Evoliucinė medicina II: pirmuoniai žinduoliai (Canis cancer, Helacyton gartleri ir kt.) ir hierarchinės evoliucijos vėžio priežastys

[Andrej S]

   Vėžys yra unikalus, su daugialąsčių organizmų egzistavimu susijęs reiškinys. Vėžys išsivysto organizmuose, nevaldomai besidauginant ląstelėms ir tokiu būdu pažeidžiant viršląstelinės struktūros (organizmo) darnų funkcionavimą. Egzistuoja daugybė vėžio rūšių. Vėžio priežasčių didelę įvairovę geriausiai apibūdina frazė, ištarta Levo Tolstojaus "Annoje Kareninoje": "Visos laimingos šeimos vienodos, tačiau kiekviena nelaiminga šeima, nelaiminga savaip", tiktai reikia pakeisti laimingas šeimas "sveikomis" o nelaimingas šeimas "vėžinėmis" ląstelėmis.
   Mokslininkai stengiasi nustatyti visas įmanomas vėžių priežastys ir vėliau jas paaiškinti medikams, kad jie galėtu jas gydyti. Tai yra konkrečių atskirų vėžio atvejų priežasčių paieška, arba kaip anglai sako "search for proximate causes". Vėžį galį nulemti mutagenų vartojimas, jonizuojančių spinduliuotės poveikis arba virusinės infekcijos. Atrodytu, kas tarp jų yra bendro, išskyrus vėžio priežastyse ir jo formose matomą didelę įvairovę?
   Kaip parodė koncepciniai tyrinai, egzistuoja paprastos ir neišvengiamos, - evoliucinės arba fundamentinės vėžio priežastys (anglai tai pavadintu "ultimate causes"). Esmė yra tame, kad mes esame hierarchinės sandaros organizmai ir dalys sudarančios mus (daugialąsčius organizmus), tenkina evoliucijos vieneto reikalavimus daugiau nei viename hierarchijos lygmenyje. Daugialąsčiuose egzistuoja kaip minimum du tokie lygmenys - atskiros ląstelės ir iš jų sudaryti organizmai. Kokie yra evoliucijos vieneto reikalavimai? Ogi jie yra paprasti ir jeigu šių evoliucijos vienetų populiacija, tenkina šiuos reikalavimus, joje neišvengiamai vyks evoliucija. Harvardo evoliucinis genetikas Ričardas Levontinas išskyrė, 1970 metais, šiuos būtinus reikalavimus evoliucijos vienetui: "1 Kintamumas (tarp populiacijos individų turi egzistuoti skirtumai); 2 paveldimumas (kintamumas turi būti paveldimas; palikuonis turi būti panašesni į savo tėvus labiau nei į populiacijos vidurkines požymių reikšmes); 3 diferencijuota reprodukcija (kai kurie variantai turi sukurti daugiau palikuonių nei kiti)." Visus šiuos reikalavimus tenkina mūsų organizmą sudarančios somatinės ląstelės, kurios dažniausiai priimama, kad nedalyvauja evoliucijoje, nes neperduoda genetinės medžiagos tarp aukštesnio hierarchinio lygio replikatoriaus - organizmo kartų. Tačiau, kaip parodė genetiniai tyrimai, somatinėms ląstelėms dalijantis, jose įvyksta mutacijos, kurios perduodamas į kitas somatinių ląstelių kartas. O skirtumai, atsiradę su mutacijomis, gali nulemti skirtingų ląstelių linijų gyvenančių organizmo viduje išgyvenamumą. Organizmui, kaip tokiam, naudingiausia laikyti žemesnio lygio replikatorių kintamumą kuo mažesnį, nes kooperacija be kurios daugialąstis organizmas negalėtu egzistuoti, yra ganėtinai nestabili evoliucinė