A equipe examinou dentes fossilizados de 51 hominídeos encontrados na África, Ásia e Europa. As amostras incluíam tanto humanos modernos quanto arcaicos, como neandertais, ancestrais humanos primitivos como Australopithecus africanus, e grandes primatas extintos, incluindo Gigantopithecus blacki.

Vestígios de chumbo foram encontrados em 73% dos fósseis estudados, com 71% das amostras de humanos modernos e arcaicos apresentando contaminação. Fósseis de G. blacki, com 1,8 milhões de anos, revelaram os níveis mais altos de exposição aguda.

Acreditava-se anteriormente que os humanos enfrentavam exposição significativa ao chumbo apenas na história registrada, especialmente durante a era romana, quando tubos de chumbo eram usados em sistemas de água, e posteriormente durante a Revolução Industrial. A poluição por chumbo começou a diminuir apenas após o final do século XX.

“Paramos de usar chumbo em nossas vidas diárias quando percebemos quão tóxico ele é, mas ninguém havia estudado o chumbo na pré-história”, disse a autora correspondente Alysson Muotri, Ph.D., professor de pediatria e medicina celular e molecular na Escola de Medicina da UC San Diego, co-diretor do Centro de Arquealização e diretor do Centro de Pesquisa Orbital de Células-Tronco Espaciais Sanford.

Para a surpresa dos pesquisadores, dentes de pessoas nascidas entre meados do século XX (das décadas de 1940 a 1970), quando a exposição a gasolina e tintas com chumbo era comum, mostraram padrões de chumbo similares aos dos fósseis humanos antigos.

Os cientistas sugerem que os humanos primitivos e seus parentes podem ter encontrado chumbo em sua busca por água, da mesma maneira que os romanos fizeram mais tarde na história.

“Uma possibilidade é que eles estavam procurando por cavernas com água corrente dentro”, disse Muotri. “Cavernas contêm chumbo, então ficaram todos contaminados. Com base nos estudos do esmalte dental, isso começou muito cedo na infância.”

A exposição ao chumbo prejudica o crescimento e a função do cérebro, afetando a inteligência e a regulação emocional.

Diante dessas evidências, Muotri e sua equipe começaram a questionar como os humanos modernos conseguiram prosperar apesar de tais condições tóxicas em seu passado evolutivo.

Uma pequena mudança genética

Um gene conhecido como antígeno neuro-oncológico ventral 1 (NOVA1) desempenha um papel crucial na formação do cérebro e no desenvolvimento sináptico. Atuando como um regulador chave do neurodesenvolvimento, o NOVA1 ajuda a determinar como as células precursoras neurais reagem à exposição ao chumbo, e distúrbios em sua atividade estão ligados a desordens neurológicas.

Quase todos os humanos modernos possuem uma versão do gene NOVA1 que difere por uma única base de DNA da versão encontrada nos neandertais. Trabalhos anteriores do grupo de Muotri mostraram que trocar o NOVA1 moderno pela variante mais antiga em modelos de cérebro em miniatura, chamados organoides, causou mudanças dramáticas na estrutura e conectividade cerebral.

“Tudo nos organoides é idêntico, exceto por essa variante genética, permitindo-nos investigar se essa mutação específica entre nós e os neandertais nos proporciona alguma vantagem”, disse Muotri. A variante arcaica acelerou a maturação cerebral, mas resultou em menos complexidade ao longo do tempo. “Se todos os humanos possuem essa mutação mais nova em todos os cantos do mundo, uma pressão genética muito forte deve ter selecionado essa característica em nossa espécie.”

Para testar se a exposição ao chumbo poderia ter moldado essa mudança genética, os pesquisadores criaram organoides cerebrais com ambas as variantes do NOVA1, moderna e ancestral, expondo-os ao chumbo e monitorando o crescimento de neurônios corticais e talâmicos.

Descobriram que o chumbo alterou a atividade do NOVA1 em ambos os tipos de organoides, influenciando genes relacionados a condições como autismo e epilepsia.

