粘孢子蟲(chóng)（圖片來(lái)源：Ivan Fiala）
最近，一項(xiàng)發(fā)表于Biology Direct的研究，提出了一個(gè)頗具爭(zhēng)議的猜想：傳染性腫瘤在某些罕見(jiàn)的情況下，可能演化成能寄生于多個(gè)宿主的多細(xì)胞生物。一種生活于海洋中的奇特寄生生物——粘孢子蟲(chóng)（myxosporeans），可能就是第一個(gè)實(shí)例。不過(guò)，研究人員也指出，這只是一個(gè)大膽的假說(shuō)。這個(gè)猜想是否成立，還需更多對(duì)不同物種的基因組分析。
撰文 | Christie Wilcox
編譯 | 石云雷
審校 | 吳非
奇特的寄生生物
即使在千奇百怪的微型寄生蟲(chóng)中， 粘孢子蟲(chóng)（myxosporean）也顯得格外神秘莫測(cè)。從近200年前首次發(fā)現(xiàn)至今，人類已經(jīng)識(shí)別出超過(guò)2000個(gè)粘孢子蟲(chóng)物種。20世紀(jì)80年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一種粘孢子蟲(chóng)能寄生在魚(yú)和水生蠕蟲(chóng)體內(nèi)，具有轉(zhuǎn)移寄生的能力。這些粘孢子蟲(chóng)的奇特之處在于，大部分寄生生物會(huì)被宿主免疫系統(tǒng)的抑制，只能寄生在宿主的組織中；而 粘孢子蟲(chóng)卻能在宿主的細(xì)胞內(nèi)寄生。
一些粘孢子蟲(chóng)有著動(dòng)物界最小的基因組。例如，Kudoa iwatai只有2250萬(wàn)個(gè)堿基，是所有刺胞動(dòng)物中最少的。同時(shí) 粘孢子蟲(chóng)缺乏一些特定的基因，而這些基因是多細(xì)胞生物獨(dú)立生活所必需的。目前，科學(xué)家還不清楚，這種復(fù)雜的多細(xì)胞生物為什么會(huì)丟棄這些看似必不可少的DNA片段，也不了解該現(xiàn)象是如何發(fā)生的。
對(duì)于粘孢子蟲(chóng)，科學(xué)界曾長(zhǎng)期存在嚴(yán)重的誤解。此前它們被認(rèn)作是一類原生生物，直到1995年，弗吉尼亞海洋研究所的Mark Siddall提出，粘孢子蟲(chóng)屬于動(dòng)物界的刺胞動(dòng)物門(mén)。此后，這一看法得到了遺傳學(xué)研究的支持。但與同為刺胞動(dòng)物門(mén)的水母和珊瑚相比，粘孢子蟲(chóng)無(wú)論在形態(tài)還是生活方式上都有顯著的差異，科學(xué)家始終無(wú)法解釋其奇異特性的原因。
Scandal假說(shuō)
今年年初，俄羅斯科學(xué)院的高級(jí)研究員Alexander Panchin和同事提出了一個(gè)有趣但頗具爭(zhēng)議的觀點(diǎn)： 粘孢子蟲(chóng)最初并不是一類獨(dú)立的生物，而只是一種腫瘤細(xì)胞。他們將這個(gè)假說(shuō)命名為“ Scandal”（speciated by cancer development animals的縮寫(xiě)）。這個(gè)觀點(diǎn)最開(kāi)始還只是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。當(dāng)Panchin研究傳染性腫瘤時(shí)，同事表達(dá)了驚訝之情：某些簡(jiǎn)單的寄生動(dòng)物，竟能表達(dá)一些復(fù)雜組織的基因。在進(jìn)一步的討論之后，Panchin提出了這個(gè)難以置信的觀點(diǎn)。
根據(jù)Panchin的三步演化理論，最初，粘孢子蟲(chóng)的“前身”是一些具有轉(zhuǎn)移性的特定腫瘤細(xì)胞。這樣在宿主死后，它們能逃出來(lái)，傳染新的物種。在這個(gè)過(guò)程中，它們逐漸獨(dú)立演化成了多細(xì)胞生物。
盡管每一步都是有可能發(fā)生的，但這個(gè)過(guò)程有著看似不可逾越的障礙。
