佩托悖論 

動(dòng)物王國(guó)是包羅萬象的，從體型微小、壽命短暫的動(dòng)物，到體型龐大、壽命綿長(zhǎng)的物種，形形色色的生命形式，彰顯了動(dòng)物世界驚人的多樣性。

對(duì)于許多動(dòng)物來說，癌癥是一種普遍存在的疾病。那么不同物種的患癌風(fēng)險(xiǎn)是怎樣的？發(fā)展成癌癥的分子基礎(chǔ)又是什么？要回答這些問題，我們首先要了解的是：癌癥是如何開始的。

目前我們所知道的是，癌癥始于一個(gè)細(xì)胞獲得了一定數(shù)量的不利基因變化，這些異常的變化將它與其它正常細(xì)胞分離開來，成為了最終可能導(dǎo)致腫瘤形成的存在。

如果這種說法是準(zhǔn)確的，那么這些異常細(xì)胞出現(xiàn)的概率應(yīng)該隨著生物體的生命周期和體內(nèi)細(xì)胞的數(shù)量的增加而增加。也就是說，體型較大的、長(zhǎng)壽的生物體理應(yīng)受到更大的沖擊，因?yàn)樗鼈兊募?xì)胞分裂次數(shù)更多，從而體細(xì)胞突變的可能性也越高。然而奇怪的是，事實(shí)并非如此：患癌風(fēng)險(xiǎn)與體型和壽命似乎并不存在這種關(guān)聯(lián)。

這一迷思被稱為佩托悖論，1977年，流行病學(xué)家理查德·佩托（Richard Peto）首次描述這一現(xiàn)象，他指出，雖然人類的細(xì)胞數(shù)量約為老鼠細(xì)胞數(shù)量的1000倍，且人類壽命也比老鼠壽命長(zhǎng)30多倍，但它們的患癌風(fēng)險(xiǎn)并沒有顯著差異。

2021年年末，一篇題為《哺乳動(dòng)物的患癌風(fēng)險(xiǎn)》（Cancer risk across mammals）的研究發(fā)表在了《自然》雜志上。這項(xiàng)研究通過對(duì)191個(gè)動(dòng)物物種的死亡率進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，體型更大或壽命更長(zhǎng)的動(dòng)物，并不比體型更小或壽命更短的動(dòng)物更容易死于癌癥。

  觀察體細(xì)胞突變  

近日，《自然》雜志上刊登了一項(xiàng)更新的研究。研究人員為了探索佩托悖論背后的機(jī)制，分析了不同動(dòng)物物種的細(xì)胞獲得突變的速率。

體細(xì)胞突變是一個(gè)自然的過程，它發(fā)生在生物體的整個(gè)生命周期的所有細(xì)胞中。人體細(xì)胞每年大約會(huì)發(fā)生20到50個(gè)突變，這些突變大部分無害，但其中一些可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞走向癌癥或損害細(xì)胞的正常功能。

自20世紀(jì)50年代以來，一些科學(xué)家推測(cè)，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(xì)胞突變并非一件簡(jiǎn)單的事，對(duì)單細(xì)胞的突變進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量需克服巨大的技術(shù)困難。

在這項(xiàng)新研究中，為了了解哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞突變情況，研究人員設(shè)計(jì)了一種巧妙新穎的方法來解決這一難題。他們聚焦在動(dòng)物結(jié)腸中的一種被稱為隱窩的結(jié)構(gòu)上，這是一類由腸道上皮細(xì)胞組成的微小褶皺。這些細(xì)胞都有一個(gè)共同的祖先細(xì)胞，與物種的壽命相比，這一祖先細(xì)胞存在的時(shí)間相對(duì)較短。因此，對(duì)隱窩進(jìn)行基因測(cè)序可以很好地估計(jì)出祖先細(xì)胞中存在的突變數(shù)量。

  隱窩中的秘密 

之前有研究表明，人類隱窩中的突變數(shù)量每年都以恒定的數(shù)量增長(zhǎng)?，F(xiàn)在，研究人員通過對(duì)來自包括老鼠、裸鼴鼠、兔子、貓、狗、人、馬、長(zhǎng)頸鹿、海豚等16種大小各異、壽命不等的哺乳動(dòng)物的208個(gè)腸隱窩進(jìn)行全基因組測(cè)序，在這些物種身上發(fā)現(xiàn)了相同的規(guī)律。

不僅如此，研究人員還發(fā)現(xiàn)，對(duì)不同物種來說，將突變引入基因組的過程似乎并沒有什么本質(zhì)上的區(qū)別。通過比較每個(gè)隱窩的基因組每年獲得的突變總數(shù)，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)這一數(shù)字對(duì)不同物種來說差異驚人，比如對(duì)于人類隱窩來說大約只有47個(gè)，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(guān)。他們考慮了動(dòng)物的一些生理指標(biāo)，比如成年時(shí)的體重、胎仔數(shù)、基礎(chǔ)代謝率等，發(fā)現(xiàn)其中與隱窩突變率表現(xiàn)出最顯著的相關(guān)性的是壽命長(zhǎng)短。壽命較長(zhǎng)的動(dòng)物每年獲得的突變很少，而壽命較短的動(dòng)物每年獲得的突變很多，這意味著對(duì)于不同動(dòng)物物種來說，在其生命自然結(jié)束時(shí)，突變總數(shù)是大致相同的。

  新的問題 

那么，佩托悖論被解決了嗎？部分是的。然而，科學(xué)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(jié)束時(shí)每個(gè)細(xì)胞的突變量相似，但壽命較長(zhǎng)的物種往往更大，也有更多的細(xì)胞，因此理應(yīng)比體型較小的物種有更高的患癌風(fēng)險(xiǎn)。這種差異或許可以解釋為，體型較大的物種進(jìn)化出了額外的減少癌癥風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制。

新的結(jié)果引發(fā)了一些新的有待解答的問題，比如癌癥導(dǎo)致的死亡是影響突變率的唯一選擇壓力嗎？長(zhǎng)壽物種的低突變率是為了減緩衰老過程而進(jìn)化的結(jié)果嗎？未解的謎題還有很多。研究人員表示，在未來的幾年里，他們計(jì)劃將這些研究擴(kuò)展到更多樣化的物種上，如昆蟲、植物等。期待屆時(shí)將能得到令人驚嘆的發(fā)現(xiàn)。