No entanto, apenas a variante arcaica do NOVA1 alterou a atividade do FOXP2, um gene crucial para fala e linguagem. Indivíduos com certas mutações no FOXP2 têm dificuldades para formar palavras e frases complexas.

“Esses tipos de neurônios relacionados à linguagem complexa são suscetíveis à morte na versão arcaica do NOVA1“, disse Muotri. “O gene FOXP2 é idêntico entre nós e os neandertais, mas é como o gene é regulado pelo NOVA1 que provavelmente contribui para as diferenças na linguagem.”

Implicações evolutivas

As descobertas sugerem que a aquisição da variante moderna do NOVA1 pode nos ter protegido dos efeitos prejudiciais do chumbo, promovendo o desenvolvimento da linguagem complexa e a coesão social. Isso pode ter dado aos humanos modernos uma vantagem evolutiva significativa sobre os neandertais, mesmo na presença de contaminação por chumbo.

Muotri acredita que esses resultados têm implicações importantes para entender como fatores estressores ambientais moldaram o desenvolvimento cerebral durante a evolução humana. Ele especula que a exposição ao chumbo pode ter contribuído para a extinção dos neandertais há cerca de 40.000 anos.

“A linguagem é uma vantagem tão importante, é transformacional, é nosso superpoder”, disse Muotri. “Graças à linguagem, conseguimos organizar a sociedade e trocar ideias, permitindo-nos coordenar grandes movimentos. Não há evidências de que os neandertais pudessem fazer isso. Eles podem ter tido um pensamento abstrato, mas não conseguiam traduzi-lo um para o outro. E talvez a razão seja porque nunca tiveram um sistema de comunicação tão eficiente quanto nossa linguagem complexa.”

Compreender como as variantes do gene NOVA1 podem afetar a expressão de FOXP2 ajuda a elucidar a relação entre a contaminação por chumbo e o desenvolvimento cerebral, além de lançar luz sobre condições neurológicas relacionadas à linguagem, incluindo a apraxia da fala – uma condição que dificulta a produção correta dos sons da fala – e o autismo.

Os co-autores do estudo incluíram Janaina Sena de Souza, Sandra M. Sanchez-Sanchez, Jose Oviedo, da Universidade da Califórnia em San Diego; Marian Bailey e Matthew Tonge, da Southern Cross University; Renaud Joannes-Boyau, da Southern Cross University e da Universidade de Joanesburgo; Justin W. Adams, da Universidade de Joanesburgo e da Universidade de Monash; Christine Austin, Manish Arora, da Icahn School of Medicine at Mount Sinai, Kira Westaway, da Universidade Macquarie; Ian Moffat, da Flinders University e da Universidade de Cambridge; Wei Wang e Wei Liao, do Museu de Antropologia de Guangxi; Yingqi Zhang, do Instituto de Paleontologia de Vertebrados e Paleoantropologia; Luca Fiorenza, da Universidade de Monash e da Universidade Johann Wolfgang Goethe; Marie-Hélène Moncel, do Museu Nacional de História Natural; Gary T. Schwartz, da Universidade Estadual do Arizona; Luiz Pedro Petroski e Roberto H. Herai, da Pontifícia Universidade Católica do Paraná; Jose Oviedo, da Universidade do Arizona; e Bernardo Lemos, da Harvard T. H. Chan School of Public Health.

O estudo foi financiado, em parte, pelos Institutos Nacionais de Saúde (subvenções R01 ES027981, P30ES023515, R01ES026033), pelo Conselho de Pesquisa da Austrália (subvenção DP170101597), pela Fundação Nacional de Ciência (subvenção BCS 0962564) e pela The Leakey Foundation.

Divulgações: Muotri é cofundador e possui participação acionária na TISMOO, uma empresa especializada em análise genética e organogênese cerebral humana. Os termos deste acordo foram revisados e aprovados pela Universidade da Califórnia em San Diego de acordo com suas políticas de conflito de interesse.