首先，傳染性腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)的機(jī)率很低，其中最出名的是幾乎導(dǎo)致袋獾滅絕的 袋獾面部腫瘤（DFTD）。通過(guò)撕咬，這種腫瘤能從一只袋獾轉(zhuǎn)移到另外一只。而另一種鮮為人知但更加普遍的傳染性腫瘤是 犬類傳染性生殖道腫瘤（CTVT），這種腫瘤能在犬類之間通過(guò)性行為傳播。根據(jù)根據(jù)劍橋大學(xué)的Elizabeth Murchison等人的研究，CTVT早在8500年前就出現(xiàn)了，他們認(rèn)為這是自然界最古老、傳播最廣的腫瘤細(xì)胞。
生活在馬達(dá)加斯加的袋獾（圖片來(lái)源：Mathias Appel）
傳染性腫瘤并不局限于這些哺乳動(dòng)物，在軟體動(dòng)物內(nèi)也曾被發(fā)現(xiàn)（例如下圖的太平洋藍(lán)貽貝）。因此，沒(méi)有理由認(rèn)為普遍對(duì)腫瘤不具免疫力的刺胞動(dòng)物中，一定不可能出現(xiàn)傳染性腫瘤。如果Panchin瘋狂的觀點(diǎn)成立，粘孢子蟲(chóng)很可能是由其他刺胞寄生蟲(chóng)的腫瘤細(xì)胞演化而成的。
圖片來(lái)源：NOAA
關(guān)于假說(shuō)的第二步，即傳染性腫瘤向其他物種的轉(zhuǎn)移，亞利桑那州立大學(xué)助理教授Athena Aktipis表示，這并非聞所未聞。他曾在一些病例，例如一位HIV感染者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了來(lái)自絳蟲(chóng)的腫瘤細(xì)胞。在免疫缺陷的人群中，這種蠕蟲(chóng)來(lái)源的腫瘤屢見(jiàn)不鮮，另外還有少數(shù)病人體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)來(lái)自一些奇怪生物的腫瘤。她說(shuō)：“如果腫瘤在物種間的轉(zhuǎn)移就在我們眼前發(fā)生了，也許我們可以考慮，腫瘤或類似細(xì)胞在合適的條件下，可能會(huì)變成其他物種的寄生生物。”
假說(shuō)中看上去最難以實(shí)現(xiàn)的一步，是 從單細(xì)胞演化成擁有多個(gè)宿主和寄生階段的多細(xì)胞生物。粘孢子蟲(chóng)是雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但確實(shí)是多細(xì)胞動(dòng)物，這意味著最初的腫瘤細(xì)胞需要演化出不同類型的細(xì)胞。要知道，最初的真核生物至少經(jīng)過(guò)了25次演化，才形成了現(xiàn)在的多細(xì)胞生物。
也有人認(rèn)為，真核生物中的一些多細(xì)胞生物，能退化成單細(xì)胞。不過(guò)，在動(dòng)物中還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種退化（除非如少數(shù)人認(rèn)為的，腫瘤本身就是多細(xì)胞退化的產(chǎn)物），更不用說(shuō)從多細(xì)胞退化成單細(xì)胞，再重新演化出多細(xì)胞生物。
尋找證據(jù)
為了收集更多證據(jù)，Panchin和同事將各種簡(jiǎn)單物種（大多數(shù)是寄生生物）的基因組與5種粘孢子蟲(chóng)、3種單細(xì)胞生物和29種動(dòng)物的基因組進(jìn)行了比較。
細(xì)胞變成腫瘤細(xì)胞時(shí)，通常會(huì)丟失一些基因，因此他們?cè)噲D從這里找出粘孢子蟲(chóng)曾是腫瘤細(xì)胞的線索。其中，讓細(xì)胞程序化死亡的細(xì)胞凋亡基因，就是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，只有粘孢子蟲(chóng)失去了關(guān)鍵的抑癌基因。隨后，他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)， 粘孢子蟲(chóng)失去了大量與凋亡相關(guān)的基因，可能無(wú)法觸發(fā)凋亡途徑。粘孢子蟲(chóng)明顯的基因缺陷讓他們深信，它是證實(shí)Scandal假說(shuō)的“最佳候選人”。
