Οι ελέφαντες είναι μια από τις μεγαλύτερες απίθανοτητες της φύσης - κυριολεκτικά. Τα κολοσσιαία τους όργανα καταφέρνουν κατά κάποιον τρόπο να αντισταθούν στις αποδόσεις: Παρά το γεγονός ότι τα κύτταρα τους ξεπερνούν τους ανθρώπους κατά 100 περίπου, η θνησιμότητα από τον καρκίνο του ελέφαντα είναι κατά κάποιο τρόπο μόνο το ένα τρίτο της δικής μας.
σχετικό περιεχόμενο
- Πρέπει να μοιραστούμε τις θεραπείες του καρκίνου του ανθρώπου με τις νεαρές χελώνες;
- Τα σκυλιά θα απομακρύνουν τον καρκίνο του στομάχου στη νέα ιαπωνική δίκη
Αυτή η ασαφής ασυνέπεια έχει μαστίσει τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες. Έχει ακόμη και ένα όνομα: το παράδοξο του Peto, ένα νεύμα για τον επιδημιολόγο που σημείωσε αρχικά το φαινόμενο της δεκαετίας του 1970, μελετώντας ανθρώπους και ποντίκια. Αλλά η νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε σήμερα στις Cell Reports δείχνει ότι, για να κρατήσουν τον καρκίνο στον κόλπο, οι ελέφαντες έχουν ένα παράξενο κόλπο μέχρι τους κορμούς τους - ένα μοριακό αυτοκαταστροφικό κουμπί που ξαναζωντανεύτηκε από πέρα από τον τάφο.
Με την πρώτη ματιά, το να είσαι πολυκυψέλη μοιάζει σαν μια πολύ μεγάλη συναυλία. Επιτρέπει την ύπαρξη ισχυρότερων, πιο σύνθετων οργανισμών που μπορούν να αναρριχηθούν στην τροφική αλυσίδα. Αλλά η ποσότητα είναι ένα δίκοπο σπαθί.
Φανταστείτε ένα κατάστρωμα καρτών. Οι πενήντα δύο καρδιές, οι μπαστούνι, τα κλαμπ και τα διαμάντια είναι απολύτως υγιή κύτταρα, αλλά οι δύο τζόκερ - αυτοί είναι καρκίνοι. Η οικοδόμηση ενός σώματος είναι σαν να συλλέγουμε τις κάρτες μία προς μία από αυτό το αναπόφευκτα στοιβαγμένο κατάστρωμα. Όσο μεγαλύτερο είναι το σώμα, τόσο περισσότερες κάρτες πρέπει να τραβηχτούν - και τόσο χαμηλότερες είναι οι πιθανότητες να παραμείνουν ασφαλείς. Κάθε πρόσθετη κάρτα είναι ένα άλλο πιθανό σημείο διαφθοράς.
Όλες οι ανάγκες του καρκίνου είναι ένα μόνο κελί-ένας πονηρός τζόκερ- να μεταλλάξουν και να τρέξουν amok, δημιουργώντας τελικά έναν ακόρεστο στρατό που εκτοξεύει τους φυσικούς πόρους του σώματος και γεμίζει ζωτικά όργανα.
Η επιστήμη επιβεβαίωσε συχνά αυτό το αναστατωμένο μοτίβο: Όταν πρόκειται για σκυλιά, οι ογκώδεις φυλές έχουν υψηλότερα ποσοστά όγκων, ενώ τα νεογέννητα νεογνά σπαταλούνται. Στους ανθρώπους, απλώς μερικές εκατοστά αυξάνουν τον κίνδυνο καρκίνου.
Οι μεγαλοπρεπείς όπως οι ελέφαντες και οι φάλαινες, όμως, μετατρέπουν τις συχνά μεγάλες μύτες τους σε αυτήν την τάση. Με κάποιο τρόπο, αυτά τα τρομακτικά είδη είτε έχουν λιγότερους τζόκερ στο κατάστρωμά τους είτε έχουν σχεδιάσει κάποιο τρόπο να τα προβάλουν από το τελικό προϊόν.
Το παράδοξο του Peto ζυγίζει στο μυαλό του Vincent Lynch, καθηγητής της εξελικτικής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, εδώ και χρόνια. Έτσι, ο Lynch και η ερευνητική του ομάδα ενθουσιάστηκαν για να αποκαλύψουν ένα κομμάτι του παζλ το 2015, όταν και άλλοι ανέφεραν ότι οι ελέφαντες φέρνουν επιπλέον αντίγραφα ενός γονιδίου καταπολέμησης του καρκίνου που ονομάζεται TP53 .
