罕见的传染性癌症(下):与狗和平共存数千年

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在已知的 8 种传染性癌症中,有 5 种在水生软件动物中发现,2 种感染塔斯马尼亚恶魔,另外一种则是由狗传狗。同样是传染性癌症,塔斯马尼亚恶魔的癌症非常凶险,感染后常常导致宿主在一年内死亡;可是狗感染以后却不会有太严重的症状。[1][2]

透过性行为传染,资深的传染性癌症

狗的传染性癌症就是犬传染性花柳性肿瘤(canine transmissible venereal tumor, CTVT),传染途径为性行为,可以视为一种特殊的性病。这种癌症已经存在数千年,而且和已知的大部分癌症相比,CTVT 有些性质相当特殊,让人们见识到癌症演化的另一种可能性。[3][4]

如今传播到世界各地的 CTVT,最初可能是某只狗的巨噬细胞,它变成癌细胞以后,不知道为什么衍生出跨个体的传染性,就此代代相传直到现在。

之前比较世界各地狗的族群与 CTVT 的遗传序列,根据基因组 DNA 判断,与 CTVT 在遗传上最接近的是极区的狗,例如西伯利亚哈士奇;不过更进一步的古代 DNA 研究则发现,距今数千年,如今血脉已经大部分失传的美洲古狗,其实更加接近 CTVT。[5]

遗传关系上与 CTVT 最接近的是美洲古代的狗,其次北极区的狗。美洲古狗和其他亲戚分家超过一万年,此一年代接近 CTVT 诞生之日的上限;不过 CTVT 最初诞生的狗群目前早已灭绝,使得如今很难估计精确的时间。

在今年新发表的论文中,由世界各地 43 个国家,蒐集 546 个狗癌症的样本,定序它们基因组上会转录的外显子组(exome),探讨 CTVT 漫长的演化过程。根据该论文估计,如今各地 CTVT 的共同祖先可以追溯到距今 6220 年前(介于4148 到 8508 年前),而由已知线索推测诞生地点,应该是欧亚大陆的北方或东北方某处;综合起来,CTVT 可能是在四到八千年前,北亚或中亚首度出现。

CTVT 在诞生以后的数千年,不确定有没有散布到其他地方。由目前的分布状态推论,大概在两千年前癌症明显有了移动迹象,向欧洲与印度的方向传播,约一千年前抵达欧洲;最近五百年内,又随着人类的世界性大规模移动,扩散到世界各个角落。

不再有竞争压力,与宿主和平共存

随着基因体学发达以及演化观念的导入,癌症演化如今成为热门显学。借由比较不同阶段、部位之肿瘤细胞的遗传差异,可以追踪癌症的变化与适应过程。至今大部分癌症演化的研究,以各种人类的癌症为对象,多数案例都发现肿瘤细胞的突变率很高,DNA 的改变很迅速,深受“正向选汰”的影响。

正向选汰(positive selection)的意思是,某个遗传上的改变由于对生存有利,而被天择保留下来。相对地,负向选汰(negative selection)指的是某遗传改变对生存不利,因此被天择淘汰。人类的癌症中,癌细胞往往不断以极为夸张的幅度改变 DNA 序列,适应新的竞争,所以是强烈受到正向选汰影响,而负向选汰只有微弱的影响力。

已经知道超过 200 个驱动基因(driver gene)突变,会导致正常细胞转变为癌细胞,CTVT 也都携带 5 个这类突变的基因:SETD2、CDKN2A、MYC、PTEN、RB1,数目和人类癌症的平均差不多。这批基因见证了 CTVT 在发展初期也曾受到正向选汰的影响。

然而,在 CTVT 建立癌细胞的不朽性与跨个体的传染能力以后,正向选汰随后的影响力似乎就不再那么重要,之后基因序列的变化主要是中性的改变,新的遗传变异多半不因为对生存有利而增加,也不会太过于危害生存而被淘汰。

由此推论,不怎么危害狗的生存和繁殖,能与宿主和平共存的 CTVT,已经演化到适应的很不错的阶段,不再常常需要求新求变,和大多数癌症截然不同。长期与宿主和平共存,不再互相伤害,或许这就是癌症演化的终极模式。

传染性癌症尽管十分罕见,却是一般癌症十分有意思的对照;另外同为传染性癌症,塔斯马尼亚恶魔与狗的症状差异也很大。这些天然存在的特例令我们大开眼界,预见癌症演化其他的可能性。

文/寒波

延伸阅读:罕见的传染性癌症(上):塔斯马尼亚恶魔的致命杀手

参考文献:
1. Targeting transmissible cancers in animals: https://science.sciencemag.org/content/365/6452/438
2. Metzger, M. J., et al. (2016). Widespread transmission of independent cancer lineages within multiple bivalve species. Nature, 534(7609), 705.
3. Baez-Ortega, A., et al. (2019). Somatic evolution and global expansion of an ancient transmissible cancer lineage. Science, 365(6452), eaau9923.
4. Cancer cell evolution through the ages: https://science.sciencemag.org/content/365/6452/440
5. Leathlobhair, M. N., et al. (2018). The evolutionary history of dogs in the Americas. Science, 361(6397), 81-85.

(作者部落格盲眼的尼安德塔石器匠、同名的粉丝团同名的粉丝团,欢迎参观、拍打、与喂食)

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