Мозг — вещь очень недолговечная. В зависимости от условий, в которых находится тело умершего, головной мозг полностью разлагается за несколько месяцев или лет. Однако мозг из Хеслингтона в значительной мере сохранился в течение двух с половиной тысяч лет. Это самый старый мозг, когда-либо найденный в Евразии, и, как полагают, самый хорошо сохранившийся древний мозг в мире. В новом исследовании авторы смогли хотя бы частично найти объяснение удивительной сохранности мозгового вещества.
Эта история началась, когда Йоркский университет решил построить новый кампус на окраине деревни Хеслингтон в трех километрах от центра Йорка. Законы Великобритании требуют, чтобы всякому строительству предшествовало археологическое обследование территории, и эти требования выполняются неукоснительно и на совесть, хотя застройщики и жалуются на непомерные расходы. Так что к раскопкам в Хеслингтоне приступили археологи из York Archaeological Trust.
Под будущее строительство были выделены земли, ранее использовавшиеся в сельском хозяйстве. Площадь раскопок в 2007–2008 годах составила чуть более восьми гектаров. Археологи быстро выяснили, что эта земля была заселена и обрабатывалась в течение многих столетий. Они нашли отдельные следы деятельности человека времен мезолита и неолита, а также более обширные свидетельства, относящиеся к бронзовому и раннему железному веку. Но преимущественно это были обрабатываемые поля и лежащие между ними дорожки. Постоянное поселение на этом месте существовало в железном веке. Об этом говорят следы столбов от характерных домов круглой формы. В римскую эпоху местные жители переселились немного выше в холмы, а место прежнего поселения стало использоваться как пашня и пастбища.
Раскопки в Хеслингтоне в 2008 году
Результаты раскопок добавили новые сведения в копилку знаний о железном веке Британии, но сенсационными не были. Однако следы полей, тропинок и хижин оказались не единственной добычей археологов. На участке обнаружилось более десятка ям, на дне которых находились, видимо, приношения божествам — такая практика зафиксирована во многих британских археологических памятниках железного века. В большинстве случаев это были лишь камни со следами огня. В одной яме были найдены рога оленя, в другой — обезглавленный скелет благородного оленя. Наконец, еще в одном случае археолог Джим Уильямс в августе 2008 года нашел на дне ямы человеческий череп с все еще прикрепленными челюстной костью и двумя первыми позвонками, лежавший лицом вниз на дне ямы. Поскольку Уильямс был записан на следующий день на прием к стоматологу, извлек череп другой археолог — Руперт Лотерингтон. Других человеческих останков в этой яме и вообще на раскопках в Хеслингтоне обнаружено не было.
Это была уже достаточно редкая находка, но вся ее значимость выяснилась позднее. Череп был доставлен в лабораторию York Archaeological Trust, где его очисткой занялась Рейчел Кьюбит. Она заметила, что внутри черепа что-то болтается. Заглянув в отверстие в основании черепа, Рейчел увидела, что там находится «желтое вещество». Позже она рассказывала, что в этот момент вспомнила услышанную однажды лекцию, где рассказывалось, что в редких случаях древняя мозговая ткань может сохраняться. Череп и его содержимое были помещены в холодильную камеру и позже исследованы специалистами по судебной медицине.
Лекцию, о которой вспомнила Рейчел Кьюбит, читала археолог из Бредфордского университета Соня О’Коннор (Sonia O'Connor), которая обнаружила сохранившиеся образцы мозга у 25 скелетов на средневековом кладбище монастыря августинцев в английском городе Кингстон-апон-Хилл (описаны в статье 2002 года). Соня О’Коннор вошла в число исследователей и мозга из Хеслингтона.
Соня О’Коннор изучает череп при помощи эндоскопа
Ученые установили, что череп принадлежал мужчине возрастом 26–45 лет. Согласно радиоуглеродному датированию, он умер между 673 и 482 годами до нашей эры (римляне прибыли в этот район в 71 году нашей эры). Непосредственную причину смерти позволили установить два верхних шейных позвонка, оставшихся прикрепленными к черепу. Следы на них показывают, что человек погиб из-за перелома шеи, скорее всего, полученного при повешении. После смерти ему отрезали голову острым орудием и довольно быстро закопали ее в мелкозернистую влажную почву. Почему его убили, можно лишь предполагать. Археологический контекст — ямы с приношениями — заставляет думать, что убийство было ритуальным жертвоприношением.
Череп из Хеслингтона
В больнице Йорка была проведена томография черепа, подтвердившая, что внутри него не только почва, но и несколько крупных фрагментов мозга. После этого череп был вскрыт, а мозговое вещество извлечено для дальнейшего изучения. Первые результаты в 2011 году были опубликованы в Journal of Archaeological Science.