當(dāng)然，給這個(gè)假說(shuō)下定論還為時(shí)過(guò)早。這篇文章還只是一個(gè)開(kāi)端，其中的猜測(cè)還需要決定性證據(jù)。
面對(duì)爭(zhēng)議
圣保羅聯(lián)邦大學(xué)粘孢子蟲(chóng)專家Juliana Naldoni并不認(rèn)可這個(gè)觀點(diǎn)。她說(shuō)：“粘孢子蟲(chóng)遠(yuǎn)比最初想象的復(fù)雜，它們演化出了復(fù)雜的與宿主交互的機(jī)制?！崩?，一些粘孢子蟲(chóng)的細(xì)胞能組成類似肌肉的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，很難想象這種復(fù)雜性是來(lái)自腫瘤細(xì)胞。
劍橋大學(xué)的生物信息專家Adrian Baez-Ortega同意Naldoni的觀點(diǎn)。他說(shuō)：“ 這篇論文能引人思考，但還不具備足夠的說(shuō)服力?！蓖瑫r(shí)，他認(rèn)為細(xì)胞凋亡基因的缺失并沒(méi)有那么關(guān)鍵：在基因組存在大量缺失的條件下，文章可能故意挑出了其中缺乏的細(xì)胞凋亡基因。
但Baez-Ortega懷疑的是，傳染性腫瘤需要多久才能演化成多細(xì)胞生物。腫瘤細(xì)胞為了快速變異和逃避宿主的防御，通?；蚪M十分不穩(wěn)定。
Baez-Ortega指出，從演化上來(lái)看，這是一個(gè)非常有害的戰(zhàn)略。隨著時(shí)間的推移，腫瘤細(xì)胞的基因組中一個(gè)好的部分可能變得無(wú)功能甚至異常，這不僅會(huì)阻礙細(xì)胞存活，也會(huì)阻礙多細(xì)胞性等復(fù)雜性狀的發(fā)展。他說(shuō)，“即使傳染性腫瘤已經(jīng)存活了數(shù)百萬(wàn)年，仍有可能只是單細(xì)胞的寄生生物?！?/div>
盡管如此，他認(rèn)為這個(gè)假說(shuō)值得進(jìn)一步研究，因?yàn)檠莼牧α刻珡?qiáng)大。同時(shí)，他還希望研究人員在篩選候選物種時(shí)，檢測(cè)從點(diǎn)突變到大規(guī)模染色體重排等多種變化，而不僅僅是聚焦于特定的基因缺失。他說(shuō)：“如果一個(gè)腫瘤細(xì)胞能演化一個(gè)持久的物種，所有這些基因變化將都保存在它的基因組中。”
其實(shí)，Panchin和同事也沒(méi)有完全接受這個(gè)假說(shuō)。他說(shuō)：“公正地說(shuō)，這可能不是真的。”只是，到目前為止的研究工作，還不能讓他們排除這一可能性。
他補(bǔ)充說(shuō)：“我們將繼續(xù)觀察粘孢子蟲(chóng)的近親Malacosporea的基因組，來(lái)驗(yàn)證這個(gè)假說(shuō)?！盡alacosporea非常復(fù)雜，顯然不是源自腫瘤細(xì)胞。如果它們也缺乏這些凋亡基因，這將意味著這些基因在粘孢子蟲(chóng)中的缺失，不是由癌變過(guò)程造成的。
即使最終，這些數(shù)據(jù)表明粘孢子蟲(chóng)不是腫瘤細(xì)胞由演化，Panchin仍希望一些動(dòng)物學(xué)家能研究一些特殊的動(dòng)物，“Scandal假說(shuō)”可能就在那里等待著被發(fā)現(xiàn)。
https://www.quantamagazine.org/can-new-species-evolve-from-cancers-maybe-heres-how-20190819/
本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請(qǐng)
點(diǎn)擊舉報(bào)。
