如果癌症很容易,那么每个细胞都会这么做
一个新的科学报告论文对一个经典问题进行了进化论的阐释。Osnabrück大学的Leonardo Oña和圣达菲研究所的Michael Lachmann并没有问我们为什么会得癌症,而是用信号理论来探索我们的身体是如何进化来防止我们得癌症的更多的癌症。
目前还不清楚,为什么当任何癌症出现时,它不能很快学会利用身体自身的优势信号快速增长的机制。毕竟,与感染不同的是,癌症可以轻易地利用人体自身的化学语言。拉赫曼说:“身体使用的任何信号都是由感染进化产生的。”“如果小偷想要打开你的房子,他们必须弄清楚如何打开门锁。但癌症细胞拿着你家的钥匙。你如何防止这种情况发生?你如何防范一个知道你所知道的一切,并且拥有你所有的工具和钥匙的入侵者?”他们的回答是:你使密钥的使用成本非常高。
Ona和Lachmann进化模型揭示了我们细胞结构中阻碍癌症的两个因素:制造生长因子(“关键”)的成本和传递给附近细胞的益处范围。当产生信号细胞生长的生长因子需要消耗很高的能量时,单个癌细胞就会受到抑制。了解演化动力学在该模型中,作者强调了考虑突变癌细胞与周围细胞之间竞争的重要性。当突变细胞出现并发出生长信号时,该信号也为相邻的非突变细胞提供资源。因此,当利益分布到信号细胞周围的一个半径内时,突变细胞很难与它们的邻居竞争,无法建立。癌症失去了发出信号的能力。
这项工作代表了进化生物学对癌症的一个全新的应用。Oña和拉赫曼借鉴了已故生物学家阿莫斯·扎哈维(Amos Zahavi)的障碍原理,该原理解释了当不诚实信号的产生成本高于它们所提供的利益时,进化系统如何在对抗“骗子”时保持稳定。雄孔雀精致的尾巴是昂贵信号的经典例子——不健康的鸟没有精力长出精致的尾巴,因此无法“伪造”出进化适合的信号。根据障碍原理,癌细胞类似于不健康的孔雀,无法发出信号引起注意。
那么如何癌症细胞克服这些进化的限制?作者指出,他们的模型只考虑了单个癌症试图入侵健康人群的情况。一旦癌症克服了灭绝的可能性,达到了一定的临界大小,其他的动力就会占上风。
作者写道:“从免疫系统控制、细胞死亡、细胞增殖限制到组织结构,许多预防癌症的机制似乎已经进化了。”“我们的模型只研究入侵几率的降低。”
“癌症非常复杂,”拉赫曼说,“我们的模型相对简单。尽管如此,我们相信这是了解癌症的重要一步癌症从进化的角度来预防。”