چرا مغز بعضی از انسان‌ها هزاران سال دوام می‌آورد؟ علم پاسخ می‌دهد

با اینکه بافت نرم مغز انسان پس از مرگ به‌شدت مستعد تجزیه است، باستان‌شناسان بارها مغزهای سالمی را در میان بقایایی پیدا کرده‌اند که تقریباً تمام بافت‌های نرم دیگر آن‌ها از بین رفته است.

یک پژوهش جدید تعدادی از این مغزهای باستانی را بررسی کرده است؛ نمونه‌هایی که معمولاً در محیط‌های غرق در آب و کم‌اکسیژن کشف می‌شوند و برخلاف سایر اندام‌ها توانسته‌اند در برابر تجزیه مقاومت کنند. نتایج نشان می‌دهد کمبود اکسیژن روند اتصال متقابل پروتئین‌های مغز توسط رادیکال‌های آزاد را مختل می‌کند؛ واکنشی که در شرایط عادی سرعت تخریب را افزایش می‌دهد. در عوض، مولکول‌ها به پروتئین‌های مجاور مغز متصل می‌شوند و ساختارهایی محکم‌تر به وجود می‌آورند که در برابر تجزیه مقاومت بیشتری دارند.

مغز انسان عمدتاً از آب، پروتئین، کربوهیدرات و مقدار زیادی چربی تشکیل شده است. حدود 60 درصد مغز را چربی تشکیل می‌دهد و همین موضوع آن را به چرب‌ترین اندام بدن تبدیل کرده است. از آنجا که چربی‌ها برخلاف استخوان ساختار معدنی‌شده ندارند، مغز پس از مرگ معمولاً پیش از آنکه فرایند معدنی‌شدن محافظتی رخ دهد، تجزیه می‌شود. با این حال، همیشه چنین اتفاقی رخ نمی‌دهد.

بر اساس پژوهشی تازه که در Journal of Proteome Research منتشر شده، باستان‌شناسان تاکنون بیش از 4,400 مغز انسان حفظ‌شده را در نقاط مختلف جهان شناسایی کرده‌اند که برخی از آن‌ها تقریباً 12,000 سال قدمت دارند. در بیش از 1,300 مورد، مغز تنها بافت نرم باقی‌مانده بوده و در حالی سالم مانده که دیگر بافت‌های نرم بدن کاملاً تجزیه شده بودند. همین پدیده غیرمعمول پرسش مهمی را ایجاد کرد: چرا این مغزها توانسته‌اند دوام بیاورند؟

مغزها چگونه در برابر تجزیه مقاومت کردند؟

پژوهشگران می‌گویند دوام مغز برای هزاران سال، در حالی که از نظر زیست‌شیمیایی پس از مرگ بسیار ناپایدار است، نشان می‌دهد دستگاه عصبی مرکزی مسیر متفاوتی را در فرایندهای پس از مرگ طی می‌کند. به گفته نویسندگان، این مسیر که در علم با نام تافونومی شناخته می‌شود، توضیح می‌دهد بافت‌های زیستی از لحظه مرگ تا زمان کشف چگونه دچار تغییر، تخریب یا حفظ‌شدن می‌شوند. این روند در مغز ویژگی‌های اختصاصی دارد و از سازوکارهایی که موجب حفظ سایر بافت‌های نرم می‌شوند، تفاوت می‌کند.

حفظ بافت نرم در شرایط طبیعی چندان رایج نیست، اما غیرممکن هم نیست و سازوکارهای مختلفی می‌توانند چنین نتیجه‌ای ایجاد کنند. مومیایی‌کردن، که در مصر باستان به‌طور گسترده انجام می‌شد، یکی از این روش‌هاست. انجماد نیز می‌تواند بقایا را برای مدت بسیار طولانی حفظ کند. اوتزی مرد یخی، یکی از مشهورترین اجساد تاریخ، هزاران سال درون یخچال طبیعی تقریباً دست‌نخورده باقی ماند.

