Sloni so ena največjih naravnih neverjetnosti - dobesedno. Njihova kolosalna telesa nekako odpravijo možnosti: Kljub dejstvu, da njihove celice presegajo človeka za okoli 100, je umrljivost slonov raka nekako le tretjina naše.
Sorodne vsebine
- Ali bi morali deliti zdravljenje raka človeka s tumorskimi želvami?
- Psi bodo v novi japonski preizkušnji odganjali raka na želodcu
Ta neskladna neskladnost znanstvenike muči že desetletja. Ima celo ime: Petov paradoks, prikima epidemiologu, ki je prvi opazil pojav v 70. letih prejšnjega stoletja, ki je preučeval ljudi in miši. Toda nove raziskave, objavljene danes v Cell Reports, kažejo, da imajo sloni zastrašujoč trik na svojih deblih - molekularni gumb za samouničenje, reanimiran izven groba.
Na prvi pogled je videti, da je večceličnost videti precej super. Omogoča obstoj močnejših, bolj zapletenih organizmov, ki se lahko vzpenjajo po prehranski verigi. Toda količina je meč z dvojnim robom.
Predstavljajte si krog kart. Petindvajset srčkov, lopatic, palic in diamantov je popolnoma zdrava celica, toda dva šaljivka - to je rak. Izdelava telesa je kot bivanje kartic eno za drugo iz tega neizogibno zloženega krova. Večje kot je telo, več kart mora biti sestavljeno - in nižje je verjetnost, da boste ostali varni. Vsaka dodatna kartica je še ena potencialna točka korupcije.
Vse rake potrebujejo samo eno celico - en hudomušni šaljivec - za mutiranje in vodenje amoka, sčasoma ustvarijo nenasitno vojsko, ki hrani naravne vire telesa in izrinja vitalne organe.
Znanost je pogosto potrdila ta vznemirjajoč vzorec: Ko gre za pse, imajo večje pasme večje količine tumorjev, medtem ko so mladiči prizaneseni. Pri ljudeh preprosto tveganje za nastanek raka poveča samo nekaj centimetrov.
Behemoti, kot so sloni in kiti, pa pri tem trendu pogosto obračajo nos. Nekako imajo te gargantujske vrste bodisi manj šaljivcev v svoji krovi - bodisi so si zamislile, kako bi jih izločile iz končnega izdelka.
Peto paradoks že leta teži na pamet Vincenta Lyncha, profesorja evolucijske biologije na univerzi v Chicagu. Tako sta Lynch in njegova raziskovalna skupina navdušila, da sta delček sestavljanke razkrila leta 2015, ko sta skupaj z drugimi poročala, da sloni nosijo dodatne kopije gena za boj proti raku, imenovanega TP53 .
Da bi se zaščitili pred nevarnostjo rasti tumorjev, tudi najbolj zaposlene celice nenehno začasno ustavijo, da preverijo svoj napredek. Če celica zazna škodo ali ugotovi napako, kot je poškodba kode DNK, ki bi lahko privedla do raka, se mora hitro odločiti: Ali je popravilo v redu? Če je tako, ali je vredno časa in energije? Včasih je odgovor ne, in celica se katapultira na pot samouničenja. Za preprečevanje raka gre za njegovo zatiranje v popku, čeprav to pomeni posloviti od sicer koristne celice.
TP53 proizvaja protein, ki je skrben šolar v celici in pridno zaustavi montažno linijo za izvajanje rutinskih preverjanj in nadzora kakovosti. Pod budnim očesom TP53 naj bi celice pokazale svoje delo in še enkrat preverile svoje odgovore. Če TP53 naleti na zelo hudo napako, bo celicam zapovedano, da storijo samomor v procesu, imenovanem apoptoza. Čeprav je skrajno, je takšna žrtva lahko dragocena cena, da se prepreči širjenje rodu kanceroznih klonov.
S pravo konjenico TP53 - 20 parov v vsaki celici - so sloni dobro opremljeni za celični nadzor. Toda kot vrhunski delegator TP53 večinoma brska po interfonu - in še vedno ni jasno, kaj točno izvaja ukaze in kako.
Juan Manuel Vazquez, študent v raziskovalni skupini Lyncha, je menil, da bo šolarska vojska potrebovala tudi minione v lopatah, da bi opravila svoje umazano delo. Zato se je odločil, da se bo preko slonovega genoma lotil drugih genov z več kopijami. Ko je Vazquez slonovskim genom naročil po številu podvajanj, ki jih je prejel, ni bil presenečen, ker je na samem seznamu videl skrbne TP53 . Takoj pod njim pa je bil gen, imenovan „zaviralni faktor levkemije“ ali LIF .
S takim imenom bi lahko tudi gen imenovali "objavljiv rezultat." Lynchu in Vazquezu se je zdelo skoraj predobro, da bi bilo resnično. In zelo dobro bi lahko bilo; Vazquez je moral še vedno dokazati, da je njegov kandidatni gen v resnici dobil svoj ugled.
Kiti so še en primer Petovega paradoksa: Kljub velikosti so skrivnostno brez raka. (Wikimedia Commons) Ko so raziskovalci pregledali genome 53 različnih vrst sesalcev, so ugotovili, da celice večine teh živali, vključno s človekom, nosijo samo en par genov LIF . Toda sloni, skalne hyraxe in manate - ki so tesno povezani - so imeli od sedem do 11 dodatnih parov LIF. Nekdo je skupni prednik teh živali pustil originalni gen na kopirnem stroju in se odpravil. Večina dvojnikov LIF je bila le delna, vendar so sčasoma postali propadli.
