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癌癥在自然界有多常見？連仙人掌|送書都不放過
你可能聽說過有些動物不會得癌癥，但這個說法并不嚴格。事實上，幾乎所有的動物都可能患癌癥，甚至植物和真菌也可能有類似癌癥的癥狀。癌癥的歷史和多細胞生物一樣長。從進化論的角度看癌癥，會給我們帶來什么啟發(fā)？
本文摘自《狡猾的細胞》，內(nèi)容已刪除。送書規(guī)則見文末。
圖書信息
作者：[美] 雅典娜阿克蒂皮斯
譯者：李兆棟
出版：中信出版鸚鵡螺
當我們談?wù)摪┌Y是如何產(chǎn)生的時，我們通常不太重視進化。但事實上，進化與癌癥是密不可分的。進化塑造生命，進化也制造癌癥。這本書聚焦于這種特殊的關(guān)系，向讀者介紹了如何理解癌癥的起源和演變，并告訴我們，研究人員能夠研究出更有效、更革命性的癌癥治療方案。
作者簡介：
亞利桑那州立大學助理教授、跨學科合作項目負責人、國際進化、生態(tài)和癌癥小組共同創(chuàng)始人雅典娜阿克提皮斯在業(yè)余時間管理著一個科普播客。
大約20億年前，多細胞生物出現(xiàn)，然后生命開始與癌癥抗爭。當我們想到地球上的生命時，我們通常會想到動物和植物等多細胞生物，它們由不止一個細胞組成。從根本上說，多細胞生物的細胞通過分工、合作和協(xié)調(diào)來完成生存所需的所有功能。另一方面，單細胞生命形式(如細菌、酵母和原生動物)只由一個細胞組成，它獨立地做所有的工作來維持自身的生存。在多細胞生物在漫長的進化長河中贏得一席之地之前的數(shù)十億年里，我們的星球一直被單細胞生物所統(tǒng)治。在單細胞生物占據(jù)統(tǒng)治地位的 20 億年里，世界上是沒有癌癥的,然而，隨著多細胞生物的到來，我們的世界也迎來了一個新成員：癌癥。
癌癥是我們的一部分，自從我們作為多細胞生物存在以來，它就是我們身體的一部分。從埃及木乃伊到中南美洲的狩獵采集者，我們在這些遠古人類的骨骼中發(fā)現(xiàn)了癌癥的痕跡。科學家在170萬年前生活在人類的搖籃南非的人類祖先的骨骼中發(fā)現(xiàn)了癌癥，癌癥的化石證據(jù)可以追溯到很久以前：癌癥存在于數(shù)千萬年甚至上億年前的哺乳動物、魚類和鳥類的骨骼中。癌癥早在恐龍統(tǒng)治我們星球的時候就出現(xiàn)了，甚至更早，那時生命還以微觀形態(tài)存在。癌癥，始于我們所知的大部分生物存在之前。
為了認識什么是癌癥以及它是如何進化的，我們可以把注意力轉(zhuǎn)向自然。鳳頭仙人掌是最美麗的例子。由于受傷或感染，仙人掌頂端的細胞有時會變異。這些變異會破壞植物生長過程中控制細胞增殖的正常過程，往往會導致仙人掌形成一些不尋常的結(jié)構(gòu)：帶冠的沙漠仙人掌、帶腦的盆栽仙人掌、幾何形狀為多邊形、讓人聯(lián)想到現(xiàn)代藝術(shù)的花園仙人掌，由于其美麗而獨特的變異結(jié)構(gòu)，帶冠仙人掌受到喜歡在自家后院玩仙人掌的專業(yè)植物學家和愛好者的追捧。
因為正常的生長模式被破壞了，仙人掌就會長得奇奇怪怪的，創(chuàng)造出很多美麗獨特的生長模式，類似于動物癌癥。植物身上這些類似于癌癥的現(xiàn)象被稱為綴化可能會對其適應(yīng)環(huán)境的能力產(chǎn)生負面影響，包括花少，或者更容易受傷和生病。然而，如果得到適當?shù)恼疹?，這些植物可以與這些類似癌癥的形式生活幾十年。
從左到右，從上到下的圖片有：卡內(nèi)基a Gigantea“隆乳菇”；“圖騰仙人掌”(茯苓仙人掌F. monstrosus)和“蠟狀仙人掌f. cristatus”。
許多年前，當我第一次在亞利桑那州看到有冠毛的仙人掌時，它是美麗的
