Bí ẩn não người cổ đại tồn tại nguyên vẹn trong 2.600 năm không phân huỷ

Sau nhiều tháng kiên nhẫn điều tra các protein của mô não, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế cuối cùng cũng có manh mối phần nào giải thích về trường hợp bảo tồn đáng chú ý này và nó có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bộ não khỏe mạnh (và không lành mạnh) thực sự hoạt động như thế nào.

Phát hiện năm 2008 về bộ não Heslington - một trong những mẫu vật mô thần kinh lâu đời nhất của con người từng được phát hiện ở Anh - khiến các nhà nghiên cứu phải giải một câu đố đầy thách thức.

Trong khoảnh khắc của một cái chết, mô não sẽ bắt đầu phân hủy. So với các bộ phận cơ thể khác, sự phân rã này đặc biệt nhanh chóng, với các loại protein khác nhau sẽ phá hủy cơ sở hạ tầng tế bào.

Vì vậy, khi các nhà khảo cổ nhìn vào bên trong một hộp sọ chứa bùn được kéo từ một địa điểm có từ thời đồ sắt, họ đã bị sốc khi thấy phần còn lại khô héo của thứ trông giống như một khối não người có thể nhận ra.

Theo phương pháp xác định niên đại carbon, người đàn ông trung niên đã trút hơi thở cuối cùng ở đâu đó trong khoảng từ năm 673 đến 482 trước Công Nguyên, rất có thể là kết quả của một cột sống bị gãy, hậu quả khi bị treo cổ.

Chính xác anh ta là ai, hoặc tại sao anh ta chết, có lẽ sẽ không bao giờ được biết đến. Tuy nhiên, sau đó, sau khi bị xử tử theo suy đoán, cái đầu bị cắt đứt của nạn nhân đã bị ném xuống một cái hố, nơi nó được bọc trong một lớp trầm tích hạt mịn.

Các mô mềm thường có thể được bảo quản nếu chúng được hút ẩm, đông lạnh hoặc giữ trong môi trường yếm khí, axit. Nhưng điều đặc biệt kỳ lạ trong trường hợp hộp sọ Heslington là việc nó không bảo quản được bất kỳ bộ phận nào khác trên cơ thể nạn nhân, bao gồm cả tóc.

Để tìm ra những gì làm cho vật liệu hữu cơ còn lại trở nên đặc biệt như vậy, các nhà nghiên cứu đã xem xét kỹ hơn về bản chất của protein.

Không giống như hầu hết các cơ quan, não cần được hỗ trợ tốt ở cấp độ tế bào để hoạt động, duy trì các kết nối bên trong cấu trúc phức tạp của các tế bào thần kinh.

Một ma trận các sợi trung gian (IF) thực hiện nhiệm vụ này trong bộ não sống và dường như trong hoàn cảnh phù hợp, chúng có thể giữ lại một số loại toàn vẹn khá lâu sau khi các tế bào đã được khử thành tro phân tử.

Chúng ta đã biết một chút về các IF này dựa trên các nghiên cứu bệnh lý khác nhau. Các loại tế bào khác nhau có loại sợi riêng, và tính đặc hiệu này đã thu hút nghiên cứu để phát hiện ra dấu ấn sinh học cho các bệnh thần kinh.

Trong trường hợp của bộ não Heslington, kính hiển vi cho thấy các sợi IF giống như các sợi trục dài tạo nên một bộ não sống, chỉ ngắn hơn và hẹp hơn, trong khi các dấu hiệu kháng thể phù hợp với protein sợi trục xác nhận rằng chúng từng chứa đuôi nơ-ron khá dài.

Phân tích sâu hơn với các dấu hiệu kháng thể cụ thể cho thấy một lượng cấu trúc thần kinh không cân xứng thuộc về các tế bào như tế bào hình sao, với ít protein đánh dấu mô suy nghĩ về chất xám.

Tuy nhiên việc xác định lý do tại sao các IF tế bào hình sao đặc biệt này không đi theo con đường phân rã thông thường sẽ không hề đơn giản.

Không có dấu hiệu của tannin bảo quản thường thấy trong các cơ thể ở Anh và trong khi độ pH của mẫu vật ở mức thấp hơn, các nhà nghiên cứu không tin rằng họ có thể sử dụng nó để ước tính độ axit của mộ.

Hơn nữa, các protein bám xung quanh ở nhiệt độ tương đối ấm có xu hướng hình thành các cấu trúc ổn định và các protein ổn định không dễ dàng mở ra như các protein không ổn định.

Vì vậy, trong suốt một năm, các nhà nghiên cứu đã kiên nhẫn đo lường sự giải phóng và phân hủy protein chậm trong một mẫu vật hiện đại của mô thần kinh và so sánh nó với sự phân rã trong mẫu vật não Heslington.

Các kết quả đã cho thấy sự tồn tại của một hóa chất ngăn chặn các enzyme phá hủy được gọi là protease trong những tháng sau khi chết, cho phép các protein kết hợp thành các tập hợp ổn định có thể tồn tại ở nhiệt độ ấm hơn.

"Kết hợp lại, dữ liệu cho thấy các protease của bộ não cổ có thể đã bị ức chế bởi một hợp chất không xác định được khuếch tán từ bên ngoài não đến các cấu trúc sâu hơn", các nhà nghiên cứu viết trong báo cáo.

Không có gì đặc biệt về bộ não của người bạn thời đồ sắt này. Thay vào đó, một cái gì đó trong môi trường có thể đã ức chế các quá trình hóa học thường phá vỡ các sợi protein chịu trách nhiệm hỗ trợ tế bào hình sao, ít nhất là đủ lâu để nó co lại thành dạng như chúng ta biết.

Tất nhiên, chỉ với mẫu nghiên cứu vô cùng độc đáo này, các nhà nghiên cứu cho biết hiện vẫn thật khó để đưa ra kết luận chắc chắn hơn nữa thay cho những phỏng đoán.

Minh Long

Theo Science Alert