2600年間無傷で保存された、人間の脳組織が発見される

何千年も前のこと。現在は英国のヘスリントン村となっている場所の近くでひとりの男性の遺体が腐敗し始めました。肉と内臓は泥になり、髪は土埃となり、最終的には骨が残りました。そして、不可解なことに小さく縮んだ脳が残ったのです。

Credit:Dr Axel Petzold

2008年にヘスリントン遺跡で発見された脳は英国で出土した最古の人間の神経組織標本となったのですが、それ以来、解けないパズルとして研究者たちを悩ませてきました。

典型的な死においては、死後すぐに脳繊維は腐敗し始めます。脳では様々な種類のタンパク質が細胞の基礎構造を分解する作用を展開するため、身体の他の部分と比べて脳の腐敗は特に急激に進みます。

ですから、鉄器時代の遺跡から泥のこびりついた頭蓋骨が発掘され、考古学者たちがその内部を調べた際に人間の脳と認識できるしなびた遺物を発見して衝撃を受けたのも無理からぬことでした。

放射性炭素年代測定法で分析すると、この頭蓋骨の主は中年の男性であり、紀元前673~482年の間のどの時点かで息を引き取ったということがわかりました。死因として最も可能性の高いのは脊椎の骨折であり、これは絞首刑の後に起きる類のものでした。

一体、この男性がどのような人物であり、なぜ死んだのかは、おそらく明らかになることはないでしょう。けれども、処刑と思われる理由によって死亡した後、切断された頭部が穴に投げ入れられ、そこで細かい砂の堆積物に包まれたということは推測が可能です。

軟組織は、乾燥した環境や凍結した環境、あるいは酸素のない酸性の環境では腐敗せずに残ることがよくあります。

ヘスリントン遺跡の頭蓋骨の事例において特に奇妙であるのは、髪も含めて体の他の部分が残っていないことです。

見て取れる限りの外観からすると、硬くなった豆腐のようなこの物質は、成人の人間の脳の2割の大きさしかないことを除けば、ヒトの大脳皮質がカラメル状に固まった物のように見えます。

有機物質がこのように残るのは特殊なことであり、その理由を解明するために研究チームは含まれていたタンパク質の特質を詳しく調べました。

脳は大半の内臓とは異なり、細長い神経細胞が複雑に入り組んだ構造内の接着結合を維持しながら脳としての機能を果たすために細胞レベルで物理的に充分に支えられる必要があります。

生きている脳の中では中間径フィラメント(細胞質内のタンパク質性の線維系のひとつ)で構成される細胞骨格がこの機能を担い、細胞が分子の塵に帰した後にも適切な状況下にあれば、長期間、細胞骨格はある種の完全性を保つことができます。

病理学の様々な研究から、既に中間径フィラメントについてはかなりのことがわかっています。細胞の種類によってフィラメントの種類が異なるので、この特異性を利用して、神経疾患の生体指標化合物(疾患の有無や進行状態を示す目安となる生理学的指標となる物質)を発見しようとする調査が多数行われてきたからです。

ヘスリントン遺跡の脳の事例では、顕微鏡検査によって、中間径フィラメントの織物である細胞骨格が発見されました。生きている人間の脳を構成する軸索(神経細胞のひも状の部位)の長い束と比べるとこの古い脳の細胞骨格は短く細く縮んではいるものの、構造はよく似ていました。軸索のタンパク質と結合する指標抗体を使った実験で、この中間径フィラメントの織物にはかつて神経細胞の長い尻尾が収まっていたことが確認されました。

指標となる特定の抗体を用いた、更なる分析で判明したのは、思考する灰白質繊維の存在を示すタンパク質は少ない一方で、アストロサイトなどの「ヘルパー」細胞に属する神経構造が不相応な量で存在していることでした。

特にこれらの特定のアストロサイトに属する中間径フィラメントが通常の腐敗の経過をたどらない原因を究明することは一筋縄でいくことではありませんでした。

英国の湿地遺体(泥炭地の中で自然にミイラ化した人間の死体)の多くに発見される防腐効果のあるタンニンの存在を示すものは標本の脳にはなく、水素イオン指数(pH)は強酸性を示す下限に近かったのですが、研究者らは遺体の埋まっていた場所の酸性度を推定するのにその値を使用できるか確信が持てませんでした。

さらに、比較的温暖な場所から離れないタンパク質は安定した立体構造に折りたたまれる傾向があり、そのような安定したタンパク質は不安定なタンパク質ほど簡単に折りたたみ解除をしません。

そのため、研究チームは現代の神経線維の新しい標本に含まれていたタンパク質が1年かけてゆっくりとほどけて分解していくのを丹念に計測し、ヘスリントン遺跡の脳内の腐敗と比較しました。

結果は、死後数カ月の間、プロテアーゼという分解酵素を阻害する化学物質に関する憶測を呼ぶことになりました。この化学物質は比較的温暖な場所で残り続けることのできる安定した凝集塊にタンパク質を癒着させます。

「データを組み合わせると読み取れたのは、脳の外側から構造内に入り込んで広がった未知の化合物によって、この古代の脳のプロテアーゼが抑制されていた可能性があることです」と論文には書かれてあります。

明らかであると思われるのは、この哀れな鉄器時代の男性の脳自体に特異なことは何もないということです。むしろ、環境の中にあったものが、通常はタンパク質のフィラメントを分解する化学プロセスを抑制したのかもしれません。フィラメントは少なくとも、脳がより長持ちする形態に固まるまで脳の「白質」アストロサイトを支える役目をしていたと考えられます。

当然ながら、このたった一つの非常にユニークな標本の分析だけから確固たる結論を導き出すのは難しいことです。

しかし、提示された「未知の阻害物」が考え違いだったとしても、中間径フィラメントが安定した凝集塊を形作る方法を調査することで、ヒトの脳内で破壊作用のあるプラーク(タンパク質の塊)が形成される過程を示すモデルを考案するヒントが得られるかもしれません。

そして、タンパク質の断片かもしれないものが時折、化石の中に発見されている現状においては、元の構造を推測できるようにその断片が「折りたたみを解除する」方法を正しく理解することは有益であると思われます。

ヘスリントン遺跡の謎めいた脳には、まだ私たちに教えてくれることがいくつか残っているようです。

reference:sciencealert