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如果你关注过自然界的抗癌奇迹,一定听过佩托悖论这个说法,简单说就是按照概率,细胞越多寿命越长的大型生物,细胞分裂次数更多,发生基因突变癌变的概率也应该更高才对。
但现实中不同体型物种之间,癌症发病率并没有和体型正相关,小个子小鼠和大个子大象蓝鲸,发病率差不了多少,这个矛盾的问题困扰了科学家很多年。
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现在,有一种大块头生物又给大家抛出了新线索,它就是北极地区的弓头鲸。
这种能长到接近20米,体重超过100吨,一口气能活两个世纪的巨兽,身上癌症发生率远低于人类,它到底掌握了啥特殊本事,能把癌症牢牢挡在体外呢?
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早在上世纪后期,科学家就开始了对弓头鲸基因组的研究。弓头鲸一辈子大多在寒冷的北极海域活动,人类很少能直接观测到存活的个体,大部分研究样本来自自然死亡后搁浅的个体,还有北极原住民传统捕猎留下的组织样本。
2015年,来自英国利物浦大学和韩国多家研究机构的团队,第一次完成了弓头鲸全基因组测序工作,把基因信息和其他哺乳动物做了比对,很快就发现了不一样的地方。
对比和它亲缘关系相近的其他鲸类,还有陆生哺乳动物,弓头鲸身上和DNA修复,细胞周期调控相关的基因,发生了很多特异性的突变。这些突变大多集中在几个关键通路,直接影响了细胞分裂过程中的错误修复能力。
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我们都知道,癌症的本质就是细胞分裂的时候,DNA复制发生了错误,原癌基因被激活抑癌基因失活,突变细胞逃过了免疫清除疯狂增殖。
正常来说,每一次细胞分裂都有概率出问题,分裂次数越多出问题的概率就越高,弓头鲸从幼崽长到上百吨,细胞更新换代几十代上百代,要是没有特殊的修复机制,出错的概率早就高得离谱。
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但弓头鲸这些变异的基因,刚好给DNA复制加上了一层双保险,每次复制出错都能更快更准的修复,从源头就降低了突变发生的可能。
除了修复机制的改变,科学家还在弓头鲸的基因组里发现,很多和肿瘤抑制相关的基因,进化速度比其他哺乳动物快很多,这些基因一直持续正向选择,不断优化抑癌能力。
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后续的进一步研究还证实,弓头鲸本身的生理特点也给抗癌能力加了buff。它们生活在极寒环境里,基础代谢率比温暖海域的鲸类更低,体温也相对稳定偏低,较低的代谢速率意味着细胞氧化损伤更少,DNA被自由基攻击突变的概率也跟着下降。
而且弓头鲸的细胞本身,对异常细胞的识别能力更强,一旦出现变异就会启动细胞凋亡程序,直接让变异细胞自己死掉,不会给它们长成肿瘤的机会。
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2021年,美国犹他州立大学的研究团队在《分子生物学与进化》期刊发表了新成果,他们对比了16种不同寿命的哺乳动物基因组,发现弓头鲸的端粒维护机制和短寿物种完全不同。
端粒是染色体末端的保护结构,每次细胞分裂都会缩短一点,短到一定程度细胞就会癌变或者衰老死亡。
弓头鲸的端粒缩短速度比其他哺乳动物慢很多,能在两个世纪的生命里,一直维持端粒长度稳定,这也帮它减少了细胞癌变的风险。
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这些研究结果,刚好给佩托悖论提供了一个新的解释,也给人类抗癌研究提供了新方向。
现在我们知道,大型长寿哺乳动物其实各自进化出了不同的抗癌机制,大象进化出了很多拷贝的抑癌基因p53,弓头鲸则是强化了DNA修复和端粒维护,不同路线最后都实现了抑制癌症的结果。
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放到人类身上,我们不用直接照搬鲸类的基因,只需要搞清楚这些通路具体怎么工作,就能开发出更有效的预防癌症甚至治疗癌症的方法。
比如针对DNA修复通路开发新药,或者研究清楚端粒维护的调控机制,都有可能帮人类降低癌症发病风险。
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现在弓头鲸还有很多秘密没被解开,毕竟能研究的样本不多,生活的区域又很难长期监测。但目前已经得到的结论都足够扎实,也都经过了同行评议和多次验证。
作为目前已知最长寿的哺乳动物,弓头鲸用几百万年的进化,磨出了一套适合自己的抗癌方案,这个方案给我们的启发,未来说不定真能帮人类解决癌症这个大麻烦。
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