癌症学家有个困惑：为何会有癌细胞？动物干嘛要演化出“癌症体质”？

　　生物学家有个谜题：为何有寒武纪生物大爆发？多细胞动物为什么忽然显露？

　　一种新理论绑定了二者：癌症也许是多细胞动物繁华旺盛的副产物。

　　大约5.4亿年前到5.3亿年前的寒武纪地层中一下子显露了各式没有脊椎动物化石，这被称为寒武纪大爆发。对于寒武纪大爆发有各式解释，它也成为了古生物学和地质学上的一大悬案。

　　最近，瑞典隆德大学的跨学科团队在全新一期《当然·生态学与演化》上提议了一种对于寒武纪大爆发的新假说。它们经过肿瘤探讨提议，寒武纪大爆发缘于多细胞生物的一个特殊能力，而非含氧量增添等外部要求的浮动。

　　氧气增添导致寒武纪大爆发讲不通

　　大约40亿年前，寿命诞生在地球上，但距今5亿—6亿年前，多细胞动物才显露，并快速演变出各色门类。

　　对于寒武纪大爆发，一个假说以为，那是由于大度中的氧气浓度增添，可行扶持更繁杂的、体型很大的动物。但有证据显现：寒武纪此前氧气就激烈增添了。另有探讨者指明，容易的动物须要的氧气含量低到令人惊讶。

　　瑞典隆德大学的古生物学家埃玛·哈马伦德博士在电子邮件中叮嘱科技日报记者，依照惯例的“高氧导致大爆发”假说，“不容易了解动物在氧气浓度上升前是甚么形态。他们是怎样准备和等候的呢？尽管小可是全部组织全在准备变厚？不，适中可能。况且无证据扶持高氧假说。证据显现寒武纪此前就有了充足多的氧气，寒武纪时氧气没浮动。”

　　富氧一最初反而威胁了多细胞寿命

　　哈马伦德博士联系了隆德大学的肿瘤生物学家史万帕曼教授，后者探讨了20年缺氧与肿瘤的关连；隆德大学的肿瘤生物学家史特定博士也加入进来。它们想要测试肿瘤的一个本事，能否与寒武纪大爆发相关？

　　“干细胞特性”关于全部多细胞寿命至关要紧。“干细胞”是能发育成多个功效细胞的“树干”细胞。咱们皆是由从受精卵变成的胚胎干细胞逐步断裂出去的，咱们的一生中都有干细胞变成功效细胞。比如，小肠壁细胞每2—4天就要更换一次，这就要靠干细胞断裂。

　　“缺氧被以为是对寿命的一个威胁，可是咱们忘记了，在精准时间和要求下，缺氧是多细胞寿命的先决要求。咱们的干细胞，也便是造成新组织的细胞，对氧气极端感性。”史万帕曼解释说。

　　而多细胞寿命能操纵一个“愚弄”细胞的蛋白质，让细胞在高氧环境中认为本人是缺氧的，从而保持干细胞特性。这类体制规避了高氧给干细胞带来的负面作用。而史万帕曼牵头的探讨小组观看到，癌细胞可行劫持这一体制，因而虽然肿瘤处于高氧环境，但仍可在“假缺氧”环境下保持干细胞特性。

　　“咱们翻转了惯例的看法：低氧对动物细胞通常无难题，高氧的环境则会对繁杂的多细胞体制组成基本性的挑战，假如无格外的用具，氧化环境会使组织特异性干细胞老练得太早。”史万帕曼说。

　　癌症或者寒武纪生物超能力的失控

　　哈马伦德叮嘱科技日报记者，她最初关心肿瘤与寒武纪大爆发的关连，有3个契机：“第一，咱有家人和同事得了癌症，是以咱最初听癌症科学的新闻，读到了莱恩威弗和戴维斯的肿瘤表现演化的看法；第二，咱参与了一种地质学家和生物学家的会议，感觉咱们被困在旧形式中，而无增进（对寒武纪大爆发的）了解；第三，有位微生物学家教会咱：地质学家没有办法重现的事，微生物学家可行在实验室重现，是以咱须要回到实验室探讨多细胞生物的崛起。”

