癌癥和寒武紀大爆發有關？或是生物超能力的失控

癌癥學家有一個困惑：為什么會有癌細胞？動物干嘛要演化出“癌癥體質”？

生物學家有一個謎題：為什么有寒武紀生物大爆發？多細胞動物為何突然出現？

一個新理論綁定了二者：癌癥或許是多細胞動物繁榮昌盛的副產品。

大約5.4億年前到5.3億年前的寒武紀地層中一下子出現了各種無脊椎動物化石，這被稱為寒武紀大爆發。關于寒武紀大爆發有各種解釋，它也成為了古生物學和地質學上的一大懸案。

最近，瑞典隆德大學的跨學科團隊在最新一期《自然·生態學與演化》上提出了一個關于寒武紀大爆發的新假說。他們通過腫瘤研究提出，寒武紀大爆發緣于多細胞生物的一種特殊能力，而非含氧量增加等外部條件的變化。

氧氣增加導致寒武紀大爆發講不通

大約40億年前，生命誕生在地球上，但距今5億—6億年前，多細胞動物才出現，并迅速演變出各色門類。

關于寒武紀大爆發，一種假說認為，那是因為大氣中的氧氣濃度增加，可以支持更復雜的、體型更大的動物。但有證據顯示：寒武紀之前氧氣就劇烈增加了。還有研究者指出，簡單的動物需要的氧氣含量低到令人驚訝。

瑞典隆德大學的古生物學家埃瑪·哈馬倫德博士在電子郵件中告訴科技日報記者，按照傳統的“高氧導致大爆發”假說，“很難理解動物在氧氣濃度上升前是什么形態。它們是怎么準備和等待的呢？雖然小但是所有組織都在準備變厚？不，不大可能。而且沒有證據支持高氧假說。證據顯示寒武紀之前就有了足夠多的氧氣，寒武紀時氧氣沒變化。”

富氧一開始反而威脅了多細胞生命

哈馬倫德博士聯系了隆德大學的腫瘤生物學家史萬帕曼教授，后者研究了20年缺氧與腫瘤的關系；隆德大學的腫瘤生物學家史特定博士也加入進來。他們想要測試腫瘤的一種本事，是否與寒武紀大爆發有關？

“干細胞特性”對于所有多細胞生命至關重要。“干細胞”是能發育成多種功能細胞的“樹干”細胞。我們都是由從受精卵變成的胚胎干細胞一步步分裂出來的，我們的一生中都有干細胞變成功能細胞。例如，小腸壁細胞每2—4天就要更換一次，這就要靠干細胞分裂。

“缺氧被認為是對生命的一種威脅，但是我們忘記了，在精確時間和條件下，缺氧是多細胞生命的先決條件。我們的干細胞，也就是形成新組織的細胞，對氧氣極其敏感。”史萬帕曼解釋說。

而多細胞生命能操縱一種“愚弄”細胞的蛋白質，讓細胞在高氧環境中以為自己是缺氧的，從而維持干細胞特性。這種機制規避了高氧給干細胞帶來的負面影響。而史萬帕曼牽頭的研究小組觀察到，癌細胞可以劫持這一機制，因此盡管腫瘤處于高氧環境，但仍可在“假缺氧”環境下維持干細胞特性。

“我們翻轉了傳統的觀點：低氧對動物細胞一般沒有問題，高氧的環境則會對復雜的多細胞體系構成根本性的挑戰，如果沒有額外的工具，氧化環境會使組織特異性干細胞成熟得太早。”史萬帕曼說。