2600年前的一块人脑组织为何能够保存至现在

几千年前,在今天英国的赫斯灵顿村附近,一具男人的尸体开始分解。血肉和器官腐烂成泥。头发尽成灰尘。最后,只有骨头保留了下来——以及神秘幸存的一小块大脑。

经过几个月的耐心研究,国际研究团队终于找到了线索来揭示这种非凡保存效果的原因。

2008年发现的赫斯灵顿大脑是英国出土的最古老的人类神经组织标本之一,这给研究人员带来了极大困扰。

在典型死亡的瞬间,脑组织就开始分解。与其他身体部位相比,这种衰变尤其迅速,各种蛋白质将起作用,破坏细胞的基础设施。

因此,当考古学家在一个从铁器时代的挖掘遗址处出土的泥饼状头骨中看到一块可识别的人脑残骸时,他们的震惊是完全可以理解的。

根据碳测年法,中年男子最后一次呼吸是在公元前673年至482年之间,死亡最有可能是脊柱骨折所致。

他到底是谁,或者他因何而死,可能永远都是一个谜。不过,据推测,当事人应该是被处决的,然后受害人的断头被扔进一个坑中,没入细颗粒的沉积物里。

如果将软组织干燥,冷冻或放在厌氧酸性环境里,通常可以保存它们。

对于赫斯灵顿头骨来说,最奇怪的是其他部位,包括头发都未能幸存,。

从外观上看,坚硬的豆腐状材料,看起来像一块焦糖状的人类大脑皮层,是完整的成人大脑20%。

与大多数器官不同,大脑需要在细胞水平上得到很好的支撑才能运作,并在神经元及其长体的复杂组织内保持联系。

中间丝(IF)在活着的大脑中执行联络任务,似乎在适当的情况下,它们可以在细胞被分解成分子后,在很长时间里保持某种完整性。

基于各种病理学研究,我们已经对这些IF有相当的了解。不同的细胞类型具有其自己的细丝类型,这种特异性可使研究人员发现神经疾病的生物标记。

以赫斯灵顿大脑为例,显微镜检查发现,主要的纤维成分类似于轴突的长线,只是更短和窄,而后者构成了活着的大脑;与轴突蛋白相匹配的抗体标记物证实它们曾经具有长的神经元尾巴。

用特异性抗体标记物进行的进一步分析显示,属于“辅助”细胞(如星形胶质细胞)的神经结构数量不成比例,较少的蛋白质可以识别为脑灰质。

确定为什么这些特定的星形胶质细胞IFs没有遵循通常的分解过程绝非易事。

没有迹象表明那里有英国沼泽中常见的保护性单宁酸,尽管标本的pH值偏低,但研究人员并不相信可以用它来估算坟坑的酸度。

而且,相对温暖的环境下,黏附的蛋白质往往会形成稳定的结构,而稳定的蛋白质不会像不稳定的蛋白质那样容易展开。

因此,在一年的时间里,研究人员耐心地测量了现代神经组织样本中蛋白质缓慢释放和分解的过程,并将其与赫斯灵顿大脑内部的衰变进行了比较。

研究结果引出了一条线索:一种在死亡后几个月内能阻断破坏性酶(称为蛋白酶)的化学物质,可以使蛋白质聚结成稳定的聚集体,并可以在较高的温度下持续存在。

他们在报告中写道:“综合而言,数据表明,古代大脑的蛋白酶可能已被一种未知化合物所抑制,该化合物已从大脑外部扩散到更深的结构中。”

似乎清楚的是,这位铁器时代的可怜人的大脑本身毫无特别之处。相反,环境中的某些物质抑制了化学分解过程。

当然,仅凭这种难以置信的独特样本进行研究,很难得出确切的结论。

但是,即使“未知阻滞剂”不过是一厢情愿,对IFs形成稳定聚集体的方式进行的研究也可以为解释大脑中形成破坏性斑块的模型提供信息。

赫斯灵顿的古代大脑仍能教我们一些新知识。

这项研究发表在《界面》上。

原文:https://www.sciencealert.com/life-begins-with-mesmerising-waves-swirling-over-microscopic-bodies-study-reveals

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