大象鲸鱼和象龟为何不易得癌症?科学家:它们都有“基因副本”变异癌细胞水生动物海洋哺乳动物

科学家过去认为,在所有条件相同的情况下,大型、长寿的动物患癌症的风险最高。原理很简单:当基因突变导致单个细胞错误分裂时,癌细胞就会生长。而且随着年龄的增长,身体可能会积累越来越多失控的细胞。巨大的身体也是如此,因为拥有更多细胞的大型动物应该更频繁地患上癌症。

但事实似乎并非如此——大象、鲸鱼、加拉帕戈斯龟等大型动物似乎永远不会得癌症,这一现象被称为“佩托悖论”(皮托悖论)。

发表于《自然生态与进化》(NatureEcology&Evolution)的一份研究报告显示,大象、鲸鱼和陆龟的“无癌生活”可能有一个解释:它们都有一个额外的“基因拷贝””可以发现细胞中的问题。

在每种情况下,细胞的DNA都会发生微小的变化。一两次变化不会对细胞产生太大影响,但最终会影响我们的身体积累足够多的突变导致疾病,在这种情况下是癌症。要使细胞癌变,关键基因必须发生突变。这些基因包括控制细胞分裂和细胞死亡的基因,以及允许免疫系统检测癌细胞的基因。

动物有各种形状和大小,从只有几毫米宽的昆虫到已知最大可达30米的蓝鲸。尽管如此,决定动物有多大的不是细胞的大小,而是细胞的数量。

一只成年小鼠大约有100亿个细胞。虽然这看起来可能很多,但与人体中发现的37.2万亿个细胞相比就显得苍白无力了。反过来,蓝鲸也是如此,它们的数量达到惊人的100万亿只。

随着动物体型越来越大,细胞越来越多,理论上它们会变得更容易患癌症,因为有更多的细胞有可能发生变异。但这并没有发生,为什么会发生呢?科学家对此有多种解释,但有一个共同的想法——在大型动物中常见的肿瘤抑制基因(TSG)正在起作用。

大象、加拉帕戈斯陆龟和鲸鱼的基因拷贝!

1.大象的“基因拷贝”——基因TP53和白血病抑制因子(LIF)。

TP53编码的p53蛋白被视为细胞内的“质检员”,严格把控细胞基因的完整性。在TP53的注视下,如果一个细胞检测到特别严重的错误,该细胞将被命令在称为“细胞凋亡”的过程中自杀。

紧随TP53基因的是LIF——也被称为“僵尸基因”,是对TP53的回应——一种随机的、不可能的突变,可以将基因垃圾变成一台可行的机器。每当细胞的完整性受到损害时,TP53就会调用LIF,然后LIF6会产生一种攻击细胞线粒体的蛋白质,使突变细胞无法逃脱。这样,在这两个基因的共同作用下,大象细胞的异常就被直接抹掉,从而减少了癌症的发生。

值得一提的是,我们人类基因组中只有一个(2个等位基因)TP53基因和一个LIF基因。在非洲象中,至少有20个TP53基因拷贝和11个LIF基因拷贝。

2.鲸鱼为什么不容易得癌症的关键也是TSG基因,但不是像大象一样安排了两个专门负责检查和清除的基因,以及TSG的转化率,似乎是进化赋予了更大的基因有一些额外保护的物种。

与其他哺乳动物相比,鲸类动物的TSG周转率(基因增益和丢失)几乎高出2.4倍,尤其是须鲸。在须鲸身上发现的TSG分子变异,加上更快的基因周转率,可能有利于它们特殊特征的进化,例如抗癌性、巨人症和长寿。简单来说,鲸鱼体内可能会出现癌细胞,但在这些癌细胞扩散到威胁到鲸鱼生命之前,就被TSG堆积致死。

3.药明巨龟是现存最大的陆龟之一,也是世界上最长寿的脊椎动物之一。正常情况下,野外加拉帕戈斯龟的寿命超过100年,而人类记录的寿命最长的加拉帕戈斯龟是澳大利亚动物园的“哈丽特”。他大约175岁,于2006年去世。

科学研究发现,耀明龟体内也有TSG,其抗癌机制与大象相似,但更为敏感。正常情况下,TSG的功能会因为衰老而降低,但科学家在加拉帕戈斯龟身上发现,它们受损的蛋白质对由此带来的压力非常敏感。一旦发现细胞受损有致癌风险,就会立即销毁。俗话说“误杀一千,不如放过一个”。这就是加拉帕戈斯巨龟的防御机制。

我们可以在ActiveLoss找到抗癌线索!

根据科学记录,地球上的所有生命似乎都受到了癌症的影响。2.4亿年前的乌龟化石显示患骨癌,7000万年前的97只鸭嘴龙化石中有29只患骨癌,170万年前的鸟类和100万年前的狼也是如此。

乌龟、鲸鱼和大象看似与我们人类相去甚远,但实际上,我们共享大部分DNA。地球上的每一种生命形式都是相互关联的:我们可能看起来不同,但我们的生化和生理过程在很大程度上是相同的。同时,大自然也用几千年的智慧告诉我们,鲸鱼、大象等动物在进化中战胜了癌症。换句话说,人类终结癌症的方法可能就藏在这些大型动物身上。

然而,各种报道都揭示了一个现象——我们生活在一场生物大灭绝事件中:巨龟濒临灭绝,鲸鱼体型瘦小频频搁浅,非洲象在重压下长不出象牙人类。...我们也正在失去抗击癌症的宝贵线索。

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