狡猾的细胞

• 闻夕felicity

  2021-06-17
  当个物种不一夫一制时父亲和母亲之向在化上的利益就会有所不同，而这些演化利益冲突则增加了他们在对后代的生长发育进行的投资上发生冲突的可能性，引发两者之间的角逐：从演化的角度来看，你的母亲会更希望你的父亲在你身上有更多的付出，以便她能够为将来的孩子节省下更多的资源，而你的父亲则会更希望你母亲在你身上付出更多，这样他就可以为他将来的孩子节省更多资源。这并不是说你的母亲或父亲在有意识地尝试从对方那里获取更多资源。在这里，我们只是简单地运用了一些适应主义的理论，来理解在这种复杂的情况下母亲和父亲各自的演化利益是如何共同发挥作用的。个孩子的基因表达会影响他或者她从母亲那里获取资源的强度和速度。因为同一位母亲的所有后代都必须从同一杯“奶昔中分得一杯羹，所以如果其中一个后代消耗太多，那么留给弟弟妹妹的就会少一些。因此，在子宫里孕育一个健康而不太贪梦的婴儿符合母亲演化的最大利益，但是，在母亲的子宫里养育一个有点儿剥削性的胎儿则更符合父亲演化的最大利益，因为这位母亲将来会怀上的胎儿获取不到充足的资源跟他没有多大关系。令人惊叹的是，这个冲突在生长发育过程中从单细胞开始，就在每一个细胞、每一个胎儿里发挥着作用。这种冲突始于大约一亿年前体内妊娠在演化中出现，并贯穿了胎盘生育的哺乳动物的整个演化过程。诸如人类这样的哺乳动物有一个一次性的器官：胎盘，其存在的目的仅仅是为了让我们在子宫里的时候能够从母亲身上获取营养资源。它就像一套巨大的、侵入性的吸管，多管齐下，钻母亲的子宫内膜，吸收营养资源，喂养发育当中的胎儿。遗传上来讲，胎盘是胎儿的一部分，是由与发育成胎盘的孕体（来自合子的一堆细胞，包括胚胎和胚外结构）相同的细胞发育而来。但是组成胎盘的细胞不同于孕体中的其他细胞，它们没有参加胎儿发育的伟大壮举，而选择了不同的轨迹。在孕体的所有细胞当中，它们最早分化，成为滋养细胞，专门用于侵子内膜，...
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  在我们的每个细胞里，都有我们的23条染色体当中每一条的各两个拷贝，分别继承自我们遗传上的父亲和母亲。令人惊奇的是，这些基因中的许多似乎都能够“记住”它们是源自你的母亲还是父亲：它们当中能够留下母亲或父亲的印记。这种印记通过表观遗传过程得以实现，位于基因及其周围区域的分子变化使其表达变得更多或者更少，这意味着基因可以表达或沉默（表达就是产生蛋白质，沉默就是不产生蛋白质），取决于它们是来自你的母亲还是父亲。在发育过程中，母本染色体上的基因会产生使生长发育受到控制的蛋自质，而父本染色体上的基因会产生促进生长的蛋白质，所有这些过程都受母本和父本染色体上的印记的调节。的发育中的身体不仅需要在促进生长的因子的产生与控制生长的因子的产生之间达到适当的平衡，而且源自父母的基因还时时刻刻在产生可以打破这种不稳定平衡的因子，使发育中的身体要么陷人癌性混乱，要么陷入发育不良的停滞沼泽。当发育中的身体走过平衡钢索的时候，不论父本基因还是母本基因都可能使它失去平衡。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  据估计，几乎有一半的妊娠过程会以流产而告终，其中有80%在可以通过标准的临床检测手段监测到怀孕之前就已经流产。“在这些流产中有许多与减数分裂异常和受精过程中出现的染色体异常有关，但其中一些流产可能是由于胚胎发育过程中出现了癌症突变，从而影响了其发育。