目前我們所知道的是,癌症始於一個細胞獲得了一定數量的不利基因變化,這些異常的變化將它與其它正常細胞分離開來,成為了最終可能導致腫瘤形成的存在。
如果這種說法是準確的,那麽這些異常細胞出現的概率應該隨著生物體的生命周期和體內細胞的數量的增加而增加。也就是說,體型較大的、長壽的生物體理應受到更大的衝擊,因為它們的細胞分裂次數更多,從而體細胞突變的可能性也越高。然而奇怪的是,事實並非如此:患癌風險與體型和壽命似乎並不存在這種關聯。
這一迷思被稱為佩托悖論,1977年,流行病學家理查德·佩托(richard peto)首次描述這一現象,他指出,雖然人類的細胞數量約為老鼠細胞數量的1000倍,且人類壽命也比老鼠壽命長30多倍,但它們的患癌風險並沒有顯著差異。
2021年年末,一篇題為《哺乳動物的患癌風險》(cancer risk across mammals)的研究發表在了《自然》雜誌上。這項研究通過對191個動物物種的死亡率進行分析後發現,體型更大或壽命更長的動物,並不比體型更小或壽命更短的動物更容易死於癌症。
體細胞突變是一個自然的過程,它發生在生物體的整個生命周期的所有細胞中。人體細胞每年大約會發生20到50個突變,這些突變大部分無害,但其中一些可能會導致細胞走向癌症或損害細胞的正常功能。
自20世紀50年代以來,一些科學家推測,這些突變可能在衰老過程中起到了某種作用。但是觀察體細胞突變並非一件簡單的事,對單細胞的突變進行準確測量需克服巨大的技術困難。
在這項新研究中,為了了解哺乳動物的體細胞突變情況,研究人員設計了一種巧妙新穎的方法來解決這一難題。他們聚焦在動物結腸中的一種被稱為隱窩的結構上,這是一類由腸道上皮細胞組成的微小褶皺。這些細胞都有一個共同的祖先細胞,與物種的壽命相比,這一祖先細胞存在的時間相對較短。因此,對隱窩進行基因測序可以很好地估計出祖先細胞中存在的突變數量。
之前有研究表明,人類隱窩中的突變數量每年都以恆定的數量增長。現在,研究人員通過對來自包括老鼠、裸鼴鼠、兔子、貓、狗、人、馬、長頸鹿、海豚等16種大小各異、壽命不等的哺乳動物的208個腸隱窩進行全基因組測序,在這些物種身上發現了相同的規律。
不僅如此,研究人員還發現,對不同物種來說,將突變引入基因組的過程似乎並沒有什麽本質上的區別。通過比較每個隱窩的基因組每年獲得的突變總數,他們驚訝地發現這一數字對不同物種來說差異驚人,比如對於人類隱窩來說大約隻有47個,而小鼠卻有796。
接著,研究人員分析了哪些特征與物種間隱窩突變率有關。他們考慮了動物的一些生理指標,比如成年時的體重、胎仔數、基礎代謝率等,發現其中與隱窩突變率表現出最顯著的相關性的是壽命長短。壽命較長的動物每年獲得的突變很少,而壽命較短的動物每年獲得的突變很多,這意味著對於不同動物物種來說,在其生命自然結束時,突變總數是大致相同的。
那麽,佩托悖論被解決了嗎?部分是的。然而,科學家仍無法合理地解釋體型所起到的作用。即使不同壽命的物種在生命結束時每個細胞的突變量相似,但壽命較長的物種往往更大,也有更多的細胞,因此理應比體型較小的物種有更高的患癌風險。這種差異或許可以解釋為,體型較大的物種進化出了額外的減少癌症風險的機製。
新的結果引發了一些新的有待解答的問題,比如癌症導致的死亡是影響突變率的唯一選擇壓力嗎?長壽物種的低突變率是為了減緩衰老過程而進化的結果嗎?未解的謎題還有很多。研究人員表示,在未來的幾年裏,他們計劃將這些研究擴展到更多樣化的物種上,如昆蟲、植物等。期待屆時將能得到令人驚歎的發現。
