肿瘤能帮助我们解释地球生命的爆炸吗？科学家们通常已经解释了当随地球的上升的氧气水平大型动物物种变得更加非常迅速的多样化的结果时的历史时期。但我和我的同事们基于来自在肿瘤中发现的蛋白质的证据已经形成了一个新的这种变化可能已经从动物自身的生物体内开始直到动物发展出了这些它们能利用氧气开始多样化的蛋白质的观点。
从5亿4300万年前寒武纪开始,
动物物种数量急剧增长。化石记录从显示非动物化石到突然的显示世界各地的身体化石和足迹。所有主要的动物群体, 包括脊椎动物的祖先在短短的数千万年(地质年代)中出现。
5亿年老的寒武纪三叶虫化石
到目前为止, 科学家们倾向于认为这个"寒武纪爆炸"是由于大气层和海洋中氧气含量高的地点数量的增加。这是基于这样一种氧气使动物更容易产生能量然后以不同的方式生长和发展的观点的。
但如果不是这种情况呢？氧气可以为动物提供一种无与伦比的来产生能量的方式, 但对多细胞生物体来开始从更高水平的氧气中受益并不容易的。这似乎是不可能的,
因为所有的多细胞生物体都必须使用不喜欢氧气的细胞干细胞不断更新自己的身体组织。
在人体中有数万亿的细胞,
我们每年更新许多数量的细胞 (一些经常的而其它的很少)。我们用一种能在我们的身体上变成任何其他类型的细胞的特殊细胞干细胞源来这样做的。这种干细胞静静地驻留在我们的组织中, 直到需要新的细胞为止。
干细胞一般不喜欢氧气,
因为它使它们失去来制造新细胞的能力。一旦一个干细胞失去了这个特权状态, 它就开始变成一个普通的细胞,
也就是大众之一。这些共同的细胞都有一个特定的任务因此被称为分化细胞。每个都知道它自己的命运, 做自己的工作,
然后死去。这就引出了一个当我们的许多组织被氧气浸泡时我们怎样保护我们的干细胞池的问题,这就是研究癌症肿瘤的地方。
肿瘤是一组不可控制生长的细胞,这是一个单细胞开始并成功地跃迁到多细胞实体的(就像动物的祖先做到的一样)。肿瘤也有它们自己的帮助它们是还是没有大量的氧气存在的癌症干细胞。
为了保持这些干细胞属性,
特别是当氧气充足时它们得到了一种特定的生物机制的帮助, 一种指为HIF-2a的蛋白质。我们的想法是这些蛋白质允许了多细胞生物体最终应付大量的氧气。
即使有大量的氧气存在,
这种蛋白质将控制干细胞转变属性。有机体最终能够进入并利用富氧的环境。然后,
它们可以进化复杂的组织和复杂的使用大量的能量的器官如大脑或肾脏。
这些蛋白质对动物来说是独一无二的, 而最有效的蛋白质组-------只有脊椎动物才有------在制造携带氧气的红细胞的能力之前就已经进化了,
如我们的研究所示的。这支持动物必须在我们可以在氧气中浸泡组织之前进化一种来控制和维持干细胞属性的方式的想法。
匹配证据
新的理论也与其他关于地球历史的观察相吻合, 例如,
大气层中氧气的增加似乎在与动物变得更加多样化之前非同步发生的。或者, 某些生活在寒武纪爆发前10亿年的富氧环境中的多细胞但并没有开始多样化的生物体。
这个富氧环境实际上对生命来应付是挑战性的想法提出关于什么时候低氧可能实际上对我们的身体是有益的问题,例如, 当我们生产后代时似乎低氧水平是重要的。
我们的观点也对我们为什么脆弱有影响。发展允许我们来获得氧气和进化复杂的器官如大脑的蛋白质也有它的缺点。现在我们有一个需要能量没有氧气就无法生存的大脑,当这种蛋白质以一种不受控制的方式工作时它可能创造肿瘤。也许癌症是一个不可避免的能够来利用氧气潜在的惊人的能量释放的副作用。
(2018-01-26 16:37:18)