strategija. Todėl, daugialąsčiuose organizmuose egzistuoja genetinių pakitimų įvairūs reparacijos mechanizmai bei "neteisingai" besielgiančių ląstelių naikinimo mechanizmai. Tačiau, kai kada atskiroms ląstelėms, pavyksta apeiti šiuos mechanizmus, arba evoliuciniai terminais šnekant, prisitaikyti prie natūraliosios atrankos organizmo viduje režimo ir padidinti savo populiacijos dydį (ką ir "stengiasi" padaryti kiekvienas evoliucijos vienetas savo ekologinėje aplinkoje). Bėda yra tame, kad atskirų ląstelių ir viso organizmo nauda apibrėžiama skirtingai ir vieno hierarchinio lygmens atstovų laimėjimas evoliucinėje kovoje, dažnai nulemia aukštesnio hierarchinio lygmens žūtį. S. J. Gould'as vėžinių ląstelių įsigalėjimą, hierarchinės evoliucijos kontekste, pavadino ląstelių "Pyro pergale" prieš organizmą. Taigi, jei natūraliąją atranka tarp organizmų mokslininkai vadina mikroevoliucija, evoliucijos procesą rūšių ir aukštesniame lygyje - makroevoliucija, tai žemesniame nei organizmas lygyje, galime pavadinti submikroevoliucija [Organizmų populiacijų ir somatinės vėžio evoliucijos palyginimus, galite pamatyti lentelėje iš straipsnio (Crespi and Summers, 2005) - Organizmu _ir_ veziniu _lasteliu _evoliucija.jpg]. Kai kuriuos su vėžio submikroevoliucine dinamika susijusius atradimus aptarsiu apžvalgoje šiek tiek žemiau. Teodosijaus Dobžanskio frazė apie tai, kad niekas biologijoje nuturi reikšmės, išskyrus tai kas yra evoliucijos šviesoje, šiuo metu taikoma ir medicinoje, kuri taip ilgai buvo nesintetinis mokslas, dėl grynai vien tik praktinių sprendimų paieškos (galima sakyti "inžinerinio" o ne mokslinio priėjimo, ieškant atsakymų konkretiems uždaviniams o ne plačių stebėjimų apibendrinimų).

Evoliucinė vėžio ekologija.

   Somatinių ląstelių evoliucija organizmo viduje yra analogiška nelytiškai besidauginančių organizmų evoliucijai, nes somatinės ląstelės dauginasi mitozės būdu, taigi be genetinės medžiagos apsikeitimo tarp skirtingų filogenetinių linijų. Visus genetiškai abnormalius auglius, medikai vadina neoplazma (sen. gr. "nauja atauga"). Neoplazma dažniausiai būna didelė ir genetiškai bei epigenetiškai heterogeniška ląstelių masė (Merlo et al., 2006). Neoplazmą sudaro skirtingų klonų (tos pačios prigimties ir vienoda genetinę sandarą turinčių ląstelių) populiacijos. Kai kurių klonų linijos turi naudingus genetinius pakitimus, kurie leidžia jiems efektyviau konkuruoti dėl resursų ir išvengti imuninių ląstelių plėšros organizmo viduje. Jeigu neoplazmą sudarančioms ląstelėms pavyksta užimti daugumą resursų, tai gali privesti prie organizmų ir pačios neoplazmos mirties. Vėžinių ląstelių evoliucinėje dinamikoje pastebimi visi ir organizminei evoliucijai būdingi reiškiniai. Dėl to, kad somatinės ląstelės turi skirtingus fenotipinius efektus, neoplazmoje vyksta skirtingų kloninių linijų kiekio ir įvairovės svyravimai, kurie yra nulemiami natūraliosios vidujorganizminės atrankos bei genų dreifo.