如果這種說法是準確的,那麽這些異常細胞出現的概率應該隨著生物體的生命周期和體內細胞的數量的增加而增加。也就是說,體型較大的、長壽的生物體理應受到更大的衝擊,因為它們的細胞分裂次數更多,從而體細胞突變的可能性也越高。然而奇怪的是,事實並非如此:患癌風險與體型和壽命似乎並不存在這種關聯。
這一迷思被稱為佩托悖論,1977年,流行病學家理查德·佩托(richard peto)首次描述這一現象,他指出,雖然人類的細胞數量約為老鼠細胞數量的1000倍,且人類壽命也比老鼠壽命長30多倍,但它們的患癌風險並沒有顯著差異。
2021年年末,一篇題為《哺乳動物的患癌風險》(cancer risk across mammals)的研究發表在了《自然》雜誌上。這項研究通過對191個動物物種的死亡率進行分析後發現,體型更大或壽命更長的動物,並不比體型更小或壽命更短的動物更容易死於癌症。
體細胞突變是一個自然的過程,它發生在生物體的整個生命周期的所有細胞中。人體細胞每年大約會發生20到50個突變,這些突變大部分無害,但其中一些可能會導致細胞走向癌症或損害細胞的正常功能。
自20世紀50年代以來,一些科學家推測,這些突變可能在衰老過程中起到了某種作用。但是觀察體細胞突變並非一件簡單的事,對單細胞的突變進行準確測量需克服巨大的技術困難。
在這項新研究中,為了了解哺乳動物的體細胞突變情況,研究人員設計了一種巧妙新穎的方法來解決這一難題。他們聚焦在動物結腸中的一種被稱為隱窩的結構上,這是一類由腸道上皮細胞組成的微小褶皺。這些細胞都有一個共同的祖先細胞,與物種的壽命相比,這一祖先細胞存在的時間相對較短。因此,對隱窩進行基因測序可以很好地估計出祖先細胞中存在的突變數量。
之前有研究表明,人類隱窩中的突變數量每年都以恆定的數量增長。現在,研究人員通過對來自包括老鼠、裸鼴鼠、兔子、貓、狗、人、馬、長頸鹿、海豚等16種大小各異、壽命不等的哺乳動物的208個腸隱窩進行全基因組測序,在這些物種身上發現了相同的規律。
不僅如此,研究人員還發現,對不同物種來說,將突變引入基因組的過程似乎並沒有什麽本質上的區別。通過比較每個隱窩的基因組每年獲得的突變總數,他們驚訝地發現這一數字對不同物種來說差異驚人,比如對於人類隱窩來說大約隻有47個,而小鼠卻有796。
接著,研究人員分析了哪些特征與物種間隱窩突變率有關。他們考慮了動物的一些生理指標,比如成年時的體重、胎仔數、基礎代謝率等,發現其中與隱窩突變率表現出最顯著的相關性的是壽命長短。壽命較長的動物每年獲得的突變很少,而壽命較短的動物每年獲得的突變很多,這意味著對於不同動物物種來說,在其生命自然結束時,突變總數是大致相同的。
那麽,佩托悖論被解決了嗎?部分是的。然而,科學家仍無法合理地解釋體型所起到的作用。即使不同壽命的物種在生命結束時每個細胞的突變量相似,但壽命較長的物種往往更大,也有更多的細胞,因此理應比體型較小的物種有更高的患癌風險。這種差異或許可以解釋為,體型較大的物種進化出了額外的減少癌症風險的機製。
新的結果引發了一些新的有待解答的問題,比如癌症導致的死亡是影響突變率的唯一選擇壓力嗎?長壽物種的低突變率是為了減緩衰老過程而進化的結果嗎?未解的謎題還有很多。研究人員表示,在未來的幾年裏,他們計劃將這些研究擴展到更多樣化的物種上,如昆蟲、植物等。期待屆時將能得到令人驚歎的發現。