大约 40 年前,理查德·佩托推测,如果每个活细胞都有理论上相同的患癌概率,那么大型动物的癌症发病率应该高于小型动物,因为它们拥有更多的细胞,并且通常寿命更长。然而,当他着手验证自己的想法时,这位现年 71 岁的牛津大学流行病学家发现,这种逻辑在自然界中并不适用。事实证明,所有哺乳动物的癌症发病率都相对相似。
研究人员提出了多种理论来解释佩托悖论。一种解释认为,小型动物的新陈代谢更快,会产生更多的致癌自由基。另一种解释则认为,进化使大型动物具备了额外的肿瘤抑制基因。牛津大学的进化生物学家阿里斯·卡措拉基斯认为,动物抑制病毒在其 DNA 中跳进跳出的能力可能部分解释了这一悖论,他和他的同事在 7 月份的《PLOS病原体》上提出了这一假设。
这些跳跃性病毒,被称为内源性逆转录病毒,会在其整合自身基因组的位置产生致癌突变。由于这些病毒与哺乳动物共同进化了数百万年,它们的遗传物质已经占到大多数脊椎动物基因组的 5% 到 10%(包括我们自己的),尽管其中大部分现在处于非活动状态。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
为了了解内源性病毒如何影响癌症风险,卡措拉基斯和他的研究团队研究了过去 1000 万年中,体型大小与整合到 38 种哺乳动物基因组中的内源性逆转录病毒数量之间的关系。他们发现,动物体型越大,获得的内源性逆转录病毒就越少。例如,小鼠获得了 3331 个,而人类获得了 348 个,海豚获得了 55 个。
看来,体型较大、寿命较长的动物已经进化出一种保护机制,可以限制这些病毒的数量。未参与这项研究的佩托说:“如果一种动物进化出较大的体型,它们就必须让自己更不容易患癌。” 卡措拉基斯和他的团队尚未确定该机制,但卡措拉基斯预测,鲸鱼和大象等动物可能拥有更多的抗病毒基因,这些基因可以限制病毒复制,或者更有效。“他们做出了一个惊人的观察,”佩托评论道。
没有单一的机制可以解释佩托悖论。相反,大型动物可能进化出多种方式来抵御癌症。加州大学旧金山分校的肿瘤学家卡洛·马利说,这是一个好消息:“这意味着可能有很多不同的解决方案来预防癌症。”