      Viename iš apžvelgiamų straipsnių yra parodyta puiki schema, kuri iliustruoja evoliucines vėžio priežastis (Breivik J. 2005) - Evoliucines _vezio_priezastis.jpg. Vienaląsčiai organizmai negali turėti vėžio, nes tai yra pagal apibrėžimą daugialąsčių organizmų reiškinys (pav A). Kiekviena vienaląsčių organizmų populiacija evoliucionuoja palikuonių skaičiaus padidinimo kryptimi. Augalai daugeliu atveju išvengia auglių, nes jų somatinė ir mejotinė evoliucijos yra lygiagrečios, todėl tai sumažina konfliktą tarp evoliucijos lygmenų (pav. B). Meristeminės ląstelės ūglių viršūnėse duoda pradžia kaip pačio augalo somatiniams audiniams taip ir lytinėms ląstelėms. Tuo tarpu gyvūnų atveju, konfliktas tarp evoliucijos lygių yra pats didžiausias (pav. C). Lytinės ir somatinės ląstelės pas gyvūnus diverguoja vos po kelių dienų po organizmo prasidėjimo. Somatinės ląstelės absoliučioje daugumoje atvejų yra aklagatviai ir tokiu būdu tiesiogiai neperduoda savo genetinę medžiagą ateinančioms kartoms. O lytinių ląstelių genai atrenkami somatinių ląstelių stabilumo palaikymui iki organizmo reprodukcijos.
   Kaip rašo Merlo ir jo koautoriai, "Nature Reviews: Cancer" žurnale (Merlo et al., 2006), pirmą kartą vėžį kaip evoliucinį reiškinį pasiūlė tirti dar 1976 metais, P. Nowell'is savo straipsnyje "The clonal evolution of tumor cell populations" "Science" žurnale. Tačiau iki šiol ši mokslo sritis susilaukė dar nedidelio dėmesio. O klausimai yra centriniai vėžio veikimo ir ligos progresijos supratimui. Kokie yra neoplazmos ląstelių evoliucijos greičiai (įskaičiuojant kaip genetinius taip ir epigenetinius efektus)? Kaip kloninės ląstelės išsiplėtoja po organizmą ir kokie yra evoliuciniai šio išsiplėtojimo mechanizmai? Koks yra vėžio medicininių terapijų natūraliosios atrankos efektai neoplazmos klonų linijoms? Na ir dar daug kitų klausimų, kurių atsakymų žinojimas geriau leistu suprasti vėžio prigimtį.
    Kaip gerai pastebėjo apžvelgiamo straipsnio autoriai - vėžys yra hierarchinio evoliucijos proceso viena iš išdavų. Dažnai skirtingi evoliucijos lygiai konfliktuoja tarpusavyje, todėl daugialąsčiai organizmai sukūrė daug mechanizmų, stabdančių evoliucijos galimybę žemesniame hierarchijos lygmenyje bet tuo pačiu, kai kurios daugialąsčių organizmų funkcionavimo būtinybės, paliko kai kurias pažeidžiamas genomo vietas. Tarp somatinių ląstelių vidujorganiminę evoliuciją stabdančių mechanizmų, galima paminėti mechanizmus mažinančius natūraliosios atrankos stiprumą (konkurencijos tarp ląstelių galimybę) mechanizmai, kaip pvz. ląstelių linijų diferenciacija į atskirus audinius; kitas mechanizmas yra ląstelių senėjimas, užduodantys apribojimus ląstelių pasidalijimo kartų skaičiui. Iš kitos pusės, organizmas tam, kad galėtu efektyviai funkcionuoti, privalo pastoviai generuoti tam tikro tipo ląsteles (pvz. kraują arba epitelius sudarančias). O jau ši būtinybė didina neoplazmų atsiradimo tikimybę, nes kuo didesnis replikacijų skaičius, tuo didesnė tikimybė, kad atsiras mutacijos padidinančios atskirų ląstelių prisitaikymą organizmo viduje.