Самый крупный фрагмент мозга из Хеслингтона (его обозначают буквой А) имеет размеры 7 × 6 × 3 сантиметра. Сохранившиеся фрагменты мозга составляют примерно пятую часть прижизненного объема, но многие анатомические структуры остались четко различимы. На фрагменте А можно увидеть мозговые извилины. Исследователи описали мозг как упругую желто-коричневую массу без запаха, с гладкой поверхностью, «текстурой напоминающую тофу». Исследование образцов под электронным микроскопом выявило канальцы — бывшие миелиновые оболочки длинных отростков нейронов. При изучении мозга не было выявлено никаких признаков дубильных веществ или применения других методов искусственного консервирования.
Компьютерная томограмма черепа. Темные участки — сохранившиеся фрагменты мозга, светлые — почва
Фрагменты мозга внутри черепа
Мозг из Хеслингтона. Фрагмент А, очищенный от остатков почвы
Больше всего исследователей поразила сохранность мозга. «Было просто удивительно думать, что мозг человека, который умер так много тысяч лет назад, мог сохраниться только благодаря влажной почве, — говорила в 2011 году Соня О’Коннор, возглавившая коллектив, который исследовал мозг из Хеслингтона. — Это особенно удивительно, потому что, если вы спросите патологов, которые имеют дело со свежими мертвыми телами, они скажут, что мозг из-за высокого содержания в нем жиров одним из первых органов полностью разрушается и в основном переходит в жидкость».
Бескислородная среда влажной почвы действительно сыграла роль в сохранении мозга. Но только этим обстоятельством сохранность мозга из Хеслингтона объяснить нельзя. Ведь другие мягкие ткани головы не законсервировались подобно мозгу (от них сохранились лишь небольшие фрагменты).
Известен, пожалуй, только один случай, аналогичный сохранению мозга из Хеслингтона. В 1990-х годах перед строительством нового здания магистратского суда в Халле археологи обнаружили сохранившееся в похожих условиях мозговое вещество, но в меньшем объеме, чем в мозге из Хеслингтона.
Еще один благоприятный фактор — отделение головы. Ведь разложение тела после смерти во многом связано с бактериями, населяющими полость кишечника, которые впоследствии распространяются по всему организму. В данном случае этой опасности мозг был лишен. Но и это не может быть полным объяснением. Рамановская спектроскопия мозга из Хеслингтона выявила биохимические признаки пигментов, продуцируемых цианобактериями. Исследователи предположили, что цианобактерии, возможно, сыграли роль в необычном сохранении мозговой ткани.
В отличие от других найденных мозгов, в мозге из Хеслингтона не было обнаружено жировоска — соединений, образующихся в процессе распада, вероятно, потому, что голова была отделена от тела до того, как мозг начал разлагаться.
В поисках ответа на эту загадку ученые закопали на территории нового кампуса Йоркского университета несколько свиных голов, чтобы проследить за их дальнейшей судьбой. Но пока о результатах этого эксперимента не сообщалось.
Обладатель мозга принадлежал к митохондриальной гаплогруппе J1d, которая ранее не встречалась в Великобритании ни у живых, ни у мертвых. Ранее она была обнаружена только у нескольких человек из Тосканы и Ближнего Востока, но в прошлом гаплогруппа могла быть более широко представлена в Британии, а затем утеряна из-за генетического дрейфа.
Нынешнее исследование, результаты которого опубликовал Journal of the Royal Society Interface, проведено учеными из Великобритании совместно с коллегами из Швеции и США и посвящено анализу мозга из Хеслингтона на молекулярном уровне. Авторы идентифицировали более 800 белков. Некоторые из них сохранились достаточно хорошо, чтобы вызвать иммунный ответ. Ведущий автор исследования Аксель Петцолд (Axel Petzold) из Института неврологии Университетского колледжа Лондона в течение многих лет исследовал два вида белковых структур головного мозга. Во-первых, это нейрофиламенты, то есть белки цитоскелета нервных клеток. А во-вторых, глиальный фибриллярный кислый белок (glial fibrillary acidic protein, GFAP), который играет ту же роль в клетках нейроглии — астроцитах. Петцолд и его коллеги подтвердили, что и нейрофиламенты, и GFAP сохранились в мозге Хеслингтона. Более того, ученые обнаружили, что белковые молекулы сложились в плотно упакованные агрегаты, более стабильные, чем в живом мозге. Уникальная белковая структура, сделавшая мозговую массу более эластичной и менее вязкой, вероятно, сыграла важную роль в консервации мозга. Она образовывала прочные кластеры, которые удерживали от распада остальное содержимое.
Возникновение подобных плотных агрегатов из мозговых белков характерно для ряда заболеваний, в том числе прионных болезней (куру, болезнь Крейтцфельда-Якоба), но никаких признаков подобной болезни в мозге из Хеслингтона не нашли.
В отличие от белков мозга ДНК разочаровала исследователей. Она сохранилась плохо, поэтому секвенирование оказалось невозможным.
Помимо этого, авторы статьи указывают, что для сохранения мозга необходимо было остановить автолиз — разложение мозговой ткани ферментами. Это, по их предположению, было обеспечено благодаря проникновению в череп почвенной воды с низким pH, сыгравшей роль консерванта. В таком случае ингибирование автолиза началось с внешней поверхности мозга, а затем охватило и внутреннюю часть.