Προκειμένου να προστατευθούν από τους κινδύνους της ογκώδους ανάπτυξης, ακόμη και οι πιο πολυάσχολοι των κυττάρων παύουν συνεχώς να ελέγχουν την πρόοδό τους. Εάν ένα κύτταρο αισθάνεται βλάβη ή προκαλεί σφάλμα, όπως βλάβη στον κώδικα DNA του που μπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο, πρέπει να κάνει ταχεία επιλογή: Είναι η επισκευή σωστή; Αν ναι, αξίζει τον χρόνο και την ενέργεια; Μερικές φορές, η απάντηση είναι όχι, και η κυψέλη καταλήγει σε μια πορεία αυτοκαταστροφής. Η πρόληψη του καρκίνου έχει να κάνει με το μασάζ, ακόμα κι αν αυτό σημαίνει να λέει αντίο σε ένα άλλο χρήσιμο κελί.
Το TP53 παράγει μια πρωτεΐνη που είναι ο σχολαστικός εκπαιδευτικός της κυψέλης, πατώντας με επιμέλεια τη γραμμή συναρμολόγησης για να διενεργεί ελέγχους ρουτίνας και έλεγχο ποιότητας. Κάτω από το άγρυπνο μάτι του TP53, τα κύτταρα αναμένεται να παρουσιάσουν το έργο τους και να ελέγξουν διπλά τις απαντήσεις τους. Αν το TP53 τραβήξει ένα ιδιαίτερα σοβαρό σφάλμα, τα κύτταρα θα κληθούν να αυτοκτονήσουν σε μια διαδικασία που ονομάζεται απόπτωση. Ενώ είναι ακραία, μια τέτοια θυσία μπορεί να είναι μια πολύτιμη τιμή για να αποφευχθεί η διάδοση μιας σειράς καρκινικών κλώνων.
Με ένα πραγματικό ιππικό των TP53s -20 ζευγάρια σε κάθε κύτταρο-οι ελέφαντες είναι καλά εξοπλισμένοι για κυτταρική επιτήρηση. Όμως, ως κορυφαίος εξουσιοδοτημένος εκπρόσωπος, το TP53 βλάπτει ως επί το πλείστον μέσω της ενδοεπικοινωνίας - και παρέμεινε ασαφές τι ακριβώς πραγματοποιούσε τις διαταγές του και πως.
Ο Juan Manuel Vazquez, ένας απόφοιτος της ερευνητικής ομάδας του Lynch, υποστήριξε ότι ένας στρατιωτικός στρατός θα χρειαζόταν επίσης λεηλασίες για να κάνει το βρώμικο έργο του. Έτσι αποφάσισε να βγάλει το γονιδίωμα του ελέφαντα για άλλα γονίδια με πολλαπλά αντίγραφα. Όταν ο Vazquez διέταξε τα γονίδια των ελεφάντων από τον αριθμό των επικαλύψεων που είχαν στηρίξει, δεν ήταν έκπληκτος να δει το prudish TP53 στην κορυφή της λίστας του. Αμέσως κάτω από αυτό, ωστόσο, ήταν ένα γονίδιο που ονομάζεται "ανασταλτικός παράγοντας λευχαιμίας" ή LIF .
Με ένα τέτοιο όνομα, το γονίδιο θα μπορούσε επίσης να ονομαστεί "δημοσιεύσιμο αποτέλεσμα". Για τους Lynch και Vazquez, φαινόταν σχεδόν πάρα πολύ καλό για να είναι αλήθεια. Και πολύ καλά θα μπορούσε να ήταν? Ο Vazquez έπρεπε ακόμη να αποδείξει ότι το υποψήφιο γονίδιο του έζησε μέχρι το σύνθημά του.
Οι φάλαινες είναι ένα άλλο παράδειγμα του παράδοξου του Πέτο: Παρά το μέγεθος τους, είναι μυστηριωδώς χωρίς καρκίνο. (Wikimedia Commons) Όταν οι ερευνητές καθαρίστηκαν τα γονιδιώματα 53 διαφορετικών ειδών θηλαστικών, διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα των περισσοτέρων από αυτά τα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, έφεραν μόνο ένα ζεύγος LIF γονιδίων . Αλλά οι ελέφαντες, οι υδράξες των βράχων και οι μανιάτες - που είναι στενά συνδεδεμένες - είχαν μεταξύ επτά και 11 επιπλέον ζεύγη LIF. Στον κοινό πρόγονο των ζώων αυτών, κάποιος είχε αφήσει το αρχικό γονίδιο στο φωτοαντιγραφικό και περιπλανιόταν. Τα περισσότερα από τα αντίγραφα LIF ήταν μόνο μερικές σαρώνει, όμως, και είχαν καθυστερήσει με την πάροδο του χρόνου.
