癌细胞进化成了寄生虫？

最近，发表在《生物学指导》上的一项研究提出了一个有争议的猜想:传染性肿瘤可能会进化成多细胞生物，在某些罕见的情况下会寄生在多种宿主身上。粘孢子虫，一种生活在海洋中的奇怪寄生虫，可能是第一个例子。然而，研究人员也指出，这只是一个大胆的假设。这一猜想是否成立仍需要对不同物种进行更多的基因组分析。

奇怪的寄生虫

癌细胞进化成了寄生虫？

即使在无数微小的寄生虫中，粘孢子菌也极其神秘。自从近200年前首次发现以来，已经鉴定出2000多种粘孢子虫。在20世纪80年代，科学家发现粘孢子虫可以寄生在鱼和水生蠕虫身上，并且有转移寄生虫的能力。这些粘孢子虫的独特之处在于，大多数寄生虫会受到宿主免疫系统的抑制，只能在宿主组织中生存。然而，粘孢子虫可以寄生在宿主细胞中。

一些粘孢子虫的基因组是动物界中最小的。例如，岩手工藤只有2250万个碱基，是所有棘皮动物中最低的。同时，粘孢子虫缺乏一些特定的基因，而这些基因是多细胞生物独立生活所必需的。目前，科学家仍不知道为什么这种复杂的多细胞生物会丢弃这些看似重要的DNA片段，以及这种现象是如何发生的。

长期以来，科学界对粘孢子虫有着严重的误解。以前，它们被认为是一种原生动物，直到1995年，弗吉尼亚海洋研究所的马克·西德达尔提出粘孢子虫属于动物界的棘皮动物门。从那以后，这一观点得到了基因研究的支持。然而，与同一门棘皮动物的水母和珊瑚相比，粘孢子虫在形态和生活方式上有显著的差异，科学家仍然无法解释其奇怪特征的原因。

丑闻假说

今年早些时候，俄罗斯科学院高级研究员亚历山大·潘钦(Alexander Panchin)和他的同事提出了一个有趣但有争议的观点:粘孢子虫起初不是一个独立的有机体，只是一个肿瘤细胞。他们将这一假设命名为“丑闻”(癌症发展动物专用的缩写)。起初，这种观点只是一种意识形态实验。当潘钦研究传染性肿瘤时，他的同事对一些简单的寄生动物能表达一些复杂组织的基因表示惊讶。经过进一步的讨论，潘钦提出了这个不可思议的观点。

根据潘钦的三步进化理论，最初，粘孢子虫的“前体”是一些有转移的特定肿瘤细胞。这样，在宿主死亡后，它们可以逃脱并感染新的物种。在这个过程中，它们逐渐独立进化成多细胞生物。

尽管每一步都是可能的，但这个过程似乎有不可逾越的障碍。

首先，感染性肿瘤细胞的发生率非常低。其中最著名的是塔斯马尼亚魔鬼面部肿瘤(DFTD)，它几乎导致塔斯马尼亚魔鬼灭绝。通过咬，肿瘤可以从一个塔斯马尼亚魔鬼转移到另一个。另一种鲜为人知但更常见的传染性肿瘤是犬传染性生殖道肿瘤(CTVT)，它可以通过性行为在狗之间传播。根据剑桥大学伊丽莎白·默奇森和其他人的研究，CTVT早在8500年前就出现了。他们认为这是自然界中最古老、分布最广的肿瘤细胞。

生活在马达加斯加的塔斯马尼亚恶魔(照片来源:马蒂亚斯·阿佩尔)

传染性肿瘤并不局限于这些哺乳动物，还在软体动物中发现(例如下面显示的太平洋蓝贻贝)。因此，没有理由相信在通常对肿瘤免疫的棘皮动物中感染肿瘤是绝对不可能的。如果潘钦的疯狂想法成立，粘孢子虫可能是从其他包虫病寄生虫的肿瘤细胞进化而来的。

