攻撃的な癌は非常に激しく広がる可能性があるため、組織がうまくいかなかったようではなく、侵略的な寄生虫が宿主を食い尽くして逃げようとしているように見えます.最近 Biology Direct で突飛な理論が浮上した場合 そのとおりです。まれに、そのようなことが実際に起こる可能性があります。宿主間を移動する方法を学習した癌は、徐々に独自の多細胞種に進化する可能性があります。研究者は現在、粘液胞子虫と呼ばれる海洋寄生虫の独特なグループを精査して、それらが既知の最初の例であるかどうかを確認しています.
微視的な寄生虫の中でも、粘液胞子虫は謎めいている。それらはほぼ 2 世紀前に初めて発見され、今日では 2,000 種以上が認識されています。それらの複雑なライフ サイクルは、研究を特に困難にします。1980 年代になるまで、科学者は、魚に見られるものとミミズに見られるものは同じ種であり、完全に異なるクラスの寄生虫ではないことに気付きました。また、ほとんどの寄生虫は動物宿主の組織に寄り添うだけで満足していますが、粘液胞子虫は宿主自身の細胞内に住むことがよくあります.
かなり最近まで、粘液胞子虫は原生生物、つまり植物でも動物でも菌類でもない真核生物系統の分枝であると考えられていました。しかし1995年、当時バージニア海洋科学研究所にいたマーク・シッダルと彼の同僚は、粘液胞子虫はクラゲとサンゴを含む刺胞動物群の奇妙なメンバーであると主張した.それ以来、遺伝子研究はその立場を強化してきました.
しかし、生命の樹上でのそれらの位置は、粘液胞子虫がなぜそのような奇妙な特徴を持ったのかを説明していません.粘液胞子虫は、知られている最小の動物ゲノムのいくつかを誇っています。 Kudoa iwataiのゲノム たとえば、 はわずか 22.5 メガベースであると推定されており、他の刺胞動物のゲノムよりもかなり小さい。 Polypodium hydriforme のゲノムのサイズの 20 分の 1 未満です 、近縁の刺胞動物寄生虫。
さらに、彼らのゲノムは壊滅的に減少しただけではありません。それらは、多細胞生物に不可欠であると考えられている特定の遺伝子を特に欠いています。複雑な多細胞生物が、これらの一見必要な遺伝子を巨大な DNA の塊とともにどのように、またはなぜ捨てたのかは明らかではありません。
しかし、ロシア科学アカデミーの上級研究員であるアレクサンダー・パンチンと彼の同僚は、それを説明するための興味深い仮説を持っています。今年初め、彼らは、粘液胞子虫が刺胞動物の仲間から独立した動物としてではなく、腫瘍として最初に分枝したことを提案しました.
進化のスキャンダル
パンチンは、癌由来の動物という考えがとてつもないものに聞こえることを知っています。そのため、彼と彼の共著者は、論文でそれらをスキャンダル (「s」の頭字語) と呼んでいます。 peciated by can cer d 進化する動物 ”).
当初、スキャンダルは単なる思考実験でした。 Panchin が伝染性癌について書いていたとき、彼の同僚が、特定の珍しいが単純な寄生動物に現れる複雑な組織の遺伝子に驚きを表明したのを聞いた。さらなる会話は、そのような単純な寄生虫が癌の起源を持っている可能性があるというパンチンが「素晴らしい」アイデアと呼ぶものにつながりました. 「そのため、すべてのデータを取得して、この仮説を提案しました」と彼は言いました。
Panchin の 3 ステップ シナリオによると、スキャンダルは癌として始まりますが、癌だけではありません。宿主が死んだときに死なないように、伝染性でなければなりません。その後、がんは他の種に広がり、独立して多細胞性を進化させる必要があります。これらのステップは乗り越えられない障壁を提示しているように見えるかもしれませんが、それぞれが起こり得ると信じる理由があります.
