考古學(xué)家使用掃描電子顯微鏡（SEM），在一位古代遇難者的遺體中發(fā)現(xiàn)了存在神經(jīng)元的證據(jù)

公元79年，維蘇威火山發(fā)生了一場災(zāi)難性噴發(fā)，摧毀了附近幾個城鎮(zhèn)，造成數(shù)千人死亡。如今，意大利科學(xué)家從其中一個遇難者“玻璃化”的大腦中發(fā)現(xiàn)了保存完好的神經(jīng)元。相關(guān)研究在《公共科學(xué)圖書館綜合》（PLOS ONE）上發(fā)表。

在古代人類遺骸中發(fā)現(xiàn)腦組織是一件不尋常的事件。該論文的合著者皮爾·保羅·彼得羅恩認為，2000年前的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)被完整地保存下來，“我們的案例是前所未有的”。

人死后，大腦通常不會留存很長時間。一般情況下，大腦是在自然環(huán)境下最早分解的東西之一。但這也并非沒有先例。

“腦組織確實能保存下來，而且比人們想象的要常見得多。”哥本哈根大學(xué)古蛋白質(zhì)組學(xué)專業(yè)的研究生亞歷山德拉·海沃德告訴科技媒體Ars。至目前為止，海沃德已找到了大約1300個保存下來的大腦。

不過，彼得羅恩等人在維蘇威發(fā)現(xiàn)的保存大腦非常古老，而且就其保存機制提出了不尋常的假說。

玻璃化的大腦？

2001年由彼得羅恩等人發(fā)表的一項研究估計，摧毀龐貝的火山碎屑流的溫度為500攝氏度，足以在短時間內(nèi)殺死當?shù)鼐用?。彼得羅恩認為，赫庫蘭尼姆的居民可能就遭遇了類似的命運。該地比龐貝城離維蘇威火山更近一些。

發(fā)掘標本時繪制的草圖勾勒出人體的特征。頭骨的后部（枕骨和頂骨的一部分）已爆開。A.從顱骨內(nèi)部收集的玻璃化的腦碎片;B.脊柱玻璃化的脊髓碎片（SEM，比例尺以毫米為單位）

彼得羅恩等人在后續(xù)研究中證明了這一點，即極端高溫導(dǎo)致了許多人死亡。他與幾位同事對一名遇難者的頭骨進行了分析。根據(jù)彼得羅恩等人的說法，大腦物質(zhì)通常會在高溫下“皂化”，變成甘油和脂肪酸。但是這名遇難者的大腦已經(jīng)被特殊地玻璃化了，也就是熔成了玻璃。參考當時環(huán)境中被燒焦的木頭，估計溫度可高達520攝氏度。

“這表明極高的輻射熱能夠點燃體內(nèi)脂肪并蒸發(fā)軟組織，”彼得羅恩總結(jié)道?！皬氖芎φ哳^部檢測出的玻璃狀物質(zhì)、人腦中留存的蛋白質(zhì)，以及在頭發(fā)中發(fā)現(xiàn)的脂肪酸，表明了熱誘導(dǎo)下，存留的是玻璃化的人類腦組織。”

在最新的論文中，彼得羅恩等人研究了先前鑒定的蛋白質(zhì)的基因表達，包括使用掃描電子顯微鏡，得到玻璃化的大腦和脊髓殘骸的成像結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)，這些圖像揭示了人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)的典型特征，包括神經(jīng)元和腦白質(zhì)中的軸突。這證明了腦組織轉(zhuǎn)化為玻璃后，人們發(fā)現(xiàn)了保存完好的古代神經(jīng)元結(jié)構(gòu)。

“這一非凡的發(fā)現(xiàn)表明，火山噴發(fā)開始時，襲擊赫庫蘭尼姆的熱火山灰云迅速冷卻?！闭撐暮现吖缍唷ぷ舻づf道。研究小組得出結(jié)論，獨特的玻璃化過程“凍結(jié)”了該特定遇難者的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，從而使它們完整無損。

此外，倫敦大學(xué)學(xué)院的阿克塞爾·佩佐爾德和幾位同事證實，在約克郡的赫靈頓出土的2600年前的人類頭骨中，有神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)被保存了下來。不過，其機制與彼得羅恩等人聲稱的玻璃化不同。而近期至少有四篇論文表明，在保存完好的古代大腦中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元存在的證據(jù)。所以可能有不止一種機制在起作用。

理論爭議

英國蒂賽德大學(xué)的法醫(yī)人類學(xué)家蒂姆·湯普森表示，他認為汽化理論并不合理，他更傾向于自己的基于骨骼和膠原蛋白證據(jù)的替代理論——即赫庫蘭尼姆的遇難者可能本質(zhì)上是被較低強度的熱量炙烤過，就像在烤箱里烤肉一樣。

而根據(jù)海沃德的說法，甚至皂化作用也不是典型的。她查閱了約187個資料來源，只有9%的資料描述了類似皂化的現(xiàn)象，其中只有一種被化學(xué)證實。

湯普森認為這篇最新的論文很有趣，但也“令人沮喪”，特別是因為作者沒有包含原始數(shù)據(jù)，只是一個蛋白質(zhì)和相關(guān)基因表達的列表。“需要有更多關(guān)于團隊恢復(fù)的數(shù)據(jù)的信息，并更多地參考以前發(fā)表的研究?！彼胫罏槭裁丛谶@種特定的情況下大腦材料能夠保存得如此完好，而其他赫庫蘭尼姆遇難者的大腦已經(jīng)完全蒸發(fā)了。“這是如此有趣和復(fù)雜的保存背景，值得進一步探索?！?/p>

根據(jù)海沃德的觀點，最近的兩項古蛋白質(zhì)組學(xué)研究報告了數(shù)百種蛋白質(zhì)，而彼得羅恩等人只發(fā)現(xiàn)了9種?！盀槭裁催@9種蛋白質(zhì)被發(fā)現(xiàn)了，這是否與這個大腦的保存方式有關(guān)?！焙Ｎ值卤硎荆霸跊]有原始數(shù)據(jù)的情況下，很難進行調(diào)查?！?/p>

海沃德的同事馬修·柯林斯談及在分析古老的蛋白質(zhì)組時，通常只能識別出儀器所檢測數(shù)據(jù)的3%。因此，當研究者發(fā)表一篇論文時，基本會發(fā)布所有的原始數(shù)據(jù)?！耙话銇碚f，原始數(shù)據(jù)是可以訪問和下載的，而新的軟件策略和新的分析方法也會帶來新的成果?！?/p>

不可否認，法醫(yī)學(xué)和人類學(xué)的融合以及先進的工具，正在為此類研究帶來福音?？铝炙怪赋?，個性化醫(yī)療的激增，促發(fā)了高通量基因測序和蛋白質(zhì)組學(xué)的混合。再加上適合分析古代樣品的高共振成像技術(shù)，使此類研究及論文顯著增加。正如柯林斯所說：“我們都提出了不同的方法和想法，因為我們意識到只有共同合作，才能真正了解這些研究的進展?！保ㄕ悦馈渡羁萍肌罚?（編輯/多洛米）