    Manoma, svarbus vėžio (arba bendrai neoplazmų) atsiradimo evoliucinis faktorius yra genų dreifas, kuris kaip žinia, vyksta visose baigtinio dydžio atsitiktinį samplingą patiriančiose populiacijose. Svarbiausias veiksnys, kuris gali nulemti neutralių arba vėžiui palankių mutacijų įsigalėjimą, genų dreifo metu yra efektyvus besidauginančių ląstelių populiacijų dydis Ne (vykstant Morano procesui, kai ląstelių atsiradimas ir mirtis yra asinchroniški, su vidutiniškai pastoviu kartos ilgiu, laikas iki duoto alelio fiksacijos (kai jo kiekis populiacijoje tampa 100 %) dreifo metu yra lygus (Ne)*(Ne-1) ląstelių pasidalijimų ciklų). Pvz. žarnyno epitelio ląsteles gaminančių kamieninių ląstelių yra labai nedaug, todėl tai padidina genų dreifo reikšmę jų somatinėje evoliucijoje. Kai kurių klonų linijų įsigalėjimui gali padėti ir kamieninių ląstelių "masiniai išmirimai" (autoriai pateikia krūtų epitelio kamieninių ląstelių išmirimus mėnesinių metu pas moterys) kurių pasekmė gali būti butelio kaklelio efektas, kai kelios atsitiktinė ląstelės duoda pradžią didesnei populiacijai ir nulemia visų jų genetinę sandarą.
   Tačiau, pagrindinis mechanizmas neoplazminėje evoliucijoje yra natūralioji ir (gydant vėžį) dirbtinė klonų atranka. Priklausomai nuo atrankos režimo pobūdžio, gali išsivystyti skirtingos vėžinių ląstelių linijos, pagal jų invazivumo pobūdį. Kaip rašo autoriai, jeigu chemoterapijos metu paveikiamos greitai besidauginančios ląstelės, tuomet, tokiu būdu, galima nukreipti vėžinių ląstelių evoliuciją neinvazivumo linkme. Ir iš tiesu, pas kai kuriuos tokiu būdu gydytus pacientus, aptinkamos neoplazminės ląstelės pastoviais ir nedideliais kiekiais metų metus. Čia tarsi išeitu, toks evoliucinis vėžio "prisijaukinimo" būdas. Natūraliosios atrankos ir ekologijos teorijos gali padės suprasti, kodėl neoplazmoje metų metus gali koegzistuoti didelė skirtingų klonų įvairovė: 1 Klonų skirtumai yra evoliuciškai neutralūs; 2 vyksta nuo populiacijų tankio priklausanti atranka, kai padidėjus vieno klono ląstelių kiekiui, jų mirtingumas tampa neproporcingai didesnis (lietuviškai šis natūraliosios atrankos režimas R. Rakausko įvardijamas kaip "įvairinančioji atranka"); 3 Klonai gali prisitaikyti prie skirtingų nišų arba mikroaplinkų ir tokiu būdu sumažinti tiesioginę konkurenciją; 4 aukštas atrankos vektoriaus krypties svyravimas, kuris neleidžia kažkuriai klonų linijai įsitvirtinti populiacijoje; 5 Klonai gali būti fiziškai atskirti ir dėl to neįsiveržia į vienas kito teritoriją; 6 bendra populiacija gali būti didėjimo būsenoje, tokiu būdu sumažinant konkurenciją dėl erdvės [Neoplazmos klonų diversifikacijos mechanizmai (Merlo et al., 2006) - Vezio_diversifikacija.jpg].