最初のステップである伝染性がんの出現は、まれではありますが、発生することがわかっているため、最も簡単です。デビル顔面腫瘍病 (DFTD) は、タスマニアデビルを壊滅させる伝染性癌として悪名高くなり、咬傷でお互いに伝染します。ケンブリッジ大学のエリザベス・マーチソンとその同僚による最近の分析によると、犬の性感染症である犬伝染性性器腫瘍 (CTVT) は、より一般的ですが、おそらくあまり有名ではありません。 8,500年として。 (2014 年のレポートで、マーチソンと彼女の共著者は、CTVT をおそらく「自然界で最も古く、最も広く蔓延している癌」と表現しています。)
伝染性がんは哺乳類に限定されません。それらは軟体動物にも見られます。刺胞動物にも伝染性腫瘍が発生する可能性がないと考える理由はありません。刺胞動物は確かに、一般的に癌に対して免疫があるわけではありません。粘液胞子虫がスキャンダルである場合、それらは他の刺胞動物寄生虫の腫瘍として始まった可能性が最も高い - Polypodium など たとえば、いとこ。
がんが他の種に広がる可能性は低いと思われるかもしれませんが、「前例のないことではありません」と、アリゾナ州立大学の助教授である Athena Aktipis は述べています。癌の進化を専門とする Aktipis は、サナダムシからの腫瘍細胞に感染していることが発見された HIV 感染者のような事例を指摘しています。このような寄生虫のがんは、免疫システムが損なわれている人々の間で繰り返し発生しており、既知の症例は、奇妙な成長の原因が突き止められたごく少数の発生に過ぎない可能性があります。この種の種の跳躍が私たちの目の前で起こっている場合、「適切な条件の下では、時には癌または癌のようなものであったものが、他の種の寄生虫になる可能性も考慮する必要があるかもしれません.」と彼女は言った.
「この分野では、がんが独自の種、または独自の生物になる時期について話すことに、あまりにも慎重だったと思います」と Aktipis 氏は述べた。彼女の見解では、研究者は CTVT や DFTD のような伝染性腫瘍の例をあまりにも多く見てきました。 「寄生虫です。寄生生物です。」
おそらく、スキャンダル仮説で最も可能性の低いステップは、癌性寄生虫が単細胞の存在から、異なる宿主と段階を持つ多細胞の存在に進化するステップです.粘液胞子虫は単純な動物ですが、真の多細胞生物です。したがって、伝染性腫瘍から発生した場合、その腫瘍は異なる細胞型を進化させる必要がありました.
多細胞性は、植物、動物、菌類だけでなく、複雑な単細胞生物を含む生命の領域である真核生物で少なくとも 25 回進化したと考えられています。しかし、動物では、私たちの血統の根底で一度だけ発生したと考えられています.真核生物のいくつかの多細胞枝は単細胞性に戻りましたが、そうする動物は知られていません (一部の科学者のように、癌自体が一種の復帰であると考えている場合を除きます)。これまでのところ、スキャンダル仮説に沿って、多細胞性が得られ、失われ、再び得られた系統はないようです。 「これが非常にありそうもないシナリオであることは理解しています」と Panchin 氏は述べています。
しかし、それはそれが起こらなかったという意味ではありません。 「伝染性のあるがん細胞のクラスターが、ライフサイクルのようなものに進化する可能性は確かにあると思います」と Aktipis 氏は述べています。 「別の生物 [の一部] に由来しない進化ツリーのブランチである場合にのみ、ライフ サイクルを進化させることができるという進化プロセスについて特別なことは何もありません。」
証拠に従う
スキャンダル理論のより実質的な証拠を見つけることを期待して、パンチンと彼のチームは、さまざまな単純な種（ほとんどが寄生生物）のゲノムを、5 つの粘液胞子虫、3 つの単細胞生物、および 29 の他の動物のゲノムと比較しました。彼らは、細胞が悪性化する際にしばしば失われる遺伝子が存在しないことを確認することにより、過去の癌の兆候を探しました。これらには、体から異常な細胞を一掃する規制された自己犠牲であるアポトーシスに関与する遺伝子が含まれます。伝染性腫瘍から進化した生物は、おそらくそのような遺伝子を欠いているでしょう.
