多年来,科学家们一直试图弄清楚为什么大象如此擅长不接受。 新的研究表明,它们惊人的能力涉及从死亡中复活基因并赋予其杀死细胞的任务。
芝加哥大学研究人员进行的实验最终揭示了厚皮动物避免肿瘤的不可思议能力背后的机制,帮助我们更好地理解皮托悖论之谜。
事情是这样的:动物的细胞越多,产生肿瘤的机会就越多。
在任何特定物种中,这似乎都是正确的。较大品种的狗例如,体型较小的人似乎比体型较小的人更容易患癌症。
但当比较不同物种的动物时,这个概念就站不住脚了。相关性为零动物身体的体积或其相对寿命与所有这些细胞中出现癌症的几率之间的关系。
以流行病学家的名字命名理查德·皮托几十年来,这个悖论一直困扰着生物学家。 显然,向更大的方向发展意味着寻找更有效的方法来确保癌症不会趁虚而入。
大象是教科书上的例子。2015年研究人员估计,人类的癌症死亡率略低于 5%,而相对较小的人体的癌症死亡率为 11% 至 25%。
该研究还发现了大象抗癌超能力的潜在线索,即名为 TP53 的基因。 与大多数抗癌基因一样,它生产的产品可以检测 DNA 损伤,并告诉细胞要么修复它,要么关门大吉。
大多数哺乳动物都有该基因的两个副本。 大象有二十个,这表明它们已经做好了充分准备,可以及早发现癌症的威胁,并立即采取行动。
了解此类肿瘤抑制基因在大型长寿动物中发挥作用的复杂方式并不容易。
你可以在实验室里培育很多代老鼠,但研究一种需要两年时间才能生育和存活的生物的癌症需要研究人员的一些创造性思维。
遗传学家文森特·林奇和他的团队采取了一种权宜之计,从大象和海牛和小猫大小的蹄兔等小型亲戚身上采集组织样本,并用损伤细胞 DNA 的致癌物质攻击它们。
“大象细胞刚刚死亡;它们完全不能忍受 DNA 损伤,而它们的亲属细胞却不能,”林奇说。
“因为大象细胞的DNA一旦受损就会死亡,所以它们不存在癌变的风险。”
已经有迹象表明 TP53 正在发挥作用,但故事肯定还有更多内容。
该团队着眼于另一种潜在的候选因子,称为白血病抑制因子(LIF)。 研究人员之前研究过此类基因在怀孕中的作用,因此知道它可以充当肿瘤抑制因子。
奇怪的是,在某些情况下它也可能导致癌症。
与 TP53 一样,大象的基因库中也存在大量 LIF 基因的拷贝。 对于一个工作基因来说,在地板下埋有一些死亡的克隆(称为假基因)并不罕见。
当大象细胞的 DNA 受损时,其中一个 LIF 假基因就脱颖而出,并大量出现。
“我们发现大象及其近亲有许多 LIF 基因的非功能性拷贝,”林奇说。
“但是大象本身进化出了一种方法来重新打开其中一个副本 LIF6。”
仔细观察,LIF6 和 TP53 似乎有着密切的合作关系。 细胞遗传物质的损伤引起了 TP53 的注意,但事实证明“僵尸基因”LIF6 才是受雇的枪手。
“这反过来会激活基因 LIF6,然后该基因可以进入线粒体,导致其内部泄漏,并引发细胞凋亡或细胞死亡,”林奇说。
大象并不是唯一进化出一些奇怪的基因技巧来保持相对无癌症的动物。 其他的猛兽,比如丑陋却可爱的裸鼹鼠,有自己的秘密。
大自然已经找到了多种方法来应对细胞失控的风险。 其中,有一些是我们可以借鉴并应用到我们自己对抗大C的斗争中的。
这项研究发表于细胞报告。