозг был сохранен», — сказала она. «Это очень сложно исследовать без доступа к необработанным данным».

Это не первый раз, когда данные о древних белках утаивают, но Томпсон, Хейворд и ее коллега из Копенгагенского университета Мэтью Коллинз считают, что это отвечает долгосрочным интересам сообщества. «Когда мы анализируем древние протеомы, мы обычно определяем только 3 процента запросов, которые делают инструменты», — сказал Коллинз Ars. «Поэтому, когда мы публикуем статью, мы публикуем все необработанные данные. Они обычно доступны и загружаются, а другие могут прийти вместе с новыми стратегиями программного обеспечения и новыми аналитическими подходами, которые могут раскрыть гораздо больше».

В одном можно согласиться с тем, что слияние судебной медицины и антропологии, наряду с новыми передовыми инструментами для визуализации и анализа, оказывается благом для таких исследований. Коллинз ссылается на всплеск персонализированной медицины, которая объединила в себе высокопроизводительное генетическое секвенирование и протеомику. Добавьте к этому технологию высокорезонансной визуализации, хорошо подходящую для анализа древних образцов, и в результате значительно увеличится количество исследований и опубликованных публикаций. Также существует гораздо больше междисциплинарного сотрудничества. «Мы все предлагаем разные методологии и идеи, потому что понимаем, что только если мы будем сотрудничать вместе, мы действительно поймем, что происходит в этих исследованиях», — сказал Коллинз.

DOI: PLOS ONE, 2020. 10.1371 / journal.pone.0240017 (О DOI).