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  身体的警察如果细胞的内在机制和邻里机制都未能成功阻止细胞作弊，我们的身体还有一道防线：免疫系统。免疫系统会在人体的所有区域设置关卡，通过巡视异常的基因表达状态来间接监视细胞的不当行为，包括过度分裂增殖、过度消耗资源和不合适的细胞的存在。通过检测肿瘤抗原（癌细胞基因表达所产生的蛋白质），免疫细胞可以“发现”细胞的异常行为。细胞在细胞周期被破坏、与相细胞的黏附被破坏以及细胞应激反应期间，都会产生这样的肿瘤抗原蛋白。免疫系统采集所有组织和器官系统中的细胞行为信息，寻找可能出问题的迹象（例如这些肿瘤抗原的存在），并将免疫细胞动员到任何可能出现问题的位置。免疫细胞的使命是搜寻给多细胞生物体造成破坏的任何事情，并将其底消除，癌细胞也不例外。如果免疫系统能够找到并识别癌细胞，它就可以将其消除，有助于保护机体免受癌症的威胁。在理想情况下，这三种癌症抑制系统一一细胞内在机制、邻里层次的监控机制和系统性的免疫机制一一会共同发挥作用，来监测和控制可能的癌细胞。这些用于监测和抑制细胞作弊的机制通常运行良好，但并非万无一失。组成这些机制的基因在癌症进展的过程中本身就会遭到破坏。而且，即使在没有类似癌症生长的迹象的“正常”组织当中，许多抑癌基因也发生了突变。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  在后面讨论生命演化树当中不同物种的癌症时，我会再讨论到TP53。TP53等抑癌基因的差异在物种间的癌症易感性差异中起了重要作用。例如，大象的基因组里有多个TP53拷贝，这可能是大象不容易得癌症的原因之一。不幸的是，细胞内诸如TP53之类的癌症检测系统也会失效一这会发生在从大象到小鼠再到类的所有生物之中，导致DNA受损的细胞继续生存并增殖下去。如果发生这种情况的话，我们的身体就需要退守到下一道防线：邻里监控。邻里监控就像邻里之间会互相留意所住街区的情况一样，细胞也会注意监视其邻居细胞的动态。这样的监视有助于保护邻居细胞不受隐藏在它们当中敌人的威胁，并确保它们的邻居细胞在多细胞生物体内正常行事。这些邻里细胞层次上的机制使得细胞能够检测其邻居细胞的基因表达情况，以此判断当中是否出了问题，包括细胞作弊。正常来讲，体内细胞对从邻居细胞那里收到的信号非常敏感。纪念斯隆・凯特琳癌症中心主席克雷格・汤普森（ Craig Thompson）在谈到这种极端敏感性时说，就好像体内的每个细胞每天早晨醒来的时候，都在考虑自杀一样，而且它们必须与邻居细胞交谈才会打消自杀的念头。实际上，这就是细胞邻里之间发生的事情我们体内的细胞不断向彼此发送维持生存的信号，而如果有个邻居细胞有任何“不赞成”的迹象，细胞就可能自杀。如果某个细胞“注意到”其邻居细胞正在迅速分裂增殖，它就会停止向这个邻居细胞发送生存信号，甚至还可能会向这个行为异常的细胞发送凋亡信号，从而促使其自我毁灭。这种邻里层次的系统有助于保护整个身体免受潜在的癌细胞的侵害。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  抑癌基因TP53是信息处理基因网络的核心节点，它负责处理“决定”一个细胞是否对生物个体的生存构成成胁的信息。tP53本质上充当着每个细胞的作弊监测器。通过产生p53蛋白，它能够收集关于细胞功能的许多不同方的信息，这些信息可能提示细胞存在欺骗行为（包括代谢异常、基因组不稳定以及异常的细胞迁移）。