尼人灭绝、现代人幸存，竟是因为一个与铅中毒有关的基因突变？

排行榜 2025年11月11日 15:05 1 cc

尼安德特人。图源：维基百科

导读：

关于现代人何以幸存，而尼安德特人何以灭绝，可以说是众说纷纭。最新研究认为，铅这样的重金属污染导致了尼安德特人的灭绝。这是真的吗？

王晓波 | 撰文

羊顿 | 编辑

尼安德特人是现代人类祖先的近亲，灭绝于三四万年之前。关于现代人何以幸存，而尼安德特人何以灭绝，可以说是众说纷纭：有人认为是因为他们没有竞争过数量占绝对优势的现代人，也有人认为是出于气候变化的原因，有的说是由于近亲繁殖，有的说他们只是被现代人吸收同化了，还有的说是环境因素所致——比如铅这样的重金属污染。

对于最后一种假设，2025年10月15日，一篇发表于《科学进展》杂志（Science Advances，美国科学促进协会创办的开放获取多学科期刊）的论文提供了新证据[1]。

该研究提出，人类祖先的一个基因突变提升了自己对铅暴露的耐受能力，而尼安德特人和丹尼索瓦人这样的古老型人类，携带的是另一种基因突变，使得他们在语言能力和社会凝聚力方面更容易受到铅中毒的危害，于是在进化的竞争中退出了历史舞台。

步氏巨猿的巨大臼齿，《科学进展》发表的新研究正是基于对古人类及动物牙齿化石的分析。图片来源：新华社

该论文团队分析了出自亚洲、非洲和欧洲的51个牙齿化石样本，具体来源包括南方古猿非洲种、粗壮傍人、早期人属、步氏巨猿、猩猩属、狒狒属、尼安德特人和现代人。他们采用的技术称为“激光剥蚀微区采样”，这种手段的可靠性已经在其他研究中得到验证。分析结果显示：73%的标本存在间歇性的铅暴露信号，其中古人类样本占71%。

他们发现，样本牙齿化石中铅成分的分布带，与牙釉质和牙本质（构成牙齿主体的微黄色组织，介于牙釉质与牙髓之间）的生长层状结构一致，这就排除了牙齿被埋葬后成岩作用的影响。换句话说，这说明牙齿中的铅成分是古人类和动物活着的时候吸收的。对牙齿化石来说，成岩作用的标志物是铀元素，而该研究发现，这些牙齿中铀成分的分布并未与铅带重叠，进一步验证了铅信号来自生物生长过程的结论。

这同时可以证明，早在200万年前，人类祖先及其近亲物种便已经生活在铅暴露的威胁下，而当时环境中的铅显然是天然而非人工的。据推测，这可能与水、土壤和火山活动有关。关于铅污染对人类的影响，旧理论认为主要是从几百年前的工业革命开始，至多始于几千年前，开始规模化开采矿山、冶炼矿石的古典时代。所以，该研究也是对这种旧理论的驳斥。

灵长类动物在环境中的铅暴露情况。图片来源：论文插图

现代儿童也存在铅暴露问题，而且可能与外部环境（如含铅汽油）及骨骼铅释放（维生素D代谢或骨骼重塑）相关。对比现代人类牙齿（1940～1970年代美国样本）的分析结果之后，研究团队发现，牙齿化石样本的铅带分布与之类似，尤其在1～6岁年龄段，这与儿童的骨骼快速重塑期吻合。值得留意的是，化石样本中的铅成分含量明显低于现代数据。

即便如此，该研究也表明，这足以决定尼安德特人的存亡。

关于铅暴露对大脑的影响，他们借助了一种叫作“脑类器官”（brain organoid）的研究模型，也就是试管中的迷你大脑，由大脑组织构成。

结果发现，携带古老型NOVA1基因突变的脑类器官在铅暴露下，FOXP2基因表达显著紊乱，该基因对语言能力至关重要。在神经元分化、突触功能相关通路方面，这种脑类器官也会出现异常。而携带现代型NOVA1基因突变的脑类器官在铅暴露下，这些改变较少。

该论文的通讯作者之一、美国加利福尼亚大学圣迭戈分校神经科学家和类器官专家阿利松·穆特里（Alysson Muotri）告诉《赛先生》，现代人即现代人类，是唯一携带现代型NOVA1基因突变的人属动物，而尼安德特人、丹尼索瓦人和猿类共享古老型NOVA1基因突变。