Toda na tem umirjenem pokopališču se je vznemiril osamljeni zombi: Za razliko od drugih se je en izvod, LIF6, oživil le v slonski liniji. Nekako je slon LIF6 naključno pridobil stikalo, zaradi katerega se je odzval na TP53 - naključno, neverjetno mutacijo, ki je genetske smeti spremenila v uporabne stroje. "To je ena tistih stvari, ki se skoraj ne slišijo, " pravi Vazquez.
Zdaj, ko se je TP53 strogo prijel, je prišel LIF6 . Vsakič, ko je bila genetska celovitost slonske celice ogrožena, bi TP53 preklopil LIF6 na vklop. LIF6 bi nato proizvedel protein, ki je pokukal luknje v mitohondriji celice, ali energijsko elektrarno. Ta poteza, ki je učinkovito drobila celični motor, je sprožila takojšnjo celično seppuku. In ko so raziskovalci blokirali izražanje LIF6 v slonskih celicah , je manj verjetno, da bi se samouničil kot odziv na potencialno rakavo poškodbo DNK, namesto da bi podobno trdnejšim celicam večine drugih sesalcev. Zdelo se je, da se slonske celice hitro odpovedujejo duhu, toda ko je prišel do raka, je bil to prikrit blagoslov.
Zdi se, da je ta sistem varoval telo slona. Saj ni bilo, da imajo sloni manj rakavih šaljivk v svojih palubah; preprosto so bili bolj primerni za to, da so šaljivce iztrebki odvrgli v kup zavrženih in spet narisali. Z vsiljevanjem celic, da umrejo, preden bi lahko postale raka, jih je LIF6 ščitil pred boleznijo.
Jessica Cunningham, rakava biologinja v Moffittovem centru za raka, ki ni bila povezana z raziskavo, je pohvalila "vrhunsko" kakovost raziskave. "Za raziskovanje tega uporabljajo vse najboljše poskuse, ki jih lahko narediš, " pravi.
Zunaj so sloni to ugotovili. Zakaj vse oblike življenja niso sledile temu? Kot pravi Lynch, "ni brezplačnega kosila."
Cunningham potrdi to predstavo. "Stroški zatiranja raka pri večceličnih organizmih morajo biti zelo dragi, " pravi. "Če bi bilo poceni, bi to počeli ves čas."
Izkazalo se je, da ima mobilni kaprice pomembne slabosti. S sprožilnimi celicami se lahko prehitro odpravi. Vsako prekinjeno celico je treba zamenjati - in začeti je treba iz nič, je težaven postopek.
Chi Van Dang, ki prav tako preučuje molekularno osnovo Petovega paradoksa, vendar ni sodeloval v tej raziskavi, poudarja, da bi lahko obstajala še druga razlaga, zakaj sloni ne zbolijo za rakom. Na primer, večje vrste imajo počasnejše presnove. Celice, ki si vzamejo čas z rastjo in delitvijo, bi lahko imele več časa za odpravo genetskih napak.
"Povezava (z podvajanjem zaviralcev tumorjev in zmanjšanim tveganjem za rak] je jasna, vendar nimamo vzroka in posledice, " pojasnjuje Dang, znanstveni direktor Inštituta za raziskovanje raka Ludwig in profesor na The Wistar Inštitut v Filadelfiji. Primer za to je morda še posebej resničen, če pogledamo več drevesa življenja: Sloni niso sami, da bi preskočili Petov paradoks. Podvajanje TP53 in LIF6 je morda eden od načinov za izogibanje raku, vendar teh genetskih nepravilnosti ni bilo mogoče najti pri drugih vrstah, odpornih proti raku, kot so kiti, kar pomeni, da verjetno obstaja veliko več vrst zatiranja raka.
Poleg tega po Cunninghamovem mnenju zatiranje raka ne gre vedno z roko v roki z velikim telesom. Gole podgane in netopirji v velikosti pinta so tudi nenavadno odporni na raka. Še vedno se lahko igrajo drugi dejavniki - na primer hiper učinkovit sistem popravljanja, ki lahko popravi poškodbe DNK, preden bo prepozno.
Seveda se te različne metode preprečevanja raka med seboj ne izključujejo. Znanstveniki se strinjajo, da ena pot, ne glede na to, kako močna je, verjetno ne bo razlagala celotnega Petovega paradoksa, zlasti med različnimi vrstami, ki so evolucijsko ločene že tisočletja.
V enem svojih zadnjih poskusov sta Vazquez in njegovi sodelavci v celice glodalcev dodali LIF6, ki običajno nosijo samo en par genov LIF . Z novim nizom zaskočnih dvoranskih monitorjev, ki so upoštevali TP53, so poškodovane celice glodavcev vneto hodile po deski. Toda učinek je bil skromen: Ker se celice glodavcev razlikujejo od slonskih celic na številne druge načine (vključno z vidnim pomanjkanjem dodatnih parov TP53 ), preprosto dodajanje LIF6 ni bilo dovolj za ustvarjanje popolnoma odpornih hibridov na raka. Kot takšna Lisa Abegglen, biologinja raka na Inštitutu za Huntsman Cancer University z Utaha, pravi, da je potrebnih več raziskav, da bi potrdili, da je manipulacija LIF6 v celicah pri drugih sesalcih posledica tega.
Vendar Abegglen, ki je leta 2015 vodil eno od prvotnih raziskav o številčnosti TP53 pri slonih, vendar ni bil vključen v to raziskovanje, poudarja, da razlike med vrstami ne izničijo tako pomembnih ugotovitev.
"Vsaka vrsta bo imela drugačno obrambo, " pravi. "Bolj kot razumemo osnovno biologijo, bolj lahko manipuliramo s človeškimi celicami, da bi bile takšne živali. Narava nas lahko veliko nauči, če vemo, kam naj pogledamo. "
