الكشف عن سر نجاة أدمغة البشر من التحلل لآلاف السنين

تم اكتشاف آلاف الهياكل العظمية البشرية مع أنسجة دماغية سليمة بشكل غير متوقع. وأخيراً ربما يكون فريق من العلماء قد نجح في اكتشاف السبب، وفقاً لما نشره موقع Science Alert.

مسار كيميائي جديد

وقالت ألكسندرا سيفيور، الباحثة في علم الأحياء القديمة بجامعة أكسفورد والباحثة الرئيسية في الدراسة التي نُشرت في دورية Proteome Research، إنه تم التوصل إلى أن “حفظ الدماغ ليس شذوذاً نادراً، بل هو مسار كيميائي جديد.

في ظل الظروف المناسبة، ينشأ الحفظ في الواقع من التحلل نفسه، حيث أن التفاعلات نفسها التي تُحلل الأنسجة يمكنها أيضاً أن تُعيد ربط نواتج التحلل معاً لتكوين شيء أكثر صلابة.”

على الرغم من كونها من أوائل الأنسجة التي تبدأ بالتحلل بعد الموت، إلا أن أدمغة البشر تُعد من أكثر الأنسجة وفرةً في علم الآثار: فقد تم اكتشاف أكثر من 4400 دماغ محفوظ بين رفات بشرية تعود إلى آخر 12000 عام، وفقاً لدراسة سابقة نشرتها سيفيور.

التحنيط والتجميد

يمكن لعمليات التحنيط والتجميد، وحتى التصبن (حيث يتحول دهن الجسم إلى مادة دهنية تُسمى شمع القبور)، أن تحفظ الأنسجة الرخوة، أحياناً لآلاف السنين.

عادةً ما تحافظ هذه العمليات على بنية أجزاء متعددة من الجسم، بما يشمل الأعضاء الداخلية والجلد. ولكن الغريب أن حوالي ثلث الأدمغة الأثرية المستخرجة لا تتوافق مع هذا النموذج، حيث تكون كتلة البروتين المنكمشة هي النسيج الوحيد المتبقي بين مجموعة من العظام.

أدمغة غير مفسرة

عُثر على معظم هذه الأدمغة غير المفسرة في أرض مشبعة بالمياه وفقيرة بالأكسجين (منخفضة التأكسج) – من مجاري الأنهار وشواطئ البحيرات، إلى الكهوف المغمورة وحطام السفن الغارقة.

قالت سيفيور إن “الماء، باعتباره المذيب الطبيعي، يرتبط عادةً بالتحلل لا بالحفظ. لذا، تكمن المفاجأة في الانتقائية”.

بعبارة أخرى: لماذا يبقى الدماغ وحده في ظل هذه الظروف؟

بيئة الدفن

افترض فريق سيفيور البحثي أن بيئة الدفن هذه، بالإضافة إلى بنية الدماغ الفريدة وتركيبه الكيميائي، تُحوّل مسار التحلل الطبيعي بعيداً عن التحلل الكامل، وتُثبت بروتينات الدماغ عبر تسلسل كيميائي مختلف.

ولاختبار هذه النظرية، دفنوا جثث فئران في أربع بيئات مختلفة من الماء والأكسجين، وقيموا مسارات تحللها على مدى ستة أشهر.

وأوضحت سيفيور أنه “بعد 24 ساعة، و72 ساعة، وأسبوع، وستة أسابيع، وثلاثة أشهر، وستة أشهر، تم تشريح الأدمغة وتحليلها باستخدام مطياف الكتلة عالي الدقة لمعرفة البروتينات المتبقية وحالتها بدقة.

وجرى البحث عن الببتيدات المحددة التي نجت وتلك التي اختفت، والآثار الكيميائية المتبقية على الجثث الناجية”.

