文|菠萝
(一)
通常来说,如果个头越大、活得越久,得癌症的概率就越高。因为癌症本质上是基因突变导致的。每一次细胞分裂都会带来基因突变,因为每次复制DNA的时候,总会出一些错误。身体越大,细胞就越多,而活得越久,分裂就越多,因此,个头大和长寿这两个东西叠加在一起,就意味着基因突变概率更高。
按这个逻辑推论,像大象,鲸鱼这种巨兽,得癌的概率应该是人的几百倍,每一只都全身长满肿瘤才对。但事实却不是这样,它们得癌的比例反而比人类低得多。这就是生物学上著名的 “佩托悖论”。
几十年来,很多人都试图回答佩托悖论,为什么个头大,寿命长的动物,患癌率却并没有更高呢?
最近,顶尖的《自然》杂志发表了一篇论文,揭示了海中巨兽弓头鲸(Bowhead Whale)的长寿秘诀。
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弓头鲸是一种非常神奇的动物。它们一辈子待在寒冷的北极深海,环境极度恶劣,但它们却是地球上最大,也是最长寿的动物之一。它们体重超过75吨,寿命可以超过200岁,而且还很少被发现有肿瘤!
活得久还不得癌症,简直就是人类梦寐以求的能力。
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弓头鲸和潜水员
这些大家伙到底有什么长寿秘诀呢?
科学家研究发现,关键还是弓头鲸基因好!原来,它们拥有一套黄金级的DNA修复系统。
(二)
我们细胞的DNA每天都会受到各种攻击,比如紫外线、活性氧等。这些攻击都可能引起DNA损伤,其中特别危险的一种损伤叫做“DNA双链断裂”。DNA是双螺旋,双链断裂就像一个梯子的两根主梁同时断了,需要立刻维修。如果修不好,细胞就会死;如果修错了,就会产生基因突变。
不同动物的DNA修复能力是不一样的!
科学家取了弓头鲸、人类、牛和小鼠的细胞,在实验室里用激光或别的人为方式制造出大量的“DNA损伤”,然后看看这些细胞怎么修复。
事实证明,弓头鲸的修复能力遥遥领先。
首先,它的修复效率很高。在同样的损伤强度下,弓头鲸细胞修复双链断裂的效率比人类和小鼠高出两倍以上。当人类细胞还在手忙脚乱维修时,弓头鲸细胞已经修完了。
更重要的是,它的修复准确度也很惊人。细胞修复DNA有两类,一类是简单粗暴修复,把断了的DNA连上就行,不管有多少突变,而另一类是精准修复,不仅要连上,还要确保修复后的基因序列和原来一模一样。很多细胞为了保命,在修复DNA时倾向于采取简单粗暴的方法。但弓头鲸的细胞非常严谨,它们喜欢采用更精准的修复路径,突变的概率降低了很多。
如果说人类细胞的DNA修复能力像“业余装修队”,时不时就出错,那弓头鲸的就是“精装部队”,优质高效!
(三)
那问题就来了,弓头鲸细胞是怎么做到DNA修复既快又准的呢?
研究发现,主要是因为弓头鲸细胞里有一个特殊的蛋白特别强,它的名字叫“冷诱导RNA结合蛋白”,英文缩写是CIRBP。
人类体内也有“冷诱导RNA结合蛋白”。顾名思义,它通常在我们身体遇冷的时候才会稍微激活一点,平时很少。但对于常年待在极寒海水的弓头鲸,漫长的进化让这个蛋白序列出现了一些变化,导致表达量异常之高。
而很高的CIRBP蛋白水平,是弓头鲸修复能力高的关键。当科学家用基因敲除技术去掉弓头鲸细胞里的CIRBP蛋白,它的修复能力立刻跌落神坛,变得和普通人类细胞一样了。
反过来,也是很振奋人心的是,当把鲸鱼版的CIRBP蛋白换到人的细胞里面,人类细胞的DNA修复效率和准确度也随之提升了!
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科学家认为,鲸鱼之所以能长寿,癌症很少,不是因为它们不产生DNA损伤和突变,而是因为它们在突变积累成癌症之前,就靠着高效的DNA修复机制把漏洞给堵上了。
(四)
看到人类细胞的DNA修复能力能被弓头鲸细胞里的CIRBP蛋白增强,大家肯定会想:我们能不能打一针这个蛋白,或者开发一种基因药物,让我们也修复能力超强,和弓头鲸一样活到200岁?!
想法很好,但我必须给大家泼一点冷水,大概率是不行的。虽然这项研究很有意思,但真正应用到临床,还面临几个巨大的鸿沟:
首先就是系统平衡的问题。任何细胞的基因都是亿万年进化的产物,人类细胞的2万多个基因是相互连接,相互平衡的。贸然改变一个基因,一定会带来连锁反应,导致未知的后果。比如过于敏感的DNA修复机制可能会导致细胞分裂减速,或者触发免疫反应。整体不一定是好事儿。
除了副作用,长寿和抗癌也是个系统性问题。DNA修复只是其中一环。除了这个,弓头鲸的免疫系统、代谢系统、端粒保护机制可能都与我们不同。单纯靠改变一个蛋白,恐怕很难复制弓头鲸的成功。
然后是精准递送的问题。即使弓头鲸细胞里的CIRBP蛋白真能提高我们细胞修复能力,能让我们长寿,但如何安全、精准地把弓头鲸的蛋白送到人体数以万亿个细胞里?这是目前基因治疗界面临的最大系统性难题。
(五)
在我看来,这项研究最大的意义,是它再次告诉我们:大自然很神奇,其中蕴含了长寿和健康的秘诀。
我以前就写过,长寿的大象基因也不一样,也和DNA修复能力相关,让它们长寿且癌症少。(点击阅读)
长期以来,我们研究癌症都是通过分析“得病的人”,或许未来,我们可以多看看像弓头鲸、大象这样的“不得病的个体”。
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虽然直接替换弓头鲸的基因可能不行,但通过研究背后的机制,我们有可能开发出更好的DNA修复增强药物。如果成功,我们不仅可能提高人类整体的健康寿命,还可能为天生携带致癌基因突变的高危人群提供额外的保护,降低风险。是不是还挺值得期待的?
致敬科学,致敬生命!
参考文献:
Evidence for improved DNA repair in long-lived bowhead whale. Nature. 2025 Dec;648(8094):717-725.
*本文旨在科普癌症背后的科学,不是药物宣传资料,更不是治疗方案推荐。如需获得疾病治疗方案指导,请前往正规医院就诊。
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