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有意思的猜想肿瘤有可能演化成新物种吗

2019-10-10 11:34:42  阅读:3795 作者:责任编辑NO。卢泓钢0469

北京时刻10月10日音讯,据国外媒体道, 理论上,传染性肿瘤可以演化成独立的物种,尽管研讨人员共同以为这种或许性很小,不过,一些独特的寄生虫或许便是活生生的依据。

粘孢子虫的一个生命阶段生活在鱼类体内,另一个阶段则生活在水生蠕虫中。有研讨者提出,这种寄生虫或许有一个古怪的来源:以一种传染性肿瘤的方法演化成独立的物种

一些赋有攻击性的肿瘤可以十分迅速地传达,以至于它们看起来不太像出了问题的安排,而更像是侵略的寄生虫,它们期望吞噬宿主,然后脱节宿主。假如最近在《生物学直通陈述》(Biology Direct)上宣布的一项理论是正确的,那么在极少数状况下,或许的确会发作这样的工作:肿瘤学会了在宿主之间周游,并或许逐步演化成独立的多细胞物种。研讨人员现在正在细心研讨一类名为粘孢子虫(myxosporean)的特别海洋寄生虫,以承认它们是否或许是第一个这样的比方。

即便在很多细小的寄生生物中,粘孢子虫也是恰当奥秘的。近两个世纪前,科学家初次发现这类寄生虫,现在已被承认的物种超越2000个,它们具有杂乱的生命周期,研讨起来特别困难。直到20世纪80年代,科学家才意识到,在鱼类中发现的某些寄生虫与在蠕虫中发现的寄生虫是相同的物种,而不是彻底不同的寄生生物。大多数寄生虫只满足于生活在动物宿主的安排中,而粘孢子虫却常常定居于宿主的细胞中。

直到不久前,粘孢子虫还被以为是原生生物——真核生物的一支,既不是植物,也不是动物或真菌。1995年,其时在弗吉尼亚海洋科学研讨所的马克·西达尔(Mark Siddall)和搭档以为,粘孢子虫是刺胞动物门的古怪成员,刺胞动物包含水母和珊瑚,后来的基因研讨支撑了这一观念。

可是,在生命演化树上的方位并不能解说为什么粘孢子虫具有如此古怪的特征。一些粘孢子虫具有已知最小的动物基因组,例如,Kudoa iwatai的基因组估量只要2250万个碱基,比其他任何刺胞动物的基因组都要小得多。它的基因组还不到鲟卵螅(Polypodium hydroforme)的二十分之一,鲟卵螅也是一种刺胞动物门的寄生虫,与粘孢子虫联系很近。

而且,粘孢子虫的基因组并不仅仅明显削减这么简略,它们还特别缺少某些被以为是多细胞生命所必需的基因。现在还不清楚,一个杂乱的多细胞生物是怎么,或许为什么会丢掉这些看似必要的基因,以及很多的DNA。

俄罗斯科学院高档研讨员提出了一个风趣但有争议的假定,来解说这一现象。本年早些时候,他们提出粘孢子虫开始并不是独立的动物,而是作为肿瘤从它们的刺胞动物亲属中分离出来的。

肿瘤衍生动物

袋獾会遭到传染性面部肿瘤病的感染

“肿瘤衍生动物”这一概念听起来很悠远,以至于在论文中,研讨者把它们称为“Scandal”(“speciated by cancer development animals”的缩写,意为从肿瘤演化出来的动物)。

起先,“Scandal”仅仅一个思维试验。当研讨员们在编撰有关传染性肿瘤的内容时,对某些结构简略但很不寻常的寄生动物身上呈现杂乱安排的基因感到惊奇,经过进一步的攀谈引出了“美妙”主意,即这种简略的寄生虫或许是来源于肿瘤,他们收集了一切的数据,提出了这个假定。

依据“三步曲”幻想,肿瘤衍生动物一开始是某种肿瘤,但不是恣意一种肿瘤,它有必要具有传染性,这样就不会在宿主逝世时随之逝世;接着,肿瘤细胞分散到其他物种,然后独立进化出多细胞生物。这些进程好像构成了不可逾越的妨碍,但咱们有理由信任,每一个进程都有或许发作。

第一步,传染性肿瘤的呈现。这是最简略的一步,由于咱们知道的确有这样的肿瘤,尽管极端稀有。袋獾面部肿瘤病(Devil facial tumour disease,简称DFTD)便是一种臭名远扬的传染性肿瘤,能对袋獾(又被称为塔斯马尼亚恶魔)形成严峻的损伤。袋獾经过啃咬的方法将这种疾病传染给其他袋獾。犬传染性性病瘤(canine transmissible venereal tumor,简称CTVT)是另一种传染性肿瘤,据最近的一项剖析,这种癌症现已演化了8500年之久,在2014年的一份陈述中,犬传染性性病瘤被描绘为“自然界中最陈旧、传达最广的癌症”。

传染性肿瘤并不局限于哺乳动物,有时也在软体动物中呈现。没有理由以为在刺胞动物中不或许呈现传染性肿瘤,一般来说,刺胞动物对肿瘤没有免疫力,假如粘孢子虫是一种“Scandal”,那它们很或许来源于其他寄生性刺胞动物(比方它们的表亲鲟卵螅)的肿瘤。