   Dauguma ekologinių sąveikų matomu organizmų lygyje, aptinkami ir vėžinių ląstelių evoliucinėje dinamikoje. Pastebėta, kad vėžinės ląstelės gali visų pirma konkuruoti tarpusavyje, užimant gyvybinę erdvę. Vieni klonai pvz. gali stimuliuoti imuninės sistemos atsaką, kuri eliminuos kloną - konkurentą. Kitas sąveikų tipas aptinkamas somatinių ląstelių evoliucijoje yra plėšra. Dauguma vėžinių ląstelių stengiasi išvengti imuninių ląstelių plėšros. Dažniausiai imuninės sistemos veikla (plėšra) yra neefektyvi, nebent neoplazmą sudaryta iš genetiškai mažai heterogeniškų klonų linijų. Kai kada, vėžinės ląstelės evoliuciškai atranda adaptacijas, kurių dėka taip pakeičia aplinkui savę aplinką, kad imuninės ląstelės negali funkcionuoti, pvz. sukuria hipoksinę (mažos deguonies koncentracijos) zoną (Crespi and Summers, 2005). Mutualizmas ir komensalizmas yra kol kas retai pastebima, bet veikiausiai vis dėl to svarbi strategija neoplazmą sudarančių ląstelių evoliucijoje. T.y. vėžys atsiradęs po to kai perėjo į individualistinį egzistavimo būdą, nepriklausomai nuo daugialąsčio organizmo tikslų ir ontogenezės programos, gali antrinių būdu atrasti kooperaciją, kovoje dėl išlikimo (Merlo et al., 2006) .
   Trečia pagrindinė tema somatinių ląstelių evoliucijoje ir vėžio atsiradime yra kintamumas arba mutacijų buvimas. Kintamumas - yra evoliucijos degalai. Be jo evoliucija negalėtu veikti. Somatinės mutacijos yra fundamentinė prielaida somatinei evoliucijai. Galima paminėti dar daugiau, kad dažnai vėžinės somatinių ląstelių klonų linijos pasižymi "genominiu nestabilumu", kuris pažeria neproporcingai didesnį kintamumą, dėl reguliacinius genus turinčių chromosomų netekimo. Šis reiškinys priimamas kaip paradoksas, nes natūralioji atranka, pagal apskaičiavimus, neturėtu palaikyti evoliucijos link didesnio genomo nestabilumo, nes tose evoliucionuojančiose linijose būtu kur kas daugiau netekčių dėl žalingų mutacijų. Taip pat, esant dideliam mutacijų intensyvumui, sumažėja požymių paveldimumas, nes į kitą kartą su didelę tikimybe pereitu ne tie požymiai kurie buvo atrinkti o jau modifikuoti. Kai kurių mokslininkų nuomone, mutagenetinėse aplinkose, natūralioji atranka veikia ne tik mutavimo dažnio sumažinimo link, bet ir mutacijų reparacijos trukmės mažinimo link, tam kad ląstelės spėtu pasidauginti. Vieno teorinio straipsnio autoriai pavadino tai "nesustok taisymui karo zonoje" strategija (Breivik J. 2005). Klaidos nebetaisomos, tuomet kai klaidų (mutacijų) atsiradimo tikimybė pasidaro per didelė ir reparacija tampa energetiškai neefektyvi [paveikslėlyje galima pamatyti lenktyninių automobilių analogija su somatine evoliucija mutagenetinėje aplinkoje - Reparacijos _kaina.jpg]. Taigi, padidėjęs vėžinių ląstelių genominis nestabilumas, gali būti nulemtas šalutinių natūraliosios atrankos priežasčių (Crespi and Summers, 2005).

Aukštesnių hierarchinių evoliucijos lygmenų kovariacija su karcinogeneze.

   Kaip rodo evoliuciniai tyrimai, požymiai, kurie nulemia padidėjusią vėžio susirgimo riziką, dažnai atrenkami organizmų lygio atrankos procesų metu (a la "normalios" evoliucijos metu), dėl pleiotropinių efektų (t.y. nepaisant to, kad jie didina vėžinių ląstelių atsiradimo tikimybę, sumoje jie turi teigiamą poveikį organizmo išgyvenimui). Pvz. pas protingųjų žmonių (Homo sapiens) vaikus, vėžys yra ganėtinai retas (dėl didelio neigiamo efekto dauginimuisi), ir dažniausiai aptinkamas smegenų arba kauliniame audinyje. T.y. tuose audiniuose, kurie patyrė didžiausią evoliucinį persitvarkymą žmonių evoliucijoje. Manoma, kad ontogenetinių programų pasikeitimai buvo nesuderinti su priešvėžinėmis evoliucinėmis strategijomis ir šios adaptacijos dar nespėjo išsivystyti. Kiti gi genai skatinantis somatinę evoliuciją, atsirado lyčių konflikto, arba vidujgenominių konfliktų išdavoje. Pvz. greitą spermatogenezę skatinantys genai taip pat teigiamai veikia vėžio proliferaciją.