科学者たちは、他の寄生虫がスキャンダルの可能性が最も高い候補であると予想していましたが、粘液胞子虫だけが重要な腫瘍抑制遺伝子を失っていました.そこで彼らはさらに深く掘り下げて、粘液胞子虫がアポトーシスに関連する非常に多くの遺伝子を失っているため、おそらくその死経路をまったくトリガーできないことを発見しました.その欠乏は際立っていました:「動物である非常に単純化された寄生虫を見ても、癌関連遺伝子のこの程度の欠如は見られません」とパンチンは言いました.
Aktipis は、Panchin と彼の共著者が、「今日目にする寄生生物の一部が伝染性癌から進化した可能性を少なくとも考慮する必要がある」いくつかの興味深い理由を提示したと考えています。しかし、それはケースクローズではない、と彼女は言った. 「この論文はこの研究の始まりであり、決して決定的な証拠ではありません。」
サンパウロ連邦大学の寄生虫学者で粘液胞子虫の専門家であるジュリアナ・ナルドーニは、粘液胞子虫がスキャンダルであるとはまったく確信していません。 「彼らは実際には当初考えられていたよりもはるかに複雑であり、宿主との相互作用の非常に複雑な[そして特定の]メカニズムを進化させています」と彼女は言いました.一部の種は複雑な特徴も持っています。たとえば、運動のために筋肉に似た構造に組織化された細胞などです。彼女は、そのような複雑さが癌から生じたというのがもっともらしいとは思っていません.
ケンブリッジ大学のマーチソン伝染性癌グループの博士課程の学生でバイオインフォマティシャンの Adrian Baez-Ortega は、Naldoni に同意します。 「非常に説得力のあるものではないにしても、示唆に富む論文です」と彼は Quanta への電子メールに書いています。 .たとえば、彼はアポトーシス遺伝子の喪失にひどく感銘を受けていません。 「このような劇的なゲノムの減少の文脈では、アポトーシスに特に関連する遺伝子の欠如が癌の起源を示しているという主張は、かなり厳選されたようです」と彼は説明した.
しかし、ほとんどの場合、伝染性の癌が多細胞性を進化させるのに十分長く続く可能性があることに彼は懐疑的です.がん細胞のゲノムは非常に不安定です。これにより、彼らは急速に突然変異し、宿主の防御を逃れることができますが、バエズ・オルテガは、進化のタイムスケールでは、「これは非常に有害な戦略です.時間が経つにつれて、がんのゲノムのかなりの部分が機能しなくなったり、異常になったりして、生存だけでなく、多細胞性などの高度な形質の発達も妨げられる可能性があります。」彼の見解では、「伝染性のがんが何百万年も生き残ったとしても、単細胞の寄生虫であり続ける可能性がはるかに高いでしょう.」
とはいえ、スキャンダル仮説はさらに調査する価値があると彼は考えています。 「進化ができないことはほとんどありません」と彼は言いました。特定の欠落遺伝子に焦点を当てるのではなく、点突然変異から大規模な染色体再編成まで、癌で発生する多様なゲノム変化について候補種をスキャンすることを研究者に望んでいます。 「がんが長命の種になるとしたら、これらすべての修飾がそのゲノムに保存されるでしょう」と彼は言いました.
パンチンと彼の同僚でさえ、粘液胞子虫がスキャンダルであるという仮説に全力を尽くしているわけではありません。 「それはおそらく真実ではないと言っても過言ではないと思います」と彼は言いました。ただ、彼らがこれまでに行ってきた作業では、それを除外することはできません. 「私たちは持てる手段で反論しようとしてきました。」
彼は、「マラコスポレアのゲノムを調べて、仮説を反証しようとしています」と付け加えました。マラコスポア人は刺胞動物寄生虫であり、粘液胞子人に最も近いことが知られていますが、非常に複雑であるため、明らかに癌由来ではありません.彼らもアポトーシス遺伝子を欠いていることが判明した場合、粘液胞子の喪失は癌の過去に起因するものではないことを示唆しています.
最終的にデータが粘液胞子虫が進化した癌ではないことを示唆しているとしても、パンチンはスキャンダルが発見されるのを待っている可能性があると指摘した. 「ある時点で、他の特異な種類の動物を調査している動物学者が、おそらくミクソスポリアについては間違っているだろうが、この [動物] は明らかにがんである」と言うかもしれないと期待しています。」