尽管看起来肿瘤向其他物种分散的或许性不大,但“这并非前所未闻”,曾有一些病例,比方一名带着艾滋病毒的男人被发现感染了来自绦虫的肿瘤细胞。这样的蠕虫肿瘤在免疫系统受损的人群中经常呈现,已知的病例或许只代表了被追寻到的极少数状况,假如这种物种间传达就发作在咱们眼前,“或许咱们还应该考虑,在恰当的条件下,肿瘤或相似肿瘤的东西有时或许会寄生在其他物种身上。”研讨人员现已看到了太多像犬传染性性病瘤和袋獾面部肿瘤病这样的传染性肿瘤的比方,“这是一种寄生虫,一种寄生生物。”

或许肿瘤衍生动物假说中最不或许的一步是寄生肿瘤从一个单细胞,演化成一个具有不同宿主和阶段的多细胞有机体。粘孢子虫是恰当简略的动物,但却是真实的多细胞动物,因而,假如它们来源于一种传染性肿瘤,那这种肿瘤就有必要演化出不同的细胞类型。

在真核生物中,多细胞生物的呈现被以为至少经过了25次演化。真核生物域包含杂乱的单细胞生物以及植物、动物和真菌等。可是,就动物而言,多细胞生物的兴起被以为只在最根底的演化阶段呈现过一次。一些多细胞真核生物后来又回到了单细胞生物的状况,但迄今为止,还没有发现任何动物呈现这一进程(除非像一些科学家所以为的,肿瘤自身便是多细胞退化的产品)。到现在为止,好像还没有任何一个动物演化支系如“Scandal”假说所描绘的,从多细胞退化成单细胞,再从头演化为多细胞。

可是,这并不意味着这种状况不或许发作,传染性的肿瘤细胞群很有或许演化出相似生命周期的东西,这一演化进程并没有什么特别之处,假如仅仅演化树上的一个分支,而不是来自另一个有机体(的一部分),那么只能演化一个生命周期。

寻觅更多的依据

太平洋蓝贻贝是另一种遭到传染性肿瘤影响的动物

为了给“Scandal”理论寻觅更多的实质性依据,研讨员将多种简略物种的基因组(大部分是寄生生物)与5种粘孢子虫、3种单细胞生物和29种动物的基因组进行了比较。当细胞癌变时,经常会丢掉某些基因。经过查看这些基因的缺失状况,研讨人员期望找到肿瘤曩昔的蛛丝马迹,这些基因包含参加细胞凋亡的基因。细胞凋亡是一种调理细胞程序性逝世的机制,可以铲除体内的反常细胞,任何从传染性肿瘤演化而来的生物都或许缺少这种基因。

在有或许成为证明“Scandal”假说的候选者中,科学家发现,只要粘孢子虫失掉了要害的肿瘤按捺基因。因而,他们进行了更深化的研讨,发现粘孢子虫丢掉了太多与细胞凋亡相关的基因,以至于它们或许底子无法触发凋亡途径。这种缺点清楚明了,即便是调查十分简略的寄生虫时,咱们也没有看到肿瘤相关基因的缺失到达这种程度。

巴西圣保罗联邦大学的寄生虫学家、粘孢子虫研讨者朱莉安娜·纳尔多尼并不认同粘孢子虫是肿瘤衍生动物的观念。她说:“实际上,它们比开始幻想的要杂乱得多,而且演化出了与宿主互动的杂乱(和详细的)机制。”一些物种也有杂乱的特征,例如细胞安排成相似肌肉的结构用于运动。她并不以为这种杂乱性是由肿瘤引起的。

剑桥大学默奇森传染性肿瘤研讨小组的博士生、生物信息学家阿德里安·贝兹-奥尔特加赞同纳尔多尼的观念。他以为这些论文引人考虑,但还不是十分令人信服。举例来说,他以为细胞凋亡基因的缺失并没有多么要害的影响。他解说称,在基因组存在很多缺失的布景下,以为细胞凋亡相关基因的缺失指向肿瘤来源的观念,就显得十分故意。

不过,贝兹-奥尔特加最置疑的是,一种传染性肿瘤能否存在满足长的时刻,以演化出多细胞生物。肿瘤细胞的基因组十分不稳定。这尽管使它们可以快速变异并避开宿主的防护,但在演化的时刻尺度上,“这是一个十分有害的战略。跟着时刻的推移,肿瘤基因组的很大一部分会失掉功用,或许功用反常,这不仅或许阻止生计,还或许阻止杂乱特征的开展,如多细胞性。”在他看来,“即便一种传染性肿瘤可以存活数百万年,它也更有或许是一种单细胞寄生生物。”

尽管如此,贝兹-奥尔特加仍是以为“Scandal”假说值得进一步研讨,由于“演化简直无所不能”。与其重视缺失的特定基因,他更期望研讨人员在挑选候选物种时,寻觅肿瘤中发作的各种基因组改变,从点突变到大规模染色体重组。他说:“假如肿瘤能成为一个长时间连续的物种,一切这些修正都将保留在它的基因组中。”

即便终究数据标明粘孢子虫不是由肿瘤演化而来,“Scandal”假说也仍有或许被证明,或许一些动物学家在研讨其他一些独特的动物时,会发现以往对粘孢子虫的观点是过错的,这种动物是一种肿瘤。

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