دانشمندان دلیل عجیب سالم ماندن مغز انسان‌های باستانی را کشف کردند

با اینکه بافت نرم مغز انسان پس از مرگ به‌شدت مستعد تجزیه است، باستان‌شناسان بارها مغزهای سالمی را در میان بقایای انسانی پیدا کرده‌اند.

پژوهش جدیدی چند نمونه از این مغزهای باستانی را بررسی کرده است؛ مغزهایی که معمولاً در محیط‌های غرقابی و کم‌اکسیژن پیدا می‌شوند و برخلاف سایر اندام‌ها توانسته‌اند در برابر تجزیه مقاومت کنند. یافته‌ها نشان می‌دهد کمبود اکسیژن روند اتصال عرضی پروتئین‌های مغز توسط رادیکال‌های آزاد را مختل می‌کند؛ فرایندی که معمولاً سرعت تخریب را افزایش می‌دهد. در عوض، مولکول‌ها به پروتئین‌های مجاور مغز متصل می‌شوند و ساختارهای مستحکم‌تری ایجاد می‌کنند که دیرتر تجزیه می‌‌گردند.

مغز انسان عمدتاً از آب، پروتئین، کربوهیدرات و مقدار زیادی چربی تشکیل شده است. حدود 60 درصد مغز را چربی تشکیل می‌دهد و به همین دلیل مغز چرب‌ترین اندام بدن به شمار می‌رود. از آنجا که چربی برخلاف استخوان ساختار معدنی‌شده ندارد، پس از مرگ معمولاً مغز پیش از آنکه فرایند معدنی‌شدن محافظتی اتفاق بیفتد، تجزیه می‌شود.

بر اساس پژوهش تازه‌ای که در Journal of Proteome Research منتشر شده، باستان‌شناسان تاکنون بیش از 4,400 مغز انسان حفظ‌شده را در نقاط مختلف جهان ثبت کرده‌اند که برخی از آنها تقریباً 12,000 سال قدمت دارند. در بیش از 1,300 مورد نیز مغز تنها بافت نرمی بوده که پس از نابودی سایر بافت‌های نرم، دست‌نخورده باقی مانده است. همین پدیده غیرعادی پرسش مهمی را مطرح کرده است: چرا این مغزها توانسته‌اند برای چنین مدت طولانی سالم بمانند؟

پژوهشگران می‌گویند تناقض میان ماندگاری مغز برای هزاران سال و ناپایداری زیست‌شیمیایی آن پس از مرگ نشان می‌دهد که دستگاه عصبی مرکزی مسیری ویژه در فرایند پس از مرگ طی می‌کند؛ مسیری که در آن بافت‌های زیستی از زمان مرگ تا کشف دوباره، دچار تغییر، تخریب یا حفظ‌شدن می‌شوند و این مسیر هم به نوع اندام وابسته است و هم از نظر سازوکار با فرایندهایی که سایر بافت‌های نرم را پایدار می‌کنند تفاوت دارد.

مغزها چگونه در طول تاریخ حفظ شده‌اند؟

حفظ شدن بافت‌های نرم پدیده‌ای نادر است، اما غیرممکن نیست و روش‌های مختلفی می‌توانند چنین شرایطی را ایجاد کنند. مومیایی‌کردن که یکی از روش‌های شناخته‌شده مورد استفاده مصریان باستان بود، یکی از این راه‌هاست. انجماد نیز می‌تواند بقایا را برای مدت بسیار طولانی حفظ کند. اوتزی مرد یخی که یکی از مشهورترین اجساد تاریخ محسوب می‌شود، هزاران سال درون یخچال طبیعی تقریباً سالم باقی ماند.

روش دیگری نیز وجود دارد که صابونی‌شدن نامیده می‌شود. در این فرایند، چربی بدن در محیط‌های گرم و مرطوب و در تماس با باکتری‌های بی‌هوازی به ماده‌ای شبیه صابون تبدیل می‌‌گردد که به شکل ominous به آن موم گور گفته می‌شود. این فرایندها بدون شک توضیح می‌دهند که چرا بسیاری از مغزهای باستانی کشف‌شده توسط باستان‌شناسان توانسته‌اند در گذر زمان دوام بیاورند؛ با این حال، حدود 1,300 نمونه با این توضیحات سازگار نیستند.

تیم پژوهشی به سرپرستی الکساندرا سیویور، انسان‌شناس پزشکی قانونی دانشگاه آکسفورد، این نمونه‌های استثنایی را بررسی کرد و به یک سرنخ مهم رسید:

مغزهای سالمی که در میان بقایای انسان‌ها کشف شده بودند، معمولاً در محیط‌های پرآب و فقیر از اکسیژن یا هیپوکسی قرار داشتند.

برای بررسی دقیق‌تر این پدیده، پژوهشگران لاشه موش‌ها را تا 6 ماه در محیط‌های مختلف قرار دادند و میزان آب و اکسیژن موجود در هر محیط را تغییر دادند. سپس با استفاده از کروماتوگرافی مایع با وضوح بالا و طیف‌سنجی جرمی پشت‌سرهم، در بازه‌های زمانی مختلف تصویری از پروتئوم مغز تهیه کردند و بیش از 1.2 میلیون مسیر اختصاصی تجزیه پپتیدها را مدل‌سازی کردند.

اکسیژن؛ عامل کلیدی ماندگاری مغز

نتایج نشان داد اکسیژن مهم‌ترین عامل در تعیین این موضوع است که آیا مغز می‌تواند برای هزاران سال در زیر زمین دوام بیاورد یا نه. دفن در محیط‌های دارای اکسیژن باعث از دست رفتن گسترده پروتئین‌ها شد، در حالی که کمبود اکسیژن به حفظ برخی پروتئین‌های مقاوم در برابر تجزیه کمک کرد.

بررسی دقیق‌تر نشان داد که در محیط‌های دارای اکسیژن، رادیکال‌های آزاد، یعنی مولکول‌های بسیار واکنش‌پذیری که تنها یک الکترون جفت‌نشده دارند، زنجیره‌ای از واکنش‌ها ایجاد می‌کنند که روند تخریب را به‌شدت افزایش می‌دهد.

اما زمانی که میزان اکسیژن به‌طور چشمگیری محدود باشد، مولکول‌های موجود در این زنجیره به‌جای ادامه دادن فرایند تخریب، به پروتئین‌های مجاور مغز متصل می‌شوند. در نتیجه ساختاری شکل می‌گیرد که در برابر تجزیه مواد آلی پس از مرگ مقاومت بیشتری دارد.

مغز همچنین از قرار گرفتن در فضای محافظ جمجمه سود می‌برد، اما پژوهشگران اشاره می‌کنند که این اندام چرب، مقدار قابل‌توجهی فلز نیز در خود دارد؛ فلزاتی که می‌توانند رفتار رادیکال‌های آزاد را تقویت کنند. بنابراین مغز هم هدف این واکنش‌هاست و هم از پیامد آنها سود می‌برد؛ فرایندی که در آن تجزیه، عملاً به نوعی عامل حفظ‌شدن تبدیل می‌شود.

پژوهشگران در پایان نوشتند:

این مطالعه نشان می‌دهد که تجزیه لزوماً نقطه مقابل حفظ‌شدن نیست، بلکه در شرایط شیمیایی خاص می‌تواند یکی از سازوکارهای حفظ بافت باشد. همان واکنش‌های اکسیداتیوی که باعث تخریب مولکولی می‌شوند، قادرند پایداری مولکولی نیز ایجاد کنند.

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