Тайны мертвых: хорошо сохранившийся мозг позволяет заглянуть в прошлое
Когда мы умираем, природа быстро избавляется от нас. В течение нескольких минут наши ферменты начинают работать с нашими тканями, расщепляя белки и жиры. Вскоре после этого микробы, которые когда-то населяли наш кишечник, перемещаются по телу через кровь и запускают процесс гниения.
Наши мягкие ткани обычно полностью исчезают в течение пяти-десяти лет, не оставляя ничего, кроме костей и пустых пространств — именно того, что археологи ожидают найти, имея дело с человеческими останками.
Когда археологи переворачивают череп, последнее, о чем они думают,— наличие мозга внутри. Но такое все же случается. Если условия идеально подходят и смерть наступает определенным образом, мозг может сохраняться сотни, а иногда и тысячи лет. Он обычно сморщенный, воскообразный, хрупкий или стекловидный. Но ключевые структуры могут сохраняться в органах, которым несколько веков.
Некоторые эксперты теперь думают, что мозги сохраняются чаще, чем было принято считать; просто у археологов не всегда есть опыт, чтобы их распознать.
Что же могут рассказать сохранившиеся мозги о телах? Могут ли они помочь раскрыть тайны прошлого, загадочные смерти или найти следы ужасных преступлений? И как эти мягкие массы жировой ткани вообще смогли пережить разрушительное действие времени?
Этци — тирольский ледяной человек
Считающийся чем-то вроде рекордсмена по сохранению, тирольский ледяной человек, получивший прозвище Этци, провел 5300 лет на высокогорном хребте в тирольских Альпах, прежде чем был обнаружен немецкими туристами в начале 1990-х годов. Он настолько сильно вмерз в лед, что его пришлось выкапывать с помощью пневматической дрели и ледорубов.
И хотя Этци наполовину разложился, он выглядел нормально для своего возраста, настолько, что ученые смогли собрать воедино все остатки: от его последнего приема пищи (горный козел) до того, из чего было сделано его нижнее белье (кожа), а также его геном.
Его мозг никогда не исследовали напрямую. Однако есть отсканированные изображения и образцы. Ученые под руководством доктора Уильяма Мерфи из Техасского университета сделали снимок черепа с помощью рентгена и компьютерной томографии, выявив мозг, который сморщился, но был сохранен так называемым трупным воском. Это твердое воскообразное вещество образуется через несколько месяцев после смерти в результате химических реакций с участием жиров и воды. По сравнению с мягкими тканями в других частях тела мозг Этци был лучше сохранен предположительно из-за более высокого содержания воды, которая помогла сформировать этот воск.
Группа разных ученых из Европы взяла две биопсии ткани из мозга этого человека, изучила их и извлекла более 500 сохраненных белков, часть из которых могла соответствовать последовательности генома.
Они обнаружили множество белков, связанных с реакцией на стресс и кровотечение. «Эти белки могут поддерживать теорию о травме головы рядом с местом, где были извлечены образцы», — написали они в своем исследовании, нанося потенциально разрушительный удар по ранее популярной теории смерти Этци (смертельное ранение от стрелы).
Обезглавленный йоркширский мужчина
Иногда в непримечательных местах скрываются замечательные открытия. Так было в 2008 году: археологи, работавшие на раскопках в кампусе Йоркского университета, обнаружили ландшафт железного века, усеянный глиняной посудой и кремнием.
Самая удивительная находка была во влажном карьере — человеческий череп. Когда его чистили, внутри что-то дребезжало. Сканирование подтвердило — в черепе был мозг, хотя он уменьшился в размерах. Это вызывало недоумение, так как не было никаких подсказок, что именно могло бы его сохранить. Когда череп был вскрыт, ткань мозга оказалась кислотной. Невролог Аксель Петцольд вспоминает, что видел, как нож «почернел от эрозии», когда врезался в мозг.