何構(gòu)造吸引住了?；氐骄频曛螅一藥讉€小時的時間觀賞這些自然生物構(gòu)造的照片，并閱讀了它們的相關(guān)資料。我了解到，變異鳳頭仙人掌的生長模式被打亂的原因，有時是暴風雨造成的破壞，有時是細菌或病毒感染，有時是其生長過程中發(fā)生的遺傳突變。我還了解到，破壞植物生長方式的變異并非仙人掌所獨有——從蒲公英到松樹，它們在許多植物身上都會發(fā)生。有一個術(shù)語專門用來描述植物中這些被打亂的生長模式，叫綴化（fasciation）。綴化植物通常比它們非綴化的近親更嬌弱，它們有時不能正常開花，因此也就更難再生與繁殖——但是，園丁和植物學家常會悉心照料綴化植物，幫助其繁殖。而在精心照料下，鳳頭仙人掌及其他綴化植物能夠帶著這些類似癌的形態(tài)結(jié)構(gòu)存活達數(shù)十年之久。
了解鳳頭仙人掌，讓我開始著迷于探索來自不同生命形式的癌癥。當時我心想：如果我們要理解癌癥——了解什么是癌癥，以及它為什么會威脅到我們的健康和生命，那我們就需要知道癌癥從何而來，這也就意味著我們要穿過演化之樹，去探尋癌癥在生命演化上的起源。在繼續(xù)了解癌癥演化起源的過程中，我發(fā)現(xiàn)癌癥和類癌癥的結(jié)構(gòu)在多細胞生物中隨處可見。不單單是仙人掌，無數(shù)其他生物都會生長出這種類似癌癥的結(jié)構(gòu)。我找到了長著類似癌組織的蘑菇、珊瑚、藻類以及昆蟲的照片，并發(fā)現(xiàn)癌癥在各種動物中也很常見，不論是野生動物、動物園里的動物，還是與我們同住一個屋檐下的家養(yǎng)動物。
袋獾（Sarcophilus harrisii）的腫瘤細胞能夠通過打架時造成的傷口傳染給其他袋獾，這種現(xiàn)象得到了科學界的大量關(guān)注。圖片來源：Pixabay
我想弄清楚，為什么癌癥在所有形式的多細胞生物中會如此普遍？癌癥之所以成為多細胞生命獨有的問題，正是因為多細胞生命由許多細胞組成，這些細胞通常要相互配合，調(diào)整各自的行為，使我們成為具有功能的生物。單細胞生命形式不會患上癌癥，因為它們僅僅由一個細胞組成，也就是說，對單細胞生物而言，細胞的增殖就是其生命的繁殖，二者毫無二致。但對于多細胞生命而言，過多的細胞增殖會破壞整個生命體的正常生長和組織結(jié)構(gòu)。
可能你會覺得自己是一個不可分割的整體，但實際上，我們每個人都由數(shù)萬億個細胞組成，這些細胞無時無刻不在互相交流并協(xié)調(diào)彼此的行為，從而使我們體內(nèi)的各項功能正常運轉(zhuǎn)。我們體內(nèi)的細胞數(shù)量多得令人難以置信，是地球上人口總量的 4 000 多倍。我們每個人就是 30 萬億個正在互相合作、演化、消耗能量、計算、表達基因并生產(chǎn)蛋白質(zhì)的細胞，每個人的身體都是一個世界。這些細胞中的每一個都像是我們體內(nèi)的一個小矮人，從環(huán)境中獲取信息，并通過復雜的遺傳基因網(wǎng)絡(luò)處理這些信息，再根據(jù)這些輸入的信息改變行為，做出反應(yīng)。每個細胞都有自己的一套基因組、自己對基因的獨特表達（即該細胞正在制造的特定蛋白質(zhì)），以及自己獨特的生理狀態(tài)和行為。細胞在我們身體內(nèi)部的合作令人嘆為觀止。這 30 萬億個細胞是如何讓我們看起來像擁有一系列特定目標的單一實體生物的？是什么讓這么多的細胞如此協(xié)調(diào)統(tǒng)一？
這些問題的一個答案可以從演化生物學中找到：之所以我們在行為和感覺上像一個有機的整體，是因為演化把我們每個人塑造成了一個不同細胞相互合作的社會。或許，我們之所以覺得自己像一個完整不可分割的存在，是因為演化讓我們作為一個整體如此行事。近 10 億年的演化歷程塑造了多細胞生物體，讓每個細胞的行為方式有利于細胞合作社會，即多細胞生物體的生存和繁殖。我們體內(nèi)的細胞會限制自身的增殖、實行任務(wù)分工、協(xié)調(diào)資源利用，甚至會為了整個生物體的利益而選擇自殺。我們體內(nèi)的協(xié)調(diào)合作的規(guī)模，是人類迄今為止從未達到的：我們體內(nèi)的細胞成功造就了一個烏托邦，它們?yōu)榱苏麄€身體的利益，共享資源、維護共同生存的環(huán)境、調(diào)控著每一個細胞的行為。