作为对这些信息的响应，TP53可以终止细胞周期、启动DNA修复，必要时甚至会诱导细胞周亡（细胞自杀）。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  4。做好你的本职エ作。多细胞合作的基础之一是分エ。人体有数百种细胞类型，每种细胞负责的工作也有所不同：肝细胞负责给血液排毒，心脏细胞负责泵血，神经元负责电信的传输。细胞有时会停止工作或者工作失误。此时，这些细胞就会成胁到多细胞生物体，因为它们会在错误的时间表达错误的基因，破坏多细胞生物体赖以生存的范围更大的调节系统。5。保护体内环境。我们的身体本身就构成了一个世界。我们的细胞创造了一个组织结构，它们自己就生活在其中。这个结构拥有收集和清除体内代谢废物的系统，不然废物就会在体内堆积。我们体内的细胞在我们的发育过程中创建了这些内部世界，然后在我们的整个生命过程中负责维护它们、保持组织结构、清除废物垃圾。而组织结构有助于将各个细胞维持在它们应处的位置上（防止它们入侵邻近组织），并使它们保持正确的基因表达状态，从而使细胞制造正确的蛋白质，完成正确的工作。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  1。分裂不能失去控制。为了形成具有凝聚力和功能性的多胞生物体，细胞必须控制自身的增殖和分裂。如果不细胞的增殖，多细胞生物的结构和功能就会受到损害，多细胞生物将无限期地长大下去。2。如果你威胁到了整个多细胞生物体的生存，你就需要自我）毁灭。某些细胞会威胁到多细胞生物体的生存能力，分裂失控的突变细胞就是一个例子。其他细胞，例如在子内的发育期间在我们的手指和脚趾之间形成网的细胞也是如此。以细胞凋亡的形式而完成的自我毁灭程序令这些细胞，得以安静地清除掉自己。3。共享并运输资源。在跨度超过几毫米的多细胞生物中，氧气和其他营养物质无法单靠自由扩散到达位于生物体内部的细胞处了，这需要某种资源主动运输机制。2例如，我们的消化系统和循环系统就是复杂的资源运输系统，它们保个证我们体内的细胞都能够获取生存所需的营养，以完成我们的多细胞生物体生存所需的所有工作。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  多细胞生物体内的细胞通过复杂的信号系统和基因网络来调控并协调各自的行为，从而使其整体免受伤害。因为体内的所有细胞都有（大部分）相同的DNA，所以它们调节并协调细胞行为的系统也是相同的。我们可以把这些系统看作多细胞生物生活的剧本，剧本里并没有规定每个细胞在每时每刻要做的事情，但是它相当于一本手册，引导细胞应对各种各样的情况。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  多细胞性的最初出现为以后庞大而复杂的多细胞生命（如人类）的最终演化敞开了大门。由于一个庞大的细胞克隆社会的所有成员都在为了使多细胞生物健康生存（并成功繁殖）这一共同目标而努力，生物可以实现细胞之间的大规模分工，能在前所未有的尺度上移动，并且演化出复杂的神经系统来迅速处理和响应信息，一如你现在阅读本书的活动。虽然多细胞性拥有这些好处，但它同时也存在一些问题，而且是大问题。细胞组成的社会规模越大，它越容易被潜在的掠夺者（具体地说，是指能够通过欺骗而受益的细胞）町上。经典的作弊方式一直是困扰着合作系统的难题，不过有几种方法可以解决这个问题。其中一个就是遗传相关性。如果一个个体与其一个亲戚都拥有合作基因（例如，负责生产某个公共产品的基因，那么它的亲戚所携带的这些基因将从合作中获得益处，从而使这些合作基因在下一代的数量中扩增。多细胞生物体通过遗传相关性来部分解决细胞作弊的问题。大致来讲，我们多细胞生物体的所有细胞从遗传上来讲是相同的，都来自同一个受精卵细胞，细胞合作基因和控制细胞作弊的基因因此得以持续存在。