مستويات الأكسجين

بشكل عام، أسفر تحليلهم عن أكثر من 1.26 مليون مسار لتحلل البروتين، مما مكن فريق الباحثين من استخلاص أنماط حول كيفية ووقت تباين التفاعلات الكيميائية في ظل الظروف المختلفة.

أظهر التحليل الأولي أن الخطوات الأولى للتحلل كانت متشابهة إلى حد كبير، ولكن بعد بضعة أسابيع، أصبحت مستويات الأكسجين هي العامل الحاسم، حيث يؤدي ارتفاع مستوى الأكسجين إلى تحلل أسرع وأكثر انتشاراً.

في المقابل، فضلت الظروف الرطبة منخفضة الأكسجين تكوين هياكل بروتينية أكثر صلابة، والتي قاومت المزيد من التحلل وحافظت على أنسجة المخ المتبقية.

الجذور الحرة

يكمن الحل في الجذور الحرة – وهي جزيئات شديدة التفاعل تحتوي على إلكترون واحد غير مزدوج.

تقول سيفيور إن وفرة الأكسجين تُحفز سلسلة من التفاعلات الكيميائية للجذور الحرة في بروتينات الدماغ، مما يؤدي إلى تحلل سريع لبنية البروتين بأكملها.

ولكن في ظروف نقص الأكسجين، لا يوجد ببساطة ما يكفي من الأكسجين لحدوث هذه السلسلة نفسها؛ بدلاً من ذلك، تُشكل المركبات الوسيطة في السلسلة روابط متقاطعة مع أجزاء أخرى مجاورة من بروتين الدماغ، مما يُكون تجمعات صلبة وغير قابلة للذوبان تقاوم التحلل.

وأضافت سيفيور أن أنسجة الدماغ مُهيأة بشكل خاص لهذا المسار الموضعي والمحدود ذاتياً، لأنها غنية بالمعادن التي تُعزز تفاعلات الجذور الحرة، ومليئة بالأغشية التي تتراكم فيها هذه الجذور، وتحتوي على العديد من الأحماض الأمينية “النشطة في تفاعلات الأكسدة والاختزال” التي يمكنها امتصاص الجذور الحرة لتكوين روابط متقاطعة.

وأشار الباحثون إلى أن الحاجز المادي للجمجمة يلعب دوراً أيضاً، حيث يُقيد تبادل السوائل والأكسجين مقارنةً ببقية الجسم.

السجل الأثري

وقد أبدى ريتشارد إيفرشيد، عالم الكيمياء الجيولوجية العضوية في جامعة بريستول، والذي لم يشارك في الدراسة، إعجابه بالتحليل الشامل الذي أجراه الفريق.

ويعتقد إيفرشيد أنه سيكون من المثير للاهتمام توسيع نطاق هذا التحليل ليشمل بروتينات أخرى موجودة في السجل الأثري.

قال إيفرشيد: “ستكون مقارنة المزيد من الأنسجة – الأعضاء والعضلات الأخرى – مفيدة للغاية لفهم ما إذا كان ما يحدث في الدماغ مميزاً مقارنةً بما يحدث في باقي أجزاء الجسم.”

وأوضح إيفرشيد: “يهدف هذا البحث أيضاً إلى حلّ التساؤلات المتعلقة بالبروتينات المحفوظة في بيئات أثرية أخرى، مثل الأواني الفخارية أو جير الأسنان”.

الأكثر إثارة للدهشة

لكن تتجاوز تداعيات هذا العمل علم الآثار. تقول سيفيور إنه “بالنسبة للطب، فإن الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو أن البصمة الجزيئية لهذه الببتيدات المقاومة للتحلل تُشبه إلى حد كبير البصمة الموجودة في الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر”.

ولذلك، سيكون من بين التوجهات المستقبلية المثيرة للاهتمام استكشاف مدى اتساع هذا التشابه، وما إذا كان من الممكن أن تُساعد الأدمغة المحفوظة العلماء في فهم تطور هذه الأمراض المدمرة.

المصدر: العربية – منوعات