然而，細胞之間的協(xié)作有時候也會破裂。協(xié)作的破裂會引發(fā)體內(nèi)的一系列演化和生態(tài)程序，最終產(chǎn)生細胞之間相互欺騙的終極形態(tài)：癌癥。當有些細胞停止為了多細胞生物體的利益而協(xié)作，開始過度使用資源、破壞體內(nèi)的公共環(huán)境，并失控地增殖擴張的時候，癌癥就出現(xiàn)了。盡管這些狡詐的細胞會殃及它們所在的身體的健康和生存，但與體內(nèi)的正常細胞相比，它們卻具有演化上的優(yōu)勢。
盡管我們感覺自己像是一個個不可分割的個體，但從根本上講我們并非如此。演化把我們塑造成多細胞生物，令我們具有不可思議的功能，但我們無法改變我們由一大群細胞組成的事實。也正因為我們由一大群細胞組成，演化過程會在我們體內(nèi)自然發(fā)生，細胞能夠像自然界中的生物一樣演化。這對思考我們自身來說是一個非同尋常的視角。在傳統(tǒng)觀念中，我們是單一的整體，是相對靜態(tài)的“自我”。但其實，不僅我們的身體由數(shù)萬億單個細胞組成，而且這數(shù)萬億細胞組成的群落一直處在不斷變化之中。我們不是一個不可分割的實體，而是由許多實體組成。隨著我們年齡的增長，組成我們的細胞群體不斷變化，通常朝著讓我們更容易得癌癥的方向發(fā)展。
當然，細胞是我們身體組成的一部分，但它們也可自成獨立的王國。細胞可以表達基因，可以處理信息，也能做出各種舉動——遷移、消耗資源，并建立細胞外結(jié)構(gòu)，如組織結(jié)構(gòu)。此外，它們也在我們體內(nèi)復雜的生態(tài)環(huán)境中不斷演化。細胞是我們的一部分，細胞同時也是在我們身體內(nèi)部不斷演化的特殊實體——我們需要同時具有這兩種視角才能了解什么是癌癥，以及我們?yōu)槭裁慈菀谆忌习┌Y。
從我們身體的角度來看，癌癥是對我們生存和健康的威脅，而從細胞的角度來看，癌細胞只是在做這個星球上所有其他生物都在做的事情：在其所處的生態(tài)環(huán)境當中不斷演化，哪怕有時其演化方式會給其所屬的系統(tǒng)帶來滅頂之災。這就造成一種看似自相矛盾的演化局面：演化過程青睞能更好地抑制癌癥發(fā)生的身體，但演化同時也讓體內(nèi)具有癌細胞特征（例如快速增殖和高新陳代謝率）的細胞更有優(yōu)勢。兩者如何并存？一方面，演化有利于癌細胞，另一方面演化又需要抑制癌癥。在本書的后文當中，我將為讀者揭示演化論的視角如何能夠幫助我們理解這一看似矛盾的現(xiàn)象。
我們體內(nèi)細胞之間合作的規(guī)模是相當驚人的。然而，更令人嘆為觀止的是，面對體內(nèi)細胞的作弊與叛變，我們的身體展現(xiàn)出了強大的韌性——面臨癌癥的威脅，我們?nèi)匀荒苌嫦聛恚⒎毖懿幌?。?shù)十億年來，多細胞生物體已演化出多種不同的癌癥抑制機制。這些癌癥抑制系統(tǒng)使我們得以將叛變的細胞圈在可控范圍之內(nèi)。通過考察不同的物種，我們也可以看到類似的癌癥抑制系統(tǒng)的種類之豐富、威力之強大，并從中得到啟發(fā)，從而找到更有效的治療癌癥的方法。鳳頭仙人掌可以與體內(nèi)的“癌組織”共同生存長達數(shù)十年之久，或許我們?nèi)祟愐部梢宰龅健?/strong>
作為多細胞生命體，我們一生中不可避免地要與癌癥相伴。在本書當中，我將以我們的演化歷史為基礎(chǔ)，來審視有關(guān)什么是癌癥，為什么會有癌癥，以及我們怎么能更好地治療癌癥的問題。我將闡明這么一種觀點：癌癥不僅僅是一種疾病，它更是一扇窗口，能夠幫助我們探索生命的起源、認識大規(guī)模合作所面臨的難題、理解多細胞生物的本質(zhì)以及演化過程本身的奧秘。
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