Окаменевшие мозги

Археологам редко приходится иметь дело с мягкими тканям людей и животных: при раскопках им все больше достаются твердые кости. Есть, конечно, исключения — специально сделанные мумии, иссохшие жертвы песчаных бурь или замороженные, оказавшиеся в плену вечной мерзлоты или ледника, как известный охотник палеолита Этци (Ötzi), останки которого хранятся в музее итальянского Больцано.

Однако изредка природа преподносит подарки, например череп с окаменевшим мозгом внутри. И никаких следов иных мягких тканей, они со временем исчезают бесследно. Чем же мозг так отличается от всего остального, что он способен сохраняться тысячелетиями, и какие механизмы в этом помогают? Эту загадку решали гео- и биохимики из Оксфорда во главе с Александрой Мортон-Хейуард (Alexandra L. Morton-Hayward), но не очень успешно.

В различных археологических хранилищах они насчитали 4400 останков людей, где полностью или частично присутствовал мозг. Их возраст — от современности, например времен Гражданской войны в республиканской Испании, до более 12 тысяч лет назад. Из них у 1328 кроме мозга были только кости.

Что это за механизмы обеспечивают сохранение мозгов? В засушливом климате дегидратация, в морозном — заморозка, на берегу океана — дубление или омыление. Во всех этих случаях в останках наряду с мозгом есть и другие мягкие ткани. А вот механизм, который из всех мягких тканей сохраняет только мозг — непонятен. Эта загадочная группа окаменевала в условиях частых и сильных дождей, в присутствии глины и железа (из-за него, точнее его оксидов, эти мозги окрашены в желто-коричневый цвет), на этом выявленные особенности заканчиваются. Впрочем, есть еще одна — такой неизвестный механизм обеспечивал самый длительный срок сохранения. Так, древнейшие высушенные мозги датированы 8970 годом, замороженные — 5180, омыленные — 3900, дубленные — 2790-м. А у каменных мозгов, сохраненных неизвестным механизмом — более 12 тысяч лет, фактически весь голоцен.

Впрочем, скудость данных не помешала ученым высказать базовую гипотезу. «Окаменение» мягких тканей в принципе связано с объединением составляющих их белков, сахаров и липидов в разветвленную и прочную сеть макромолекул, после чего идет ее минерализация. Важнейшие участники этой реакции полимеризации — межклеточные белки с сульфидными группами и липиды с реакционноспособными карбонильными группами. Как раз в мозге много и тех и других, как ни в каких иных тканях.

Кроме того, в мозге большие запасы железа и меди. В норме они хранятся в соединениях, например ферритинах, которые блокируют их химическую активность. После смерти механизм безопасности разрушается, и эти металлы начинают высвобождаться, вступать в окислительно-восстановительные реакции, порождать радикалы и так вовлекать в химическое взаимодействие ранее инертные макромолекулы ткани мозга.

Как бы то ни было, исследователи считают, что они вскрыли огромный пласт находок, которые до сих пор не привлекали внимания археологов. А зря, ведь из окаменевших мягких тканей можно извлечь больше информации о биологии и вообще о жизни наших предков, чем из остатков скелета. Например, проследить эволюцию структур мозга, историю формирования сознания и поведения людей (Proceedings of the Royal Society B).

Журнал Американского химического общества Chemical & Engineering News, C&EN, подвел итоги 2024 года в области химии и составил список наиболее интересных работ, которые были опубликованы в научных журналах за 2024 год. Выше была описана одна из этих работ.

См. также:
Электрическое притяжение
Музыка белка
Секретик в коробочке
Лазерный водород
Электрический самородок
Почему голубика синяя?
Телобатарейка