考古学家在维苏威火山受害者的玻璃状脑中发现神经元的证据

还记得我们告诉过你，在火山喷发期间产生的极热。公元79年的维苏威火山可能足以蒸发体液和爆炸头骨-甚至可能将一名受害者的大脑变成玻璃？“公共科学图书馆·综合”(PLOS One)的一篇新论文称，我们现在有新的证据表明，情况确实可能是这样的，该论文报告称，在玻璃化大脑的受害者身上发现了保存完好的人类神经元。

那不勒斯费德里科二世大学(University Federico II Of Naples)的合著者皮尔·保罗·彼得龙(Pier Paulo Petrone)说，在古人类遗骸中发现脑组织是一件不寻常的事情。但极其罕见的是，2000年前中枢神经系统的神经元结构以前所未有的分辨率完整地保存了下来。这些以及赫库兰尼姆正在进行的生物人类学和火山学调查的其他结果正逐渐揭示出以前从未突出过的细节，这丰富了最著名的维苏威火山喷发事件的复杂图景。

根据英国蒂赛德大学法医人类学家蒂姆·汤普森的说法，大脑通常不会在死后存活很长时间。这是最早在标准分解环境中分解的东西之一，他告诉ARS。但这并不是史无前例的。

丹麦哥本哈根大学所谓的古蛋白质组学研究生亚历山德拉·海沃德(Alexandra Hayward)告诉“科学”杂志，脑组织确实保存完好，而且比人们想象的要常见得多。到目前为止，她已经找到了大约1300个保存下来的大脑，可以追溯到16世纪中期和17世纪中期。既非常古老(虽然不是最古老的)，也不寻常地提出了关于它被保存的确切机制的假说。

这座山的喷发。维苏威释放的热能大致相当于二战结束时投向广岛和长崎的原子弹的10万倍，特别是在庞贝和赫库兰尼姆这两个城市上空喷出熔岩、浮石和炽热的火山灰，绝大多数遇难者死于窒息，死于有毒气体和火山灰的厚厚云层中窒息而死。(注：维苏威火山释放的热能大约相当于二战结束时投向广岛和长崎的原子弹的10万倍，尤其是在庞贝和赫库兰尼姆两市上空喷出的熔岩、浮石和炽热的火山灰)。

但2001年由Petrone与人合著的一项研究估计，摧毁庞贝的火山碎屑浪潮的温度为500摄氏度(932华氏度)，足以在几分之一秒内杀死居民。早在2018年，我们就报道了彼得龙的结论，即赫库兰尼姆的居民可能也遭受了类似的命运。骨头有断裂，头盖骨破裂和爆炸，这与法医案例中的头骨因酷热而爆裂的情况是一致的。

今年早些时候，我们报道了彼得龙的后续研究，提供了更多证据表明极端高温导致许多受害者死亡。他和几位同事完成了对一名受害者头骨的分析，该头骨于20世纪60年代首次从赫库兰尼姆出土。身体是在一张木床上被发现的，埋在火山灰中，有证据表明头骨中仍有脑组织。根据Petrone等人的说法，通常这种大脑物质在极端高温下会被皂化，也就是说，它会变成肥皂(甘油和脂肪酸)。但是这个特殊的受害者的大脑物质已经被玻璃化，也就是熔化成玻璃。根据从现场烧焦的木材收集的证据，估计气温可能高达520摄氏度(984华氏度)。

作者总结道，这表明极端的辐射热能够点燃身体脂肪并蒸发软组织。检测到受害者头部的玻璃状物质，人类大脑中表达的蛋白质，以及在人类头发中发现的脂肪酸，表明热诱导保存了玻璃化的人脑组织。

根据Petrone的说法，这篇最新的论文研究了这些之前发现的蛋白质的遗传表达，还包括了使用扫描电子显微镜(SEM)对玻璃化的大脑和脊髓残骸进行成像的结果。他们发现，这些图像揭示了人类中枢神经系统的典型特征，包括神经元和白质轴突的证据。

罗马特雷大学的火山学家Guido Giordano说：“保存完好的古代神经元结构的非凡发现是由人体组织转化为玻璃引起的，这表明在火山喷发开始时袭击赫库兰尼姆的炽热火山灰云迅速冷却。”研究小组得出结论，在赫库兰尼姆发生的独特的玻璃化过程冻结了这个特定受害者的神经元结构，使它们完好无损。

今年早些时候，伦敦大学学院(University College London)的阿克塞尔·佩佐德(Axel Petzold)和几位同事证实，在约克黑斯灵顿出土的一个2600年前的铁器时代人类头骨中保存了神经细胞结构，尽管是通过与彼得龙等人声称的玻璃化不同的机制。根据海沃德的说法，最近至少有四篇论文在保存完好的古代大脑中发现了神经元的证据，但可能有不止一种机制在起作用。

汤普森今年早些时候告诉生物考古学家克里斯蒂娜·基尔格罗夫(Kristina Killgrove)，他不认为汽化理论可信，而是更喜欢自己的替代理论-基于骨骼和胶原蛋白证据-赫库兰尼姆的受害者本质上可能是被低强度的热烘焙的，比如在烤箱里烤一个关节。根据海沃德的说法，即使是皂化(转向肥皂)也不是典型的。她搜索了关于保存下来的大脑的文献，在大约187个来源中，只有9%描述了类似皂化的东西-其中只有一个得到了化学证实。

汤普森发现这篇最新的论文很有趣，但也令人沮丧，特别是因为作者没有包括他们的原始数据--只列出了蛋白质和相关基因表达的列表。他说，关于团队恢复的数据，需要更多的信息，并更多地参考之前发表的工作。这将表明，从考古和历史背景中保存下来的大脑实际上并不那么罕见。我更感兴趣的是，当同一研究小组反复辩称赫库兰尼姆受害者的软组织已经完全蒸发时，为什么大脑材料在这种特殊的背景下会保存得如此完好。赫库兰尼姆是一个如此有趣和复杂的保存环境，这方面需要更多的探索。

根据海沃德的说法，最近的两项古蛋白质组学研究报告了数百种蛋白质，而Petrone等人。只找到了九个。她说，我很想知道为什么这九种蛋白质会被恢复，以及这是否与大脑保存的方式有关。如果不能接触到原始数据，就很难对此进行调查。

这不是第一次古代蛋白质领域的数据被隐瞒，但汤普森、海沃德和她在哥本哈根大学的同事马修·柯林斯都认为这样做符合社区的长期最佳利益。柯林斯告诉ARS，当我们分析古代蛋白质组时，我们通常只识别仪器所做的查询的3%。所以当我们发表一篇论文时，我们会公布所有的原始数据。它通常是可访问和可下载的，其他软件可以带来新的软件战略和新的分析方法，这可能会揭示更多信息。

每个人都同意的一件事是，法医学和人类学的融合，以及用于成像和分析的新的尖端工具，正在证明对此类研究是一种恩惠。柯林斯引用了个性化医学的激增，这带来了高通量的基因测序和蛋白质组学。加上非常适合分析古代样本的高共振成像技术，其结果是研究和结果出版物的数量显著增加。也有更多的跨学科协作。柯林斯说：我们都在将不同的方法和想法带到谈判桌上，因为我们意识到，只有我们共同合作，我们才能真正了解这些研究正在进行的是什么。