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  不过，让我们来考虑一下原始汤中细胞随机相互作用之外的另一种情形：如果生产者团结一致，不与搭便车者打交道，结局将会如何？每当生产者生产出某种东西，其收益都跑到其他生产者那里去，生产者不再为搭便车者白白做嫁衣裳，而是只为其同类带来益处。这会使得让细胞有能力参与生产的基因在细胞群体中得到增加。合分与此类似，如果同一祖先的所有细胞基因构成都与祖先相同（被称为遗传克隆），负责细胞与细胞之间协作的基因就可以通过被称为亲缘选择的过程得到扩散传播。多细胞生物体之所以能够演化出极高水平的细胞合作，原因之一即是细胞遗传近似属于遗传克隆的情况。我们在下一节中也会讲到，遗传相关性虽然并非解决所有问题的方案，但它确实有助于创造一些条件，使细胞合作的演化成为可能。细胞群内部细胞之间所具有的高度相关性也使得该群落有可能演化出某种机制，来出并应对其中搭便车的细胞。细胞群落的遗传相关性使之更有可能演化出细胞合作，从而为多细胞生物的演化奠定了基础。但是，一开始是什么让多细胞合作成为一个好策略的呢？细胞为什么会放弃其作为单独个体的繁殖能力，使其细胞水平的演化适应性服从于整个细胞集体的适应能力？
• 闻夕felicity

  2021-06-17
  如果行骗者获得的收益高于合作者，那么自然选择是如何演化出合作的呢？要理解癌症是多细胞合作中的骗子这一概念背后的演化原因，我们必须审视一个更广义的问题：合作是如何在演化中出现并保持总体稳定的？合作理论学家给这个问题提出了许多解决方案：从互惠到惩罚，从风险分担到仅与亲属开展合作，并通过数百种计算机模型研究分析了各种可能的解释。尽管维持稳定合作的解决方案和策略各不相同，但它们主要分为两大类：基于彼此之间反复打交道的个体，以及基于遗传相关性。个体之间的反复互动有利于合作的形成，因为这使得他们都有机会获得以往合作过程所带来的好处，或者经历欺骗所带来的负面影响。反复的互动改变了合作和欺骗的收益比，通常使得合作成为整体上来讲更有利的选择。当个人可以离开不合作的伙伴和团体，或者能够选择任何形式的合作，合作策略的益处就会增加。作为策略来说，合作要好过欺骗，因为合作者所组成的团体更加稳定和持久，每个合作者都能从合作当中获益。”合作细胞的反复相互作用可能在多细胞生命演化的早期阶段发挥了作用。但是传统上，学者们认为遗传相关性是向多细胞生物体过渡的过程中细胞合作演化的主要原因。遗传相关性能够帮助我们解决欺骗的问题，它使得促进合作的基因重新获得收益，从而合作得以继下去。想象有一锅由单细胞（它们不属于多细胞生物的任一部分）组成的细胞。这些细胞中有的是“生产者”，它们会产生某种物质（例如帮助细胞代谢的酶）来增强其周围其他所有细胞的适应性。其他细胞属于“搭便车者”（在英语中被称为 freerider I或 freeloader，合作理论学家通常用这个词来描述那些对公共事务没有任何贡献的个体）它们不会提供任何东西，只是单纯从生产者那里受益。如果种群中个体之间的相互作用随机发生，那么搭便车者将会获得更多资源，同时避免了生产这种酶所需要的付出。它们将获得更多的繁殖机会（因为它们占有更多的资源），并统治整个种群...