Όμως, σε αυτό το ήσυχο νεκροταφείο, ένα μοναχικό ζόμπι αναδεύτηκε: Σε αντίθεση με τους άλλους, ένα αντίγραφο, LIF6, αναζωογονήθηκε μόνο στη γραμμή των ελεφάντων. Με κάποιο τρόπο, ο ελέφαντας LIF6 απέκτησε κρυφά ένα on-switch που το έκανε να ανταποκρίνεται στην TP53 - μια τυχαία, απίθανη μετάλλαξη που μεταμόρφωσε το γενετικό σκουπίδια σε λειτουργικά μηχανήματα. "Είναι ένα από αυτά τα πράγματα που είναι σχεδόν ανύπαρκτα", λέει ο Vazquez.
Τώρα, όταν η TP53 σημείωσε έντονα, ο LIF6 έτρεξε σε λειτουργία. Κάθε φορά που διακυβεύεται η γενετική ακεραιότητα ενός κελύφους ελέφαντα, η TP53 θα αναστρέψει την on-switch του LIF6 . Το LIF6 θα παράγει έπειτα μια πρωτεΐνη που τρύπες τρύπες στα μιτοχόνδρια του κυττάρου, ή ενεργειακή δύναμη. Αυτή η κίνηση, η οποία ουσιαστικά έβγαλε τον κινητήρα του κυττάρου, πυροδότησε ένα στιγμιαίο κυτταρικό seppuku. Και όταν οι ερευνητές παρεμπόδισαν την έκφραση του LIF6 σε κύτταρα των ελεφάντων , ήταν λιγότερο πιθανό να αυτοκαταστραφούν ως απάντηση σε δυνητικά καρκινική βλάβη του DNA, αντί να μοιάζουν με τα σκληρότερα κύτταρα των περισσοτέρων άλλων θηλαστικών. Φαινόταν ότι τα κύτταρα των ελεφάντων ήταν γρήγορα να εγκαταλείψουν το φάντασμα - αλλά όταν ήρθε στον καρκίνο, αυτό ήταν μια ευλογία στη μεταμφίεση.
Αυτό το σύστημα, ανόητο αν και ήταν, φαίνεται να προστατεύει το σώμα του ελέφαντα. Δεν ήταν ότι οι ελέφαντες είχαν λιγότερους καρκινικούς τζόκερ στα καταστρώματα τους. ήταν απλώς πιό ικανό να τζελατζήδες στο τραπέζι απόρριψης και να ξανακοιτάξει. Αναγκάζοντας τα κύτταρα να πεθάνουν προτού να καταστούν καρκινικά, το LIF6 τα προστατεύει από ασθένειες.
Η Jessica Cunningham, βιολόγος καρκίνου στο Κέντρο Καρκίνου Moffitt, ο οποίος δεν ήταν συνδεδεμένος με τη μελέτη, εξήρε την κορυφαία ποιότητα της έρευνας. "Χρησιμοποιούν όλα τα καλύτερα πειράματα που μπορείτε να κάνετε για να το διερευνήσετε αυτό", λέει.
Από έξω, οι ελέφαντες φαίνεται να το έχουν βρει. Γιατί δεν ακολούθησαν όλες οι μορφές ζωής; Όπως το λέει ο Lynch, "Δεν υπάρχει ένα τέτοιο πράγμα όπως ένα δωρεάν γεύμα."
Ο Cunningham επιβεβαιώνει αυτή την ιδέα. "Το κόστος της καταστολής του καρκίνου στους πολυκύτταρους οργανισμούς πρέπει να είναι πολύ ακριβό", λέει. "Αν ήταν φτηνό, τότε θα το κάνουμε όλη την ώρα".
Αποδεικνύεται ότι η κυτταρική καπρίτσα έρχεται με σημαντικά μειονεκτήματα. Τα κυκλώματα ευχαρίστησης-ευτυχίας μπορούν να είναι πολύ γρήγορα για να επιστρέψουν. Κάθε αχρηστευμένη κυψέλη πρέπει να αντικατασταθεί και ξεκινώντας από το μηδέν είναι μια δυσκίνητη διαδικασία.
Ο Chi Van Dang, ο οποίος επίσης μελετά τη μοριακή βάση του Paradox του Peto αλλά δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα, επισημαίνει ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλες εξηγήσεις για το γιατί οι ελέφαντες δεν έχουν καρκίνο. Για παράδειγμα, τα μεγαλύτερα είδη τείνουν να έχουν βραδύτερους μεταβολισμούς. Κύτταρα που παίρνουν το χρόνο τους με ανάπτυξη και διαίρεση μπορεί να έχουν περισσότερο χρόνο για να αντιμετωπίσουν τα γενετικά λάθη.
