尽管癌症广泛存在并得到了广泛研究,但它仍然有些神秘。为什么某些动物比其他动物更频繁地经历癌症?这个问题正是佩托悖论的核心。这个悖论指出,由于较大的动物拥有更多的细胞,因此从统计学上讲,它们应该更容易发生导致癌症的遗传突变,而相比之下较小的动物则不然。然而,令人惊讶的是,它们并没有。具体来说,一些大型动物如鲸鱼和大象的癌症发生率显著低于根据它们的体型和细胞数量预期的水平。
尽管癌症广泛存在并得到了相当数量的研究,但它仍然显得有些神秘。为什么某些动物更容易受到影响?这个问题是佩托悖论的中心——即较大的动物由于具有更多的细胞,应该在统计上更容易经历导致癌症的遗传突变,然而它们往往并不如此。事实上,像鲸鱼和大象这样的物种的癌症发生率远低于基于它们的体重和细胞数量的预期水平。
来自加州大学圣巴巴拉分校的人类学家艾米·博迪(Amy Boddy)及其团队致力于揭示这一及其他与癌症相关的谜团。在十年的研究后,他们汇编了292种脊椎动物物种的癌症发生数据,涵盖了两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物。
这一广泛研究是同类研究中最为全面的,将使研究人员能够探索那些很少出现肿瘤的物种的癌症抵抗机制。在最不易遭受癌症的物种中,普通鼠海豚和黑脚企鹅尤为显著,而雪貂和负鼠则属于癌症发生率最高的物种。这仅仅是观察到的极端情况中的几个例子。
博迪指出:“我们数据收集的一个关键发现是,每个物种都会经历癌症,”这位生物学家和进化理论家以及最近发表在《癌症发现》期刊上的论文的共同作者表示。“这就是作为多细胞生物的一部分。没有生物是完全免疫的。”
研究表明,癌症与多细胞性本身密不可分。向多细胞生活的过渡引入了不同细胞类型之间复杂的相互作用,但这种复杂性也带来了基因突变的风险,这些突变可能共同导致癌症特征性的组织不规律生长。
凭借广泛的数据集,研究人员能够考虑各种物种间的各种因素。在一个实例中,佩托悖论出现了轻微的偏差:考虑到孕期后,他们发现成体大小与癌症发生率之间存在相关性——这一点在之前的较小研究中并未见到。然而,博迪强调这种相关性相当微小,并不能驳斥这一悖论。
支持佩托悖论的数据显示,有较长孕期的动物——通常与较大体型相关——往往经历较少的癌症病例。研究人员建议,具有较长孕期的脊椎动物将更多资源投入到防止突变的机制中。
博迪评论说:“较大、寿命更长的物种为维持其细胞完整性投入更多资源。我预计它们会对癌症有更好的防御能力,因为为了能活得更久,它们需要这样做。从进化的角度来看,这并不是一个真正的悖论。”
物种避免癌症的方式很可能源于它们通过进化所发展出的适应性策略。
博迪指出:“癌症一直是一个长期的进化挑战,不断地影响着自然选择。”动物与癌症在漫长的时间尺度上共同进化。随着动物物种的差异化,它们面临各自不同的遗传权衡并制定了多种生存策略。其中一个显著的方法在于大象,它们拥有20个肿瘤抑制基因P53的拷贝。其他方法可能涉及较慢的体细胞突变率,使这些突变能够累积,并以较慢的速度进展为癌症。
博迪表示:“这种变异性就是为什么我们没有观察到所有脊椎动物之间的统一模式;每个物种对抗癌症都有自己独特的叙事。”
她补充说,所收集的数据也为癌症研究提供了新的机会。通常,研究集中于啮齿类动物模型,然而,具有更多自发性癌症发展或不同癌症类型的物种可以为研究癌症和罕见疾病的科学家提供宝贵的见解。
博迪的实验室下一步将研究各种物种的特定癌症类型。“癌症不是一种单一的疾病,”她解释道。“它类似于300种不同的疾病。”他们计划探索其他灵长类亲属是否经历与人类相同的癌症。此外,他们还希望了解在癌症发生率较高的物种中癌症发展的机制。