• 闻夕felicity

  2021-06-11
  人们常常把癌症比喻成一场战争一一病人在其中“战斗”“拼杀”，最终“胜利”或“失败”。战争的隐喻铿锵有力，极富感染力，有利于我们调动一切力量来支持癌症研究，用一个共同的目标把人们紧紧地团结起来。但这样的比喻也可能会误导人，因为癌症本质上是我们身体的一部分，我们无法将其彻底清除。如果我们将癌症视为要根除的人，那么对癌症采取激进的治疗方法似乎是个好主意。但是，我们不看清癌症的本质一癌细胞各不相同，而且会随着我们采取的各种癌症治疗手段不断演化，我们就可能会对比较温和的治疗手段所产生的效果认识不足，甚或完全否定。池車战争的隐喻鼓励我们用激进的眼光来看待癌症，还可能会导致其他后果。我们用大剂量药物治疗癌症时，会给具有抗药性的细胞带来演化上的优势，从而降低长期治疗和控制的效果。对于癌晚期的患者，采用最高剂量的疗法通常并非理想策略。用激进的态度对待癌症也可能对癌症预防产生负面影响。当人们看到关于癌症的战争隐喻时，会更少去采取某些能够预防癌症的措施比如戒烟。此外，与治疗有关的激进的词语也会给患者及其家属带来更多的心理压力和负担。）典部由癌症并不是通常意义上我们所说的敌人。癌症并非一支行动有序、整齐划一的军队，团结一致，欲置我们于死地而后快。相反，它只是一群无组织无纪律、各不相同的细胞，面对治疗会做出各种各样的反应。与癌症的战斗，是与一个不可避免的过程演化一的战斗。我们可以使这个过程放慢脚步，或者改变其行进的方向，但我们不能让它停止。大人症是演化的实体象征，是我们体内的演化。我们之所以会患上癌症，正是因为我们是由一群在我们一生当中不断演化的细胞组成。我们这个星球上只要有多细胞生物的存在，癌症就不会消失。我们越早认识并接受这一点，就能越早利用我们的知识来有效地控制它。我们无法贏得与演化过程的战争，我们无法贏得与我们体内生态变化过程的战争，我们也无法赢得与在多细胞合作的过程中搭顺...
• 闻夕felicity

  2021-06-11
  演化论从两个层面解释了癌症。首先，它告诉我们人体细胞当中发生的演化（通常被称为体细胞演化）如何导致了癌症的发生。癌症将演化直接呈现在我们眼前：我们体内的细胞正处在不断的演化中，它们适应环境的能力各不相同，有些细胞增殖速度更快，存活时间更长，因此这些细胞会在下一代中占比更多，最终主导整个细胞群落。这是自然选择下的演化，同样的过程也推动着自然界中的生物演化。実的面主的此外，演化论也有助于解释为什么癌症在地球上的生命历程当中会一直存在。生物已经经历了数百万年的演化来阻止癌症的发生，也就是让体细胞的演化保持受控状态，我们也因此能够有足够长的寿命，取得演化上的成功。这些癌症抑制系统让多细胞生命的出现成为可能一一如果没有它们，多细胞生物永远也无法克服内部细胞作弊和叛变所带来的挑战。然而，这些癌症抑制系统并非十全十美，从演化上来讲，把将来有可能癌变的细胞百分百地控制住是不可能的。我们之所以不能完全抑制癌症发生，有多个原因，每个原因都有其独特之处。例如，其中一个原因是生物要在抑制癌症与其他影响生物适应性的特性（例如生育能力）之间权衡利弊。有些情况下，生物的低患癌风险与低生育能力之间存在相关性，从而给抑制癌症的生物造成了一种演化上的困境。此外，我们过去和现在所处的生存环境不尽相同：诸如香烟之类会诱导基因变异的物质，以及体力活动减少等生活方式的改变，让我们更易身患癌症。另外还有一个更加奇特的原因：在我们生长的过程中，我们遗传自父亲的基因与母亲的基因之间发生着一场战争，遗传自父亲的某些基因，其功能在表观遗传上被设定为促进细胞生长和增殖，从而增加了我们患癌的风险。细胞通过体细胞演化在体内不断变化，而身体却无法演化出完全抑制体细胞演化的能力，两种不同尺度上的演化的角逐，正是癌症存在的缘由。