　　哈马伦德等人可行说是另辟蹊径，它们的假说与地质生物学观测结果吻合：寒武纪此前很早的时刻，地球上已存留充足的氧气。寒武纪动物成功的要害，便是癌细胞应用的这类体制这一视角下，癌症是咱们生活在高氧环境下的一种演化副产物。

　　哈马伦德和史万帕曼都感觉惊讶：此前没有人想过含氧环境与革新组织的矛盾。“自然，好多人会直觉地不同意，可是一朝你从新考量氧气的角色，将它看作是作用干细胞特性、有碍组织革新的物质，那末来源不同范畴的令人困惑的观看就融会贯穿了。”史万帕曼说。

　　“当咱们料到，高氧而非低氧是一种挑战。那切实是一种‘Eureka（咱发觉了）’的时候。”哈马伦德叮嘱记者，在新视角下，“癌症是一个特别有效的能力的后果；当这类能力受控时，它帮助咱们在富氧环境下活得更长，但失控就会导致肿瘤。”

　　（本文部分资料来源隆德大学新闻发表稿）

　　其它相干理论

　　有性繁殖促使物种爆发

　　该理论以为，从化石材料来看，真核藻类大约在9亿年前显露了有性生殖，实质上有性生殖显露得更早。有性生殖的产生在全个生物界的进化进程中有着极端重要的效用，源于有性生殖提供了遗传变异性，从而有可能进一步增添生物的多样性，这是形成寒武纪大爆发的原因之一。

　　收割者的显露和进化是要害

　　美国生态学家斯坦利提议了一个解释寒武纪大爆发的生态学理论，即收割准则。斯坦利以为，在前寒武纪的25亿年的多半时间里，海洋是一种由原核蓝藻这样容易的初级制造者所构成的生态体系。这一体系内的群落在生态学上隶属单一不变的群落，营养级也是容易独一的。源于物理体积被这类种类少但数量大的生物群落顽强占据着，是以这类群落的进化十分缓慢，从未有过丰富的多样性。

　　寒武纪大爆发的要害是草食收割者的显露和进化，即食用原核细胞（蓝藻）的原生动物的显露和进化。收割者为制造者有很大的多样性生产了体积，而这类制造者多样性的增添又导致了更特异的收割者的进化。营养级金字塔按两个方向快速进行：较底档次的制造者增添了众多新物种，丰富了物种多样性，在顶端又增添了新的收割者，丰富了营养级的多样性。从而让得全个生态体系的生物多样性不停丰富，终归导致了寒武纪大爆发的发生。

　　钙大批涌现起了庞大效用

　　美国科学家发觉的证据表达，海洋中钙的大批涌现可能在寒武纪大爆发中发挥了庞大效用。

　　3位美国科学家对少许早寒武纪时代在海底造成的盐晶体发展了检验。发觉早寒武纪的钙含量比原生代的钙含量至少高出3倍。探讨人士指明，这点钙应当是地中海海脊火山爆发时喷入热海水中的钙。

　　它们重申指明高水准的地壳运动、钙的喷入让得早期寿命演化出壳和骨骼以解决海水中钙含量升高而形成的潜在毒性。

　　寒武纪大爆发是假象

　　该理论以为，进化是渐进的，所谓的“爆发”不过表达初次在生物化石纪录中发觉了早在前寒武纪就曾经广大存留并进行的生物，其它的生物化石群则可能源于地质纪录的不十足而“缺档”，形成这类“缺档”的原因是前寒武纪地层经验着热与负担，此中的化石被销毁了。

　　但源于科学家发觉前寒武纪化石沉积层中存留大批像细菌和蓝藻这样容易的原核生物，于是这一解释缺乏说服力。

来自：科技日报

作者：高博

编辑：曾映雪