"Η συσχέτιση [με διπλές καταστολές όγκων και μειωμένο κίνδυνο καρκίνου] είναι ξεκάθαρη, αλλά δεν έχουμε αιτία και αποτέλεσμα", εξηγεί ο Dang, ο οποίος είναι ο επιστημονικός διευθυντής του Ινστιτούτου για την Αντικαρκινική Έρευνα Ludwig και καθηγητής στο The Wistar Ινστιτούτο στη Φιλαδέλφεια. Η περίπτωση γι 'αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα αληθινή όταν κοιτάζετε περισσότερο από το δέντρο της ζωής: Οι ελέφαντες δεν είναι μόνοι στο να χάνουν το παράδοξο του Πέτο. Οι αλληλοεπικαλύψεις των TP53 και LIF6 μπορεί να είναι ένας τρόπος για να παρακάμψουν τον καρκίνο, αλλά αυτές οι γενετικές ανωμαλίες δεν έχουν βρεθεί σε άλλα ανθεκτικά στον καρκίνο είδη όπως οι φάλαινες - κάτι που σημαίνει ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα είδη καταστολής του καρκίνου.
Επιπλέον, σύμφωνα με τον Cunningham, η καταστολή του καρκίνου δεν συμβαδίζει πάντοτε με ένα μεγάλο σώμα. Οι αρουραίοι και οι νυχτερίδες με γυμνό μολύβι μεγέθους Pint είναι επίσης ασυνήθιστα ανθεκτικοί στον καρκίνο. Ακόμα άλλοι παράγοντες μπορεί να είναι σε εξέλιξη-όπως ένα υπερ-αποδοτικό σύστημα επισκευής που μπορεί να διορθώσει βλάβη του DNA προτού είναι πολύ αργά.
Φυσικά, αυτές οι διαφορετικές μέθοδοι πρόληψης του καρκίνου δεν είναι αμοιβαία αποκλειόμενες. Οι επιστήμονες τείνουν να συμφωνούν ότι ένα μονοπάτι, ανεξάρτητα από το πόσο ισχυρό, είναι απίθανο να εξηγήσει όλο το παράδοξο του Peto, ειδικά σε διάφορα είδη που έχουν διαχωριστεί εξελικτικά για χιλιετίες.
Σε ένα από τα τελικά τους πειράματα, ο Vazquez και οι συνεργάτες του προσέθεσαν το LIF6 στα κύτταρα των τρωκτικών, τα οποία συνήθως φέρουν μόνο ένα ζεύγος LIF γονιδίων. Με ένα νέο σύνολο οθονών παρακολούθησης αίματος για παρακολούθηση της TP53, τα τραυματισμένα κύτταρα τρωκτικών περπάτησαν με ανυπομονησία τη σανίδα. Αλλά η επίδραση ήταν μέτρια: Επειδή τα κύτταρα των τρωκτικών διαφέρουν από τα κύτταρα των ελεφάντων με πολλούς άλλους τρόπους (συμπεριλαμβανομένης μιας εμφανής έλλειψης επιπλέον ζευγών TP53 ), η απλή προσθήκη του LIF6 δεν ήταν αρκετή για να παράγει εντελώς υβρίδια ανθεκτικά στον καρκίνο. Ως εκ τούτου, η Lisa Abegglen, βιολόγος καρκίνου στο Ινστιτούτο Καρκίνου Huntsman του Πανεπιστημίου της Γιούτα, αναφέρει ότι απαιτούνται περισσότερες μελέτες για να επιβεβαιωθεί ότι η χειραγώγηση του LIF6 σε κύτταρα σε άλλα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, είναι συνέπεια.
Ωστόσο, ο Abegglen, ο οποίος οδήγησε μία από τις αρχικές μελέτες σχετικά με την αφθονία του TP53 στους ελέφαντες το 2015, αλλά δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα, τονίζει ότι οι διαφορές μεταξύ των ειδών δεν ακυρώνουν τόσο σημαντικά ευρήματα.
"Κάθε είδος θα έχει διαφορετική άμυνα", λέει. "Όσο περισσότερο καταλαβαίνουμε για τη βασική βιολογία, τόσο περισσότερο μπορούμε να χειραγωγούμε τα ανθρώπινα κύτταρα να είναι σαν αυτά τα ζώα. Η φύση έχει πολλά να μας διδάξει αν γνωρίζουμε πού να δούμε. "