По одной из версий, на голову жертвы была вылита кислота. Это могло объяснить, почему около 800 белков, которые Петцольд позже извлек из ткани, хорошо сохранились. Эта теория также согласуется с результатами, опубликованными в 2020 году. Они показывают, что выжило больше белков во внешних частях мозга, чем во внутренних. В них, скорее всего, диффундировало какое-то неизвестное вещество.
Но есть еще одна загадка. Когда команда Петцольда пыталась извлечь белки, многие из них, казалось, застряли в нерастворимой коричневой грязи. Затем в длительных экспериментах по распаду тканей мозга уровень белка начал расти, а не падать, как ожидалось. Казалось, что белки сгруппировались и теперь высвобождаются. Невролог объясняет, что длинные нервные волокна в головном мозге содержат очень гибкие белки, имеющие возможность изменять свою форму. «Мы думаем, что так мозг и сохранился», — говорит он.
Обычно белки не собираются подобным образом, но мутации в одном белке свидетельствуют о том, что обезглавленный человек находился в тисках редкого неврологического состояния — болезнь Александера, вызывающая судороги и проблемы с движением и речью. Заболевание также связано с агрегацией белков. Петцольд заявил, что эти результаты дают объяснение смерти человека: его принимали за сумасшедшего из-за симптомов, которые в то время не были никому поняты.
Жертва Везувия
В I веке нашей эры извержение Везувия опустошило римский город Геркуланум. Археологи обнаружили здесь 330 тел, а еще больше — в Помпеях и других римских поселениях. Это были тела людей, погибших в результате обрушения их домов.
Одна жертва, оставленная как жуткий музейный экспонат, навсегда будет укрыта в своей постели, а череп разбросан, как осколки разбитой глиняной посуды. Голова, кажется, взорвалась в пылу извержения вулкана и образовавшегося облака пепла.
Скелет жертвы был обнаружен в 1960-х годах, но до сих пор раскрывает свои секреты. «Почти 60 лет спустя во время исследования места происшествия я увидел что-то сияющее внутри вулканического пепла, заполняющего череп. Гладкий черный материал», — говорит исследователь Неаполитанского университета имени Федерико II Пьер Паоло Петроне.
Команда Петроне намеревалась доказать, что на самом деле это была «остекленевшая» ткань мозга, которая превратилась в стекло в пылу извержения вулкана. Вероятно, мозг был сохранен благодаря быстрому падению изначально очень высокой температуры первого пирокластического всплеска. Витрификация, при которой жидкость превращается в твердое вещество, но без образования кристаллов, также используется для криоконсервации замороженных яйцеклеток, спермы и эмбрионов. Пьер Паоло Петроне говорит, что сохранение структур древнего мозга является исключительным, и это позволит изучать его «на новом уровне».
Андские мумии
Высоко в Андах сочетание низких температур, низкого уровня кислорода и влажности естественным образом мумифицирует тех, кто умирает в горах. Это способствовало особенной сохранности трех замороженных детей, принесенных в жертву инками. После того, как они были извлечены в 1999 году, ученые поместили их в индивидуальные морозильные камеры, чтобы поддерживать влажность и предохранять от распада.
Две девочки и мальчик замерзли вскоре после смерти и избежали разложения. В 2016 году исследователь Йохан Рейнхард описал свое удивление, когда откинул одеяло, покрывающее голову самой маленькой девочки: «Никто из нас не ожидал увидеть ее лицо, не говоря уже о застывшем задумчивом взгляде».
На снимках обнаружили почти все органы детей. Кровь все еще присутствует в сердцах и легких, что делает их одними из наиболее хорошо сохранившихся мумий. В 2003 году команда исследователей, в которую входил Рейнхард, опубликовала компьютерную томографию. Пространство между их черепами и мозгами показало, что мозг уменьшился, но было возможно различить серое и белое вещества.
