癌症竟然和寒武纪大爆发有关

导读：癌症学家有一个困惑：为什么会有癌细胞?动物干嘛要演化出“癌症体质”?

　　癌症学家有一个困惑：为什么会有癌细胞?动物干嘛要演化出“癌症体质”?

　　生物学家有一个谜题：为什么有寒武纪生物大爆发?多细胞动物为何突然出现?

　　一个新理论绑定了二者：癌症或许是多细胞动物繁荣昌盛的副产品。

　　大约5.4亿年前到5.3亿年前的寒武纪地层中一下子出现了各种无脊椎动物化石，这被称为寒武纪大爆发。关于寒武纪大爆发有各种解释，它也成为了古生物学和地质学上的一大悬案。

　　最近，瑞典隆德大学的跨学科团队在最新一期《自然·生态学与演化》上提出了一个关于寒武纪大爆发的新假说。他们通过肿瘤研究提出，寒武纪大爆发缘于多细胞生物的一种特殊能力，而非含氧量增加等外部条件的变化。

　　氧气增加导致寒武纪大爆发讲不通

　　大约40亿年前，生命诞生在地球上，但距今5亿—6亿年前，多细胞动物才出现，并迅速演变出各色门类。

　　关于寒武纪大爆发，一种假说认为，那是因为大气中的氧气浓度增加，可以支持更复杂的、体型更大的动物。但有证据显示：寒武纪之前氧气就剧烈增加了。还有研究者指出，简单的动物需要的氧气含量低到令人惊讶。

　　瑞典隆德大学的古生物学家埃玛·哈马伦德博士在电子邮件中告诉科技日报记者，按照传统的“高氧导致大爆发”假说，“很难理解动物在氧气浓度上升前是什么形态。它们是怎么准备和等待的呢?虽然小但是所有组织都在准备变厚?不，不大可能。而且没有证据支持高氧假说。证据显示寒武纪之前就有了足够多的氧气，寒武纪时氧气没变化。”

　　富氧一开始反而威胁了多细胞生命

　　哈马伦德博士联系了隆德大学的肿瘤生物学家史万帕曼教授，后者研究了20年缺氧与肿瘤的关系;隆德大学的肿瘤生物学家史特定博士也加入进来。他们想要测试肿瘤的一种本事，是否与寒武纪大爆发有关?

　　“干细胞特性”对于所有多细胞生命至关重要。“干细胞”是能发育成多种功能细胞的“树干”细胞。我们都是由从受精卵变成的胚胎干细胞一步步分裂出来的，我们的一生中都有干细胞变成功能细胞。例如，小肠壁细胞每2—4天就要更换一次，这就要靠干细胞分裂。

　　“缺氧被认为是对生命的一种威胁，但是我们忘记了，在精确时间和条件下，缺氧是多细胞生命的先决条件。我们的干细胞，也就是形成新组织的细胞，对氧气极其敏感。”史万帕曼解释说。

　　而多细胞生命能操纵一种“愚弄”细胞的蛋白质，让细胞在高氧环境中以为自己是缺氧的，从而维持干细胞特性。这种机制规避了高氧给干细胞带来的负面影响。而史万帕曼牵头的研究小组观察到，癌细胞可以劫持这一机制，因此尽管肿瘤处于高氧环境，但仍可在“假缺氧”环境下维持干细胞特性。

　　“我们翻转了传统的观点：低氧对动物细胞一般没有问题，高氧的环境则会对复杂的多细胞体系构成根本性的挑战，如果没有额外的工具，氧化环境会使组织特异性干细胞成熟得太早。”史万帕曼说。

　　癌症或是寒武纪生物超能力的失控

　　哈马伦德告诉科技日报记者，她开始关注肿瘤与寒武纪大爆发的关系，有3个契机：“第一，我有家人和同事得了癌症，所以我开始听癌症科学的新闻，读到了莱恩威弗和戴维斯的肿瘤体现演化的观点;第二，我参加了一个地质学家和生物学家的会议，感到我们被困在旧模式中，而没有增进(对寒武纪大爆发的)理解;第三，有位微生物学家教会我：地质学家无法重现的事，微生物学家可以在实验室重现，所以我需要回到实验室研究多细胞生物的崛起。”

　　哈马伦德等人可以说是另辟蹊径，他们的假说与地质生物学观测结果吻合：寒武纪之前很早的时候，地球上已存在足够的氧气。寒武纪动物成功的关键，就是癌细胞利用的这种机制这一视角下，癌症是我们生活在高氧环境下的一个演化副产品。

　　哈马伦德和史万帕曼都感到惊讶：之前没人想过含氧环境与更新组织的矛盾。“当然，很多人会直觉地不同意，但是一旦你重新考虑氧气的角色，将它看作是影响干细胞特性、有碍组织更新的物质，那么来自不同领域的令人困惑的观察就融会贯通了。”史万帕曼说。

　　“当我们想到，高氧而非低氧是一个挑战。那确实是一个‘Eureka(我发现了)’的时刻。”哈马伦德告诉记者，在新视角下，“癌症是一种特别有用的能力的后果;当这种能力受控时，它帮助我们在富氧环境下活得更长，但失控就会导致肿瘤。”