大約 40 年前,理查德·佩託推測,如果每個活細胞都有理論上相同的患癌機率,那麼大型動物的癌症發病率應該高於小型動物,因為它們擁有更多的細胞,並且通常壽命更長。然而,當他著手驗證自己的想法時,這位現年 71 歲的牛津大學流行病學家發現,這種邏輯在自然界中並不適用。事實證明,所有哺乳動物的癌症發病率都相對相似。
研究人員提出了多種理論來解釋佩託悖論。一種解釋認為,小型動物的新陳代謝更快,會產生更多的致癌自由基。另一種解釋則認為,進化使大型動物具備了額外的腫瘤抑制基因。牛津大學的進化生物學家阿里斯·卡措拉基斯認為,動物抑制病毒在其 DNA 中跳進跳出的能力可能部分解釋了這一悖論,他和他的同事在 7 月份的《PLOS病原體》上提出了這一假設。
這些跳躍性病毒,被稱為內源性逆轉錄病毒,會在其整合自身基因組的位置產生致癌突變。由於這些病毒與哺乳動物共同進化了數百萬年,它們的遺傳物質已經佔到大多數脊椎動物基因組的 5% 到 10%(包括我們自己的),儘管其中大部分現在處於非活動狀態。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
為了瞭解內源性病毒如何影響癌症風險,卡措拉基斯和他的研究團隊研究了過去 1000 萬年中,體型大小與整合到 38 種哺乳動物基因組中的內源性逆轉錄病毒數量之間的關係。他們發現,動物體型越大,獲得的內源性逆轉錄病毒就越少。例如,小鼠獲得了 3331 個,而人類獲得了 348 個,海豚獲得了 55 個。
看來,體型較大、壽命較長的動物已經進化出一種保護機制,可以限制這些病毒的數量。未參與這項研究的佩託說:“如果一種動物進化出較大的體型,它們就必須讓自己更不容易患癌。” 卡措拉基斯和他的團隊尚未確定該機制,但卡措拉基斯預測,鯨魚和大象等動物可能擁有更多的抗病毒基因,這些基因可以限制病毒複製,或者更有效。“他們做出了一個驚人的觀察,”佩託評論道。
沒有單一的機制可以解釋佩託悖論。相反,大型動物可能進化出多種方式來抵禦癌症。加州大學舊金山分校的腫瘤學家卡洛·馬利說,這是一個好訊息:“這意味著可能有很多不同的解決方案來預防癌症。”