对于脑类器官，他解释道：“脑类器官是实验室里用干细胞做出来的组织。它可以模拟大脑的工作机制和功能，但缺乏血管，也无法和大脑其他部分连接。即便如此，这仍然是研究大脑的重要工具。”

他说，团队的下一步工作，“将是研究铅如何杀死FOXP2基因对应的神经元，并在携带两种版本人类NOVA1基因的小鼠身上做铅暴露的对比研究”。

在他们看来，铅暴露贯穿了人类进化史，并且可能通过NOVA1-FOXP2通路影响人类的社会化行为，为现代人类提供了生存优势。铅在认知进化中的作用，得到了化石与分子数据的共同支持，而可能正是因为能够更好地抵抗铅暴露，才使得现代人类更好地组成了一个个更复杂、更强健的社会，来应对气候和环境变化，从而在竞争中幸存至今。

这样的假说始于阿利松·穆特里参加的一场讲座，主题是对尼安德特人铅暴露情况的研究，主讲人是后来这篇论文的另一位通讯作者、纽约西奈山伊坎医学院环境流行病学家马尼什·阿罗拉（Manish Arora）。阿罗拉在讲座后告诉穆特里，自己团队尚未发表的论文可以证明古人类中广泛存在铅暴露的情况。

当时，穆特里的团队正在研究区别现代人类和尼安德特人（或丹尼索瓦人）的蛋白质编码基因，总共有61个。他们主要聚焦于NOVA1基因，该基因可以帮助协调神经发育，控制大脑里面数以百计的基因开关。

在现代人类身上，NOVA1基因似乎倾向于以更慢发育为代价，从而实现更高的神经复杂度，而在大猿和尼安德特人（或丹尼索瓦人）身上的基因突变，效果恰恰相反。穆特里此前一直在思考现代人类的NOVA1基因突变是如何被选择的，在和阿罗拉交谈后，他想：会不会是铅在这个基因的自然选择中起到了关键作用？毕竟在现代人类身上，童年暴露于具有神经毒性的物质（如含铅油漆），和情绪失调、冲动控制不佳、执行能力低下相关。

两人及几十位科学家就此开始合作。他们首先研究了牙齿化石中的铅，找到了铅暴露的证据。第二步，他们分别培养具有现代人类和尼安德特人（或丹尼索瓦人）版本NOVA1基因的脑类器官，并置于合理剂量的铅暴露之下。结果发现了两种脑类器官对铅暴露的不同反应，该论文就此诞生。

然而，不是每位科学家都赞同这篇论文的结论。

未参与该研究的纽约大学生物人类学家、专门研究古人类牙齿的莎拉·贝利（Shara Bailey）教授就提出了异议。她告诉《赛先生》：“该研究并没有探索尼安德特人的古老型NOVA1基因突变是否存在于整个丹尼索瓦人或其他古人类中，他们只测试了一个尼安德特人个体。他们也没有测试古代现代人是否具有现代型NOVA1基因突变，这种突变可能只是在最近5000年甚至更短的时间内演化出来，也就是诞生在农业和文明出现之后，更远远在尼安德特人灭绝之后。”

她补充说：“这篇论文还有很多局限。比如他们只测试了尼安德特人的一个臼齿，而没有说明它是第一臼齿、第二臼齿，还是第三臼齿。如果是第三臼齿，就会在文中所指关键发育期即1～6岁之后才发育。而且很奇怪，铅主要集中在牙本质，而很少在牙釉质中，而这两部分是同时发育的，应该有相同的信号才对。最后一点是，其实我们并不真正了解类器官模型的用处。”

兰州大学教授、夏河丹尼索瓦人的主要研究者之一张东菊也未参与这项研究，她评论说：“这篇最新论文未提及文中测试的化石样本内铅中毒为何如此普遍，也并未提供过去上百万年就按不同区域铅暴露情况的证据，导致这项研究缺失了部分基础。该文还大胆提出了铅中毒在尼人等早期古人类种属灭绝中具有关键作用的猜想，实际上，要证明这一假说，还需要更多的科学证据。”

参考文献：

[1]Joannes-Boyau, R., et al. (2025). Impact of intermittent lead exposure on hominid brain evolution. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.adr1524

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