Мозг — один из первых органов, который начинает разлагаться после смерти. Но археологи по всему миру нашли более 4400 сохранившихся древних человеческих мозгов, некоторым из которых 12 000 лет. В сотнях случаев мозг был единственной мягкой тканью, уцелевшей среди полностью скелетированных останков. Как и почему мозг иногда сохраняется тысячелетиями, тогда как все другие мягкие ткани исчезают? Этот парадокс ставил учёных в тупик годами. Теперь команда исследователей, похоже, нашла разгадку — и она противоречит интуиции.

Разложение, которое сохраняет

Если человеческий мозг оказывается во влажной среде, лишённой кислорода, процессы, обычно вызывающие гниение, могут работать наоборот. К такому выводу пришли авторы исследования, опубликованного в Journal of Proteome Research. «При правильных условиях сохранность на самом деле возникает из самого разложения: те же реакции, что разрушают ткань, могут также сваривать продукты распада в нечто гораздо более прочное», — объясняет соавтор работы Александра Севьюр, палеобиолог из Оксфордского университета.

Многие сохранившиеся мозги находили именно во влажных местах с низким содержанием кислорода: на затонувших кораблях, в руслах рек, на берегах озёр и в затопленных пещерах. Но вода — ключевой фактор разложения, поэтому такая закономерность озадачивала. Севьюр и её коллеги решили выяснить, почему именно мозг, судя по всему, не поддаётся разрушительной силе воды.

Эксперимент с мышами в стеклянных банках

Исследователи собрали 72 мышиные тушки и поместили каждую в отдельную стеклянную банку, частично заполненную кварцевым песком. Тела равномерно распределили по четырём условиям захоронения: влажные и богатые кислородом, влажные и бедные кислородом, сухие и богатые кислородом, сухие и бедные кислородом. Влажность регулировали количеством воды, а доступ кислорода — оставляя банки открытыми или герметично закрывая силиконовыми прокладками.

Затем учёные ждали. Они извлекали и анализировали по три мыши из каждого условия на шести временных точках: через 24 часа, 72 часа, одну неделю, шесть недель, три месяца и шесть месяцев. Мозг препарировали и изучали молекулярный состав ткани, отслеживая, какие белки остались целыми, а какие распались, а также химические метки на сохранившихся белках.

Поначалу мозги во всех четырёх условиях разлагались одинаково. Но со временем мозги в обеих кислородных средах портились быстрее и сильнее. Во влажной бескислородной среде разложение в итоге замедлялось до полной остановки.

Свободные радикалы как консервант

Учёные полагают, что поняли причину. Когда кислорода много, он запускает каскадную химическую цепную реакцию, из-за которой белки мозга быстро разрушаются. Ключевую роль здесь играют свободные радикалы — высокореактивные нестабильные молекулы, которые «крадут» электроны у соседних атомов и молекул. Этот процесс идёт и в мозге живых людей; если его не контролировать, он может вызывать проблемы со здоровьем.

Но в среде с низким содержанием кислорода эта химическая последовательность, судя по всему, разворачивается иначе. Анализ показал, что свободные радикалы вместо разрушения реагируют и связываются с близлежащими белками, делая ткань в целом прочнее и устойчивее к разложению. «Разложение — не противоположность сохранности, а при определённых химических ограничениях один из её механизмов», — пишут исследователи.

Связь с болезнями мозга и будущие исследования

Любопытно, что химические изменения, которые, по-видимому, помогают белкам сохраняться после смерти, «очень похожи» на те, что участвуют в старении мозга и нейродегенеративных заболеваниях вроде болезни Альцгеймера. Поэтому новые данные могут пригодиться не только археологам, но и медикам.

Ричард Эвершед, органический геохимик из Бристольского университета, не участвовавший в работе, хотел бы, чтобы будущие исследования развили эту тему и проверили, встречаются ли те же закономерности сохранения белков в других археологических материалах. «Сравнение большего числа тканей — других органов и мышц — было бы очень полезно, чтобы понять, было ли происходящее с мозгом особенным по сравнению с остальным телом, а также чтобы разрешить вопросы о белках, сохранившихся в других археологических средах, например в керамике или зубном камне», — говорит он.

Древние сохранившиеся мозги внешне очень похожи на свежие, только обычно обесцвечены и сморщены. Теперь у учёных есть рабочее объяснение того, как природа иногда превращает процесс распада в способ консервации — и это открытие заставляет по-новому взглянуть на границу между разрушением и сохранением.