• 闻夕felicity

  2021-06-11
  尽管我们感自己像是一个个不可分割的个体，但从根本上讲我们并非如此。演化把我们塑造成多细胞生物，令我们具有不可思议的功能，但我们无法改变我们由一大群细胞组成的事实。也正因为我们由一大群细胞组成，演化过程会在我们体内自然发生，细胞能够像自然界中的生物一样演化。这对思考我们自身来说是一个非同寻常的视角。在传统观念中，我们是单一的整体是相对静态的“自我”。但其实，不仅我们的身体由数万亿单个细胞组成，而且这数万亿细胞组成的群落一直处在不断变化之中。我们不是一个不可分割的实体，而是由许多实体组成。随着我们年龄的增长，组成我们的细胞群体不断变化，通常朝着让我们更容易得癌症的方向发展。
• 闻夕felicity

  2021-06-11
  我还了解到，破坏植物生长方式的变异并非仙人掌所独有一一从蒲公英到松树，它们在许多植物身上都会发生。有一个术语专门用来描述植物中这些被打乱的生长模式，叫缀化（ fasciation）。级化植物通常比它们非缀化的近亲更娇弱，它们有时不能正常开花，因此也就更难再生与繁殖一一但是，园丁和植物学家常会悉心照料缀化植物，帮助其繁殖。而在精心照料下，风头仙人掌及其他缀化植物能够带着这些类似癌的形态结构存活达数十年之久。
• 闻夕felicity

  2021-06-11
  要认清什么是癌症，以及它是如何演化的，我们可以将目光转向自然界。凤头仙人掌就是一个最美的例子。由于损伤或感染，仙人掌顶端的细胞有时会发生变异。这些变异会破坏植物生长过程中控制细胞增殖的正常程序，从而经常导致仙人掌形成某些异乎寻常的构造：看起来像头戴王冠的沙漠仙人掌，外观像大脑的盆栽仙人掌，以及具有多角形几何结构、让人联想到现代艺术的花园仙人掌（图前言1）风头仙人掌因其美丽而独特的变异构造受到专业植物学家以及爱在自家后院摆弄仙人掌的爱好者们的追捧。图前言。1由于正常的生长模式遭到破坏，仙人掌会长得奇形怪状，从而造就了许多美丽而独特的生长模式，与动物的癌症相似。植物身上这些类似于癌症的现象被称为缀化，可能对其适应环境的能力产生负面影响，包括开花变少，或者更易受伤、患病。不过，如果照料得当，这些植物也能够带着这些类似癌症的形式存活数十年。
• 闻夕felicity

  2021-06-11
  要想有效控制癌症，我们必须了解其背后在演化上和生态上的动力。而且，我们还必须改变我们思考癌症的方式，不再把癌症当成一个我们需要暂时面对且能够从容应对的挑战，而是将其视为我们人类作为多细胞生物而拥有的一个组成部分。在多细胞生命从演化中产生之前，癌症是不存在的，因为那时并没有能够容纳癌细胞增殖并最终侵入的生命有机体，然而多细胞生命一且出现，癌症就应运而生。而作为多种细胞之间相互合作的多细胞生物的典范，我们人类终将无法摆脱与癌症不可分割的命运。
• 闻夕felicity

  2021-06-11
  大约20亿年前，多细胞生物出现，生命随即也开始了与癌症的苦苦纠缠。我们想到地球生命的时候，通常浮现在脑海中的就是动物和植物这样的多细胞生物，其组成包含不止一个细胞。从根本上来讲，多细胞生物的细胞通过它们之间的分工、合作和协调，来完成其生存所需的所有功能。而另一方面，单细胞生命形式（如细菌、酵母和原生生物）则只由一个细胞组成，该细胞独立完成使其自身存活的所有工作。在多细胞生物在演化长河中赢得一席之地之前的数十亿年里，我们这个星球一直都由单细胞生物主宰着。在单细胞生物占据统治地位的20亿年里，世界上是没有癌症的，然而随着多细胞生物的到来，我们的世界也迎来了位新成员：癌症。