فرایند دیگری نیز به نام صابونی‌شدن وجود دارد. در این حالت، چربی‌های بدن در محیط‌های گرم و مرطوب و در معرض باکتری‌های بی‌هوازی قرار می‌گیرند و ماده‌ای شبیه صابون تولید می‌کنند که به آن موم گور گفته می‌شود. این فرایندها می‌توانند توضیح دهند چرا بسیاری از مغزهای باستانی کشف‌شده تا امروز سالم مانده‌اند، اما حدود 1,300 نمونه با چنین توضیحاتی سازگار نیستند.

تیم پژوهشی به سرپرستی الکساندرا سیور، انسان‌شناس پزشکی قانونی در دانشگاه آکسفورد، این نمونه‌های استثنایی را بررسی کرد و به یک سرنخ مهم رسید. مغزهایی که در میان بقایای انسانی همچنان سالم پیدا شده بودند، اغلب در محیط‌های پرآب و فقیر از اکسیژن یا هیپوکسیک قرار داشتند.

برای بررسی دقیق‌تر این پدیده، پژوهشگران لاشه موش‌ها را حداکثر به مدت 6 ماه در محیط‌های مختلف قرار دادند و میزان آب و اکسیژن موجود در این شرایط را تغییر دادند. سپس با استفاده از روش طیف‌سنجی جرمی با تفکیک‌پذیری بالا و کروماتوگرافی مایع متصل به طیف‌سنجی جرمی دومرحله‌ای، در بازه‌های زمانی گوناگون تصویری از پروتئوم مغز تهیه کردند و بیش از 1.2 میلیون مسیر اختصاصی تجزیه پپتیدها را مدل‌سازی کردند.

نتایج نشان داد اکسیژن مهم‌ترین عامل در تعیین سرنوشت مغز پس از دفن است. محیط‌های دارای اکسیژن باعث از دست رفتن گسترده پروتئین‌ها شدند، در حالی که شرایط کم‌اکسیژن به حفظ برخی پروتئین‌های مقاوم در برابر تجزیه کمک کرد.

پژوهشگران یک مرحله عمیق‌تر نیز این فرایند را بررسی کردند. در محیط‌های سرشار از اکسیژن، رادیکال‌های آزاد که مولکول‌هایی بسیار واکنش‌پذیر با یک الکترون جفت‌نشده هستند، زنجیره‌ای از واکنش‌ها ایجاد می‌کنند که روند تخریب بافت را شدت می‌بخشد.

اما وقتی میزان اکسیژن به شکل قابل‌توجهی محدود شود، مولکول‌های موجود در این زنجیره به‌جای ادامه دادن واکنش‌های تخریبی، به پروتئین‌های مجاور مغز متصل می‌شوند. در نتیجه، ساختاری کلی شکل می‌گیرد که پس از مرگ در برابر تخریب مواد آلی مقاوم‌تر است.

مغز همچنین از قرار گرفتن در فضای استخوانی جمجمه بهره می‌برد؛ فضایی که می‌تواند تا حدی از آن محافظت کند. با این حال، نویسندگان پژوهش اشاره می‌کنند که این اندام چرب سرشار از فلزاتی نیز هست که رفتار رادیکال‌های آزاد را تقویت می‌کنند. بنابراین مغز هم هدف این واکنش‌ها قرار می‌گیرد و هم از پیامد آن‌ها سود می‌برد؛ به این معنا که فرایند تجزیه در شرایط خاص می‌تواند عملاً به سازوکاری برای حفظ بافت تبدیل شود.

به گفته نویسندگان پژوهش، این مطالعه نشان می‌دهد تجزیه الزاماً نقطه مقابل حفظ‌ شدن نیست، بلکه در شرایط شیمیایی خاصی می‌تواند یکی از سازوکارهای حفظ باشد. همان واکنش‌های شیمیایی که موجب تخریب مولکولی می‌شوند، می‌توانند پایداری مولکولی نیز ممکن سازند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.