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体型超大 寿命较长 癌症率却极低 大象咋做到的?

归档日期:04-29       文本归类:      文章编辑:爱尚语录

  图注:大象的特点就是体型超大,而且寿命较长,此外,大象的癌症发病率也低得惊人。研究人员希望找出其中的原因,并利用这些线索来开发治疗人类疾病的新方法。(图/迈克尔·尼克尔斯)

  一个人大概由30万亿个细胞构成。这些细胞和人体内的微生物相互作用,人体就会运行,比如说,心脏的跳动、肠道的蠕动以及肌肉的收缩。随着年龄的增长,人体内的细胞就会分裂,新的细胞就取代了旧的细胞。但是随着细胞的代谢回转,基因错误也就几乎不可避免的出现了,而这些故障又常常会转化为癌症。

  从统计学上来说,体型更大的动物因为有更多的细胞,因此患上癌症的可能也会更大。照这样推理,大象的细胞数量要比小型哺乳动物多数百倍,因此大象的发病率要高得多。但事实并非如此!

  最近,《细胞》(Cell)旗下期刊《细胞通讯》(Cell Reports)刊发了一篇新研究,这项研究对大象的癌症低发病率提供了新线索,其中的关键可能就是“僵尸基因”(zombie gene)。

  “从进化生物学角度来看,这是非常吸引人的,”美国犹他大学儿科肿瘤学家约书亚·谢夫曼(Joshua Schiffman)说道。谢夫曼并未参与此项研究。“这是个很好的开始,”他说道。谢夫曼还表示需要进行更多测试以确认这项发现。“我认为我们才刚刚开始。”

  2015年,谢夫曼和他的团队发表了一篇论文,详细描述了在生物体体型大小和癌症发病率不匹配(这种现象被称作皮托悖论)背后的一个关键发现。他们发现大型动物具有一种名为P53的肿瘤抑制基因的额外副本。人类只有1个副本,而大象有20个。

  当动物体内的细胞分裂时,这个基因的作用就像负责基因分诊的医生。“P53能识别DNA损伤然后就去尝试修复,”加州大学圣芭芭拉分校生物学家艾米·博迪(Amy Boddy)解释道。博迪并未参与这项新研究。有小问题的细胞可以修复,但是如果损伤太大,细胞就成为癌症风险,因此P53就会下令杀死这些损伤过大的细胞。

  “大多数动物会选择修复,但大象更常采用后一种方式,”研究报告的作者、芝加哥大学进化生物学家文森特·林奇(Vincent Lynch)解释道。“大象很奇特,如果它们的细胞DNA受到损伤,那么这些细胞就会死掉,”这项新研究的主管林奇独立查证了大象额外的P53基因,他想搞清是怎么回事。

  林奇和他的同事开始寻找大象和其他小型哺乳动物的其他基因差异,他们特别关注了有额外副本的基因。其中有一个特别突出就是白血病抑制因子(LIF),这种因子也因其在提高生育能力方面的作用而闻名。

  “我有点惊讶,竟然是LIF基因,”博迪说道。生育能力似乎和癌症预防不怎么沾边,但是林奇认为LIF6基因还能起到另一个作用,也就是杀死受损的细胞。

  大多数哺乳动物,从体型很小的鼠兔到体型巨大的小须鲸,只有一个LIF副本。但大象和它们的近亲,如海牛和岩狸,都有很多副本。大象有7到11个,之所以是个范围,林奇表示,“这取决于你怎么计数”。

  其中有一个看起来应该是起作用的,这就是LIF6。到目前为止,研究人员只在大象身上发现了这种基因。

  该研究的作者认为,在大约5900万年前,LIF6就出现在了大象的基因中。一开始,它很可能是个无用的、破碎的基因。但是随着大象祖先的进化,这种基因也就有了变化。这个基因最终被重新唤醒,这也就是其被称为“僵尸基因”的原因。可能正是这种变化,使得体型巨大的大象很少受到癌症的困扰。

  如果P53是负责基因分诊的医生,那么LIF6就是负责执行命令以排除受损细胞。

  林奇和他的团队通过在实验室中对非洲象细胞造成DNA损伤来演示了LIF6基因的活动。这种损伤似乎会触发P53基因来开启LIF6基因,而后者随后就会杀死受损的细胞。林奇表示,如果他们阻止LIF6正常运行,那么大象对细胞损伤的特殊敏感性看上去就会消失。

  林奇表示,并非只有“僵尸基因”能抑制癌症。“LIF6基因在这个广泛的过程中只扮演了一个小角色,”他说道。谢夫曼同意这种说法,并补充道,“几乎肯定的是,还将会有其他发现”。今年早些时候,谢夫曼团队发表了一项发现,他们重点研究了另一组基因,这些基因有助于修复大象受损的DNA,而非杀死这些受损的细胞。

  最终的希望就是,通过研究动物防御癌症的机制,来帮助人类治疗并预防癌症。“LIF6基因花了5900万年才进化成这样,”谢夫曼说道。“在我看来,这是大自然通过5900万年才试图找到的避免癌症的最佳方案。”

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