L'esposizione al piombo non è una prerogativa dell'era industriale: questo metallo tossico ha accompagnato l'evoluzione umana per oltre due milioni di anni, influenzando potenzialmente lo sviluppo cerebrale, il comportamento sociale e persino le capacità linguistiche dei nostri antenati. Una ricerca internazionale pubblicata su Science Advances ribalta l'idea consolidata che il piombo sia diventato un problema sanitario solo con l'avvento della metallurgia e dell'industria moderna, dimostrando invece che gli ominidi hanno affrontato ripetute esposizioni a questo elemento lungo tutta la loro storia evolutiva. La scoperta apre scenari inediti sulla pressione selettiva esercitata dai fattori ambientali e suggerisce un'ipotesi affascinante: la variante genetica che protegge il cervello umano moderno dagli effetti neurotossici del piombo potrebbe aver conferito un vantaggio evolutivo decisivo rispetto ai Neanderthal.
Il team di ricerca, guidato dal Geoarchaeology and Archaeometry Research Group della Southern Cross University in Australia, in collaborazione con la Icahn School of Medicine del Mount Sinai Hospital di New York e l'Università della California San Diego, ha analizzato 51 denti fossili appartenenti a diverse specie di ominidi e grandi scimmie antropomorfe. I campioni includevano esemplari di Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, rappresentanti arcaici del genere Homo, Neanderthal e Homo sapiens, provenienti da Africa, Asia, Europa e Oceania. Utilizzando tecniche di geochimica ad alta precisione basate su ablazione laser, i ricercatori hanno individuato nello smalto e nella dentina "bande di piombo" che testimoniano episodi ricorrenti di assorbimento del metallo durante l'infanzia, risalenti fino a quasi due milioni di anni fa.
Le analisi, condotte presso il laboratorio GARG di Lismore nel Nuovo Galles del Sud e presso i laboratori di Exposomica del Mount Sinai, hanno rivelato che queste tracce chimiche si formavano in periodi specifici dello sviluppo infantile. L'esposizione poteva derivare da fonti ambientali naturali come acqua contaminata, suolo ricco di minerali piombiferi o attività vulcanica, oppure dal rilascio di piombo accumulato nelle ossa durante periodi di stress fisiologico o malattia. Come spiega il professor Renaud Joannes-Boyau, responsabile del gruppo GARG, questi dati dimostrano che l'esposizione al piombo non è stata solo un prodotto della Rivoluzione Industriale, ma ha fatto parte del nostro paesaggio evolutivo, il che significa che i cervelli dei nostri antenati si sono sviluppati sotto l'influenza di un potente metallo tossico che potrebbe averne plasmato il comportamento sociale e le capacità cognitive nel corso di millenni.
Per comprendere l'impatto funzionale di questa esposizione cronica, i ricercatori hanno utilizzato organoidi cerebrali umani, modelli tridimensionali semplificati del cervello in fase di sviluppo coltivati in laboratorio. L'attenzione si è concentrata su un gene chiave dello sviluppo neurologico chiamato NOVA1, che regola l'espressione genica in risposta all'esposizione al piombo durante la neurosviluppo. La versione moderna di NOVA1, presente negli esseri umani contemporanei, differisce dalla variante riscontrata nei Neanderthal e in altri ominidi estinti, ma finora le ragioni evolutive di questo cambiamento rimanevano oscure.
Gli esperimenti hanno rivelato un contrasto sorprendente: gli organoidi portatori della variante NOVA1 simile a quella dei Neanderthal hanno manifestato disruzioni sostanziali nei neuroni che esprimono il gene FOXP2, concentrati nella corteccia cerebrale e nel talamo, quando sottoposti a concentrazioni di piombo comparabili a quelle rilevate nei fossili. Queste regioni cerebrali sono fondamentali per lo sviluppo del linguaggio e della parola. Al contrario, gli organoidi con il gene NOVA1 moderno hanno dimostrato una resistenza significativamente maggiore agli effetti neurotossici del metallo. Il professor Alysson Muotri, direttore dell'Integrated Space Stem Cell Orbital Research Center presso il Sanford Stem Cell Institute dell'UC San Diego, sottolinea che questi risultati suggeriscono che la nostra variante NOVA1 potrebbe aver offerto protezione contro gli effetti neurologici dannosi del piombo, rappresentando un esempio straordinario di come una pressione ambientale come la tossicità da piombo abbia potuto guidare cambiamenti genetici che migliorarono la sopravvivenza e la capacità di comunicare attraverso il linguaggio.
L'analisi genetica, trascrittomica e proteomica ha rivelato che l'esposizione al piombo negli organoidi con varianti geniche arcaiche comprometteva molteplici vie metaboliche legate al neurosviluppo, alla comunicazione e al comportamento sociale. Le disruzioni nel gene FOXP2 assumono un rilievo particolare data l'importanza consolidata di questo gene nello sviluppo del linguaggio articolato. La sua scoperta risale agli anni Novanta, quando mutazioni in FOXP2 furono associate a gravi disturbi del linguaggio e della parola. I risultati dello studio suggeriscono che la pressione prolungata esercitata dalle tossine ambientali potrebbe aver spinto i tratti cognitivi e comunicativi degli esseri umani moderni e dei Neanderthal lungo percorsi evolutivi differenti.
Il professor Manish Arora, vicepresidente del Dipartimento di Medicina Ambientale della Icahn School of Medicine, evidenzia come questa ricerca dimostri che le nostre esposizioni ambientali hanno plasmato la nostra evoluzione. Dal punto di vista della competizione tra specie, l'osservazione che esposizioni tossiche possano conferire un vantaggio complessivo di sopravvivenza offre un paradigma innovativo per la medicina ambientale, aprendo la strada all'esame delle radici evolutive dei disturbi legati alle esposizioni ambientali. Questa prospettiva risulta particolarmente rilevante considerando che l'esposizione al piombo continua a rappresentare una minaccia sanitaria seria nel mondo contemporaneo, specialmente per i bambini, nonostante la progressiva eliminazione del piombo tetraetile dalla benzina e dalle vernici.
La metodologia integrata dello studio ha combinato la mappatura geochimica dettagliata dei denti fossili con esperimenti su organoidi cerebrali contenenti varianti genetiche moderne o arcaiche del gene NOVA1, prestando particolare attenzione agli effetti sul gene FOXP2. Le analisi genetiche, trascrittomiche e proteomiche hanno fornito una comprensione ampia di come il piombo possa aver influenzato l'evoluzione della cognizione e del comportamento sociale negli ominidi. I ricercatori hanno utilizzato spettrometria di massa ad ablazione laser per tracciare con precisione micrometrica le concentrazioni di piombo nei tessuti dentali fossilizzati, ricostruendo così il profilo temporale dell'esposizione durante l'infanzia degli individui analizzati.
Come conclude il professor Joannes-Boyau, questo lavoro non solo riscrive la storia dell'esposizione al piombo, ma ricorda che l'interazione tra i nostri geni e l'ambiente ha plasmato la nostra specie per milioni di anni e continua a farlo. La scoperta solleva interrogativi profondi sulla suscettibilità umana contemporanea al piombo, che potrebbe essere radicata nel nostro passato evolutivo e modellata da interazioni complesse tra genetica e condizioni ambientali. Le prossime fasi della ricerca dovranno esplorare se altre varianti genetiche umane moderne offrano protezione simile contro altre tossine ambientali e se questo meccanismo di adattamento possa informare strategie preventive e terapeutiche per le popolazioni attualmente esposte.