Травма головы была исключена компьютерной томографией. Предположительно, они были похоронены заживо или задохнулись. Недавно анализ волос старшего ребенка показал, что его накачивали наркотиками и алкоголем, чтобы успокоить. Согласно исследованию 2015 года, инки редко проводили кровавые ритуалы, так как кровопролитие делало бы жертвоприношения «неполными».
Жертвы пожара бронзового века
Как говорит биолог Мерик Алтиноз, есть что-то «особенное» в земле Сейитомер Хёюк в Турции. По его мнению, это не совпадение, что та же почва, в которой сохранились мозги четырех жертв пожара бронзового века, сохранила и семена чечевицы, которые все еще возможно прорастить 4000 лет спустя.
Сейитомер Хёюк — древний курган, образовавшийся на месте землетрясения и пожара. Четыре частично сгоревших скелета были обнаружены с торчащими из растрескавшихся черепов мозгами. Мерик Алтиноз был частью турецкой команды, которая в 2014 году проанализировала сохранившиеся мозги вместе с почвой, где они были закопаны. Это была глина, поставляемая в соседний город Кютахья для керамической промышленности.
Текстура сморщенного и затвердевшего мозга не отличается от керамики, производимой в этой местности. Содержание жира явно свидетельствовало о наличии трупного воска, но когда исследователи подробно изучили минеральный состав, они обнаружили, что мозги содержат большое количество щелочных минералов (калий и магний), которые присутствуют в глинах, а также бор, использующийся для глазурования плитки и для мумификации.
Считается, что для образования трупного воска или жировой ткани важна вода, но тогда был только огонь. Поэтому ученые предположили, что мозг после смерти кипел в своей собственной тканевой воде. Подобные высокотемпературные реакции используются в промышленности для производства стеариновой кислоты — основного компонента жировой ткани. Глинистые минералы в почве также помогли бы сделать воск более твердым и хрупким.
Алтиноз по-прежнему убежден, что бор играет определенную роль в сохранении мозга и семян. Он помогает предотвратить гниение растений. К сожалению, ученый так и не смог извлечь многого из чечевицы, потому что его холодильник сломался, убив последние оставшиеся образцы.
Братская могила Ла Педраха
Даже когда захоронения относительно свежие, археологи не ожидают найти в них мозги. Однако команда, работавшая при раскопках братской могилы Ла Педраха (на севере Испании), обнаружила самую большую и лучше всего сохранившуюся коллекцию мозгов в мире.
45 из них принадлежат жертвам фашистских повстанцев, поддержавших военный переворот генерала Франко в 1936 году. К сожалению, большинство из них так и не были возвращены семьям и остаются в братских могилах. В Ла Педраха Общество наук Аранзади с помощью добровольцев эксгумировало 104 тела из ямы глубиной полтора метра.
«Когда мы раскопали яму, 80 лет спустя она все еще пахла разложением», — говорит один из судебно-медицинских экспертов из больницы де Верин Фернандо Серулла, посетивший это место в августе 2010 года. Серулла продолжил исследование мозгов в 2016 году. Основной причиной, по которой они оставались в таком хорошем состоянии (а кости сильно изношены), было большое количество воды: с июля по сентябрь 1936 года было необычно дождливое время.
Считается, что вода участвует в химических реакциях, превращающих жировые ткани в трупный воск, защищая мозг. Судебно-медицинский эксперт предполагает, что кровь, вытекающая из огнестрельных ранений в голову, предотвратила гниение, которое обычно начинается вскоре после смерти.
Это не только интересный случай исключительной сохранности: изучение этих мозгов открывает двери для расследования серьезных преступлений, таких как пытки. «В одном из случаев нам удалось показать, что у человека была черепно-мозговая травма за несколько дней до смерти», — говорит Фернандо Серулла.
Были опознаны только 18 человек, убитых в Ла Педраха, но теперь все жертвы перезахоронены на кладбище под мемориалом.
По материалам статьи «Secrets of the dead: How perfectly preserved brains let us look back in time» BBC Science Focus Magazine