关于假说的第二步，即传染性肿瘤向其他物种的转移，亚利桑那州立大学的助理教授雅典娜·阿克提比斯说，这并非闻所未闻。他在一些病例中发现了来自绦虫的肿瘤细胞，例如一名艾滋病病毒感染者。在免疫功能低下的人群中，源自这种蠕虫的肿瘤很常见，少数患者患有某些奇怪生物的肿瘤。她说:“如果物种间的肿瘤转移发生在我们眼前，也许我们可以考虑在适当的条件下，肿瘤或类似细胞可能成为其他物种的寄生虫。”

这个假设中最困难的一步似乎是从一个单细胞进化到一个具有多个宿主和寄生阶段的多细胞生物。粘孢子虫是一种多细胞动物，尽管它的结构简单，这意味着最初的肿瘤细胞需要进化出不同类型的细胞。你知道，最初的真核生物经历了至少25次进化，形成了现在的多细胞生物。

有些人还认为真核生物中的一些多细胞生物可以退化成单细胞。然而，在动物中还没有发现这种退化(除非肿瘤本身是多细胞退化的产物，正如一些人认为的那样)，更不用说从多细胞到单细胞的退化和多细胞生物的再进化了。

寻找证据

为了收集更多的证据，潘钦和他的同事将各种简单物种(大多数是寄生虫)的基因组与5种粘孢子虫、3种单细胞生物和29种动物的基因组进行了比较。

当细胞变成肿瘤细胞时，它们通常会失去一些基因，所以它们试图从这里找到粘孢子虫是肿瘤细胞的线索。其中，导致程序性细胞死亡的凋亡基因是一个关键指标。

科学家发现只有粘孢子虫失去了它的关键肿瘤抑制基因。后来，他们进一步发现粘孢子虫丢失了大量与凋亡相关的基因，这可能不会触发凋亡途径。粘孢子虫明显的遗传缺陷使他们相信它是证实丑闻假说的“最佳候选人”。

当然，对这一假设下结论还为时过早。这篇文章仅仅是开始，其中的推测需要决定性的证据。

面临争议

圣保罗联邦大学的粘孢子虫专家Juliana Naldoni不同意这一观点。“粘孢子虫比最初认为的要复杂得多，它们已经进化出一种与宿主相互作用的复杂机制，”她说。例如，粘孢子虫的一些细胞可以形成肌肉样的结构运动。很难想象这种复杂性来自于肿瘤细胞。

剑桥大学生物信息学专家阿德里安·贝兹·奥尔特加同意纳多尼的观点。他说:“这篇论文能让人思考，但不够有说服力。”同时，他认为凋亡基因的缺失并不那么关键:在基因组大量缺失的情况下，文章可能会故意挑出缺失的凋亡基因。

但是贝兹-奥尔特加怀疑传染性肿瘤需要多长时间才能进化成多细胞生物。为了快速变异并逃避宿主的防御，肿瘤细胞通常具有非常不稳定的基因组。

贝兹-奥尔特加指出，从进化的角度来看，这是一个非常有害的策略。随着时间的推移，肿瘤细胞基因组的很大一部分可能会变得无功能甚至异常，这不仅会阻碍细胞的存活，还会阻碍多细胞等复杂性状的发育。“尽管传染性肿瘤已经存活了数百万年，但它们仍可能是单细胞寄生虫，”他说。

然而，他认为这个假设值得进一步研究，因为进化太强大了。与此同时，他还希望研究人员在选择候选物种时，能够发现从点突变到大规模染色体重排的变化，而不是专注于特定的基因缺失。他说:“如果一个肿瘤细胞能够进化出一个持久的物种，所有这些基因变化都会保留在其基因组中。”

事实上，潘钦和他的同事并没有完全接受这个假设。他说:“公平地说，这可能不是真的。”然而，迄今为止的研究并没有让他们排除这种可能性。

他补充道:“我们将继续观察粘孢子虫的近亲——软化孢子菌的基因组，以检验这一假设。”软化孢子菌非常复杂，显然不是来源于肿瘤细胞。如果它们也缺乏这些凋亡基因，这将意味着粘孢子虫中这些基因的缺失不是由癌变过程引起的。

即使这些数据最终表明粘孢子虫不是肿瘤细胞的进化，潘钦仍然希望一些动物学家能够研究一些特殊的动物，在那里“丑闻假说”可能正等待被发现。