   Mokslininkai netgi mano (Crespi and Summers, 2005), kad kai kurios žinduolių makroevoliucijos savybės gali būti susijusios su suvaržymais susijusiais su vėžio atsiradimu. Nustatyta, kad pvz. kaklo slankstelių skaičiaus pakitimai stipriai kovarijuoja su pediatrinio (vaikų) vėžio atvejais ir veikiausiai tai yra viena iš priežasčių, to, kad žinduoliai beveik visados turi tiktai 7 kaklo slankstelius. Taip pat, stipriai kovarijuoja šonkaulių skaičius su vėžinių susirgimų atvejais kaip pas žmones taip ir pelėse. Todėl, kaip matoma, vėžio rizika stipriai riboja vystymosi sistemų ir inovacijų evoliuciją.

Ištrūkimas iš "somatinių pančių" - kai vėžys virsta naujomis vienaląsčių žinduolių (kvazi)rūšimis.

   Dauguma "sėkmingų" vėžio atvejų pasibaigia organizmo ir pačios neoplazmos mirtimi. Todėl, vėžys daugumoje matomas, kaip ir minėta, evoliucijos aklagatvis ir vedantis į nieką. Tačiau, kaip dažnai atsitinka, ir šioje biologijos reiškinių srityje žinomos išimtys. Kai kada vėžiui vis dėl to pavyksta išvengti užprogramuotos somatinio kūno mirties ir jis tampa pilnaverte kvazirūšimi [Lytiškai nesidauginančių ar kitokiu būdu dažnai nevykdančių horizontalią genų pernašą, replikatorių grupės, kurios pasižymi panašia tarpusavio sandara, vadinamos kvazirūšimis (dar vienas klasikinių kvazirūšių pavyzdys - virusai)].
   Šiuo metu mokslas surado keletą neįtikėtinų ir visiškai skirtingų vėžio kvazirūšių atsiradimo atvejų. Visų pirma, reiktu paminėti klasikinį nemirtingų žmogaus vėžinių ląstelių atvejį - HeLa ląsteles. HeLa ląstelės buvo išskirtos 1951 metais George Gey iš juodaodės Henrietos Lack neoplazmos, kuri sirgo gimdos vėžiu ir tais pačiais metais numirė nuo jo pasekmių. HeLa ląstelės naudojamas kaip modelinės nemirtingos žmonių ląstelių analogų linijos daugelyje molekulinių biologinių tyrimų. Evoliucinis biologas Leigh Van Valen (apie jį G-moksluose: Leigh Van Valen...) 1991 metais, remdamasis tuo, kad HeLa ląstelių linijos gali egzistuoti neapibrėžtai ilgai ir jų egzistavimas neužsibaigia užprogramuota mirtimi, bei tuo, kad jos turi žymių genetinių skirtumų, lyginant jas su protėvinėmis žmonių (Homo sapiens) ląstelėmis (pvz. HeLa ląstelėse chromosomų skaičius dažnai svyruoja ir dažniausiai yra lygus 82, priešingai nei žmogaus diploidiniame komplekte yra tiktai 46), išskyrė jas į naują vienaląsčių žinduolių rūšį Helacyton gartleri (lot. "Gartlerio vardo HeLa ląstelė"). Apie šios kvazirūšies savarankiškumą ir jos sugebėjimą prisitaikyti liudija, tai kad ji yra invazivi žmogaus laboratorinių tyrimų ląstelių kultūrose. Taigi, Helacyton gartleri galima laikyti kaip iš žmogaus kilusią, laboratorinėse sąlygose gyvenančią (pusiau)prijaukintų vienaląsčių žinduolių kvazirūšį.
   Per pastaruosius dešimtmečius mokslininkų yra surasti, dar įspūdingesni vėžio rūšiadaros pavyzdžiai. Šiuo atveju, vėžinės ląstelės ne tik tapo nemirtingomis bei genetiškai ir sandaros atžvilgiu skirtingomis nuo savo protėviu, bet ir atrado visišką autonomiškumą, perėję į parazitinį ir užkrečiamą, savo protėvynės rūšies atžvilgiu, gyvenimo būdą. Pirmas toks pavyzdys būtu, plačiai pastarųjų metų bėgyje nuskambėjęs tasmanijos velnių veido vėžys. Tasmanijos velniai šiuo metu gyvena tiktai šalia Australijos esančioje Tasmanijos saloje ir yra didžiausi šiuolaikiniai plėšrūs sterbliniai žinduoliai. Netolimoje praeityje (prieš kelis tūkstančius metų), Tasmanijos velniai patyrė didelį butelio kaklelio efektą ir užtat jie yra genetiškai ganėtinai panašūs. Manoma tai ir buvo Tasmanijos velnių užkrečiamo vėžio paplitimo pagrindine priežastimi. O kokiu gi būdu ši vėžio rūšis perduodama iš vieno individo kitam? Pasirodo, pagrindinis veiksnys yra Tasmanijos velnių piktas būdas. Jie dažnai, vykstant teritoriniams ginčams, vienas kitą kandžioja į veidą ir tokiu būdu perduoda su epitelio ląstelėmis ir vėžines ląsteles, kurios labai greitai pereina į didžiūlius auglius visoje veido ir ryklės srityje, kas labai greitai priveda prie velnių mirties dėl bado. Pirmą kartą ši liga buvo aptikta tarp Tamanijos velnių 1996 metais ir šiuo metu veido vėžys aptinkamas daugiau nei pusėje populiacijos atstovų. Manoma, jei išsaugojimo biologai nesiims papildomų priemonių, ši nauja parazitinė Tasmanijos velnių veido vėžio kvazirūšis pražudys visą jų laukinę populiaciją dviejų - trijų dešimtmečių bėgyje. Citogenetiniai ir genų ekspresijos statistiniai tyrimai parodė, kad ši vėžio rūšis kilo iš vieno individo nervinės ląstelės. Dar idomus dalykas, kad Tasmanijos velnių veido vėžio ląstelės išskyria hormoną kortizolį, kuris sumažina imuninio atsako stiprumą ir keičia velnių elgesį. Taigi, gal būt vėžys skatina savo plitimą netgi keičiant Tasmanijos velnio būdą (Murchison et al., 2010).
   Trečias vėžio rūšiadaros atvejis yra unikalus naminių šunų užkrečiamas venerinis vėžys (angl. canine transmissible venereal tumor (CTVT)). Taigi, šunų vėžys pavirto į venerinę ligą! Šis užkrečiamas vėžys aptiktas jau labai seniai, rusų mokslininko M. Novinskio 1876 metais, kai jis persodindavo skirtingus auglius skirtingiems šunims ir jis pastebėjo, kad tie augliai prigydavo pas naujus šeimininkus (Zimmer, 2011). Šiuolaikiniai šunų venerinio užkrečiamo vėžio branduolinio genomo tyrimai parodė, kad jis atsirado iš vieno individo gyvenusio kažkur prieš 10 tūkstančių metų. Tai galėjo būti vilkas, kojotas arba naminis šuo. To niekas tiksliai nežino. Dabar ši užkrečiama vėžio kvazirūšis yra paplitusi tarp daugelio laukinių naminių šunų (Canis familaris). Pripažįstant šios kvazirūšies platų paplitimą ir didelę laikinę trukmę, kai kurie biologai neformaliai pakrikštijo šią vėžