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与此相关的两次进化过渡期引人注目。第一次出现在20亿年前,自然界出现了含有线粒体(能给细胞供能的小型“工厂”)的复杂大细胞。生物学家认为线粒体是残余的古细菌。在癌症恶化时,线粒体会经历彻底改变其化学与物理特性的系统变化,这一点能明显说明问题。
+ T$ ?0 S9 k9 _9 \4 W' U1 E 从地球的大部分历史进程来看,生命只存在于单细胞有机体中。然而,随着时间的流逝,出现了一种新的可能。地球的大气层被一种剧毒、活性化学物质——氧气(其是光合作用产生的废气)污染了。细胞逐步进化出了巧妙策略,不是避免氧气累积,就是在内脏中与氧化危害作斗争。但是一些有机体变废为宝,找到了将氧气开发成强大新能源的方法。在近代的有机体中,线粒体正是利用氧气为细胞供能。
: j# a( l+ v; t0 G$ e; J 大量耗氧型细胞的出现,为与癌症相关的第二次进化过渡期铺平了道路——多细胞生物出现了。从基本的生命逻辑来看,这需要经历巨大的变化才能完成。不停繁殖是单细胞生物的要事,从此意义而言,它们是永生的。但是对于多细胞生物而言,普通细胞将他们的不死性“外包”给能将基因传递给后代的特殊胚芽细胞——精子和卵子。死亡是普通细胞为此付出的代价;多数细胞能进行短暂复制,但是一旦到了使用期限,预设编程会让它们自杀身亡,此过程也被线粒体控制,称之为“细胞凋亡”。/ \1 c; ^8 W" @6 s: U" f
肿瘤打破了生殖细胞与其余细胞间的“契约”。恶性细胞会让凋亡失效,企图让自己得到永生,随着它们的生存环境开始出现过密状态,肿瘤就形成了。从这层意义上说,很长时间以来,人们认为肿瘤倒退回到了之前的“自私细胞”时代。不过,最近的研究进展允许我们美化这一图景。例如,癌细胞可以在低氧甚至无氧的环境下“茁壮成长”,回复到早期比较低效的“发酵”新陈代谢模式。2 p" H1 r- G# O9 o
有机体能隐匿反应祖先历史的古代特征,生物学家对此非常熟悉。例如,有的人天生就有尾巴或者多余的乳头。进化一定是在早期基因组的基础上进行的。7 l7 G6 N5 W; E8 S3 d; R
有时候先祖基因的表达路径并没有被遗弃,只是被抑制了。当某些因素干扰了被抑制的表达机制时,返祖现象就会出现。我和澳大利亚国立大学(Australian National University)的查尔斯·莱恩威弗(Charles Lineweaver)根据癌症的古老进化根源提出了癌症理论。$ ?: M+ V2 ?3 T+ b9 a4 j
我们认为随着癌症在体内的发展,它会加速颠覆进化时间的箭头标示。不断增加的变异会促使癌细胞回复到先祖基因的表达路径,其概括了原始细胞的生活方式。我们预计,癌症发展的多种特征,都能系统关联至相应激活的日益增多的先祖基因。走到末路的恶性癌症再现了10亿年前的地球生命。
* J/ w" Q5 C( m, @/ i 先祖基因只有在继续实现生物学目标时才能保持正常运作。在早期胚胎的发育中,低氧环境的基本形体构建好后,先祖基因在被抑制前会引导发育过程。例如,每个人在母体中发育到某个时段时,尾巴和鳃会保留一段时间。重要的是,研究人员最近发现了癌细胞中的早期胚胎基因确实被激活了。 C- Z; `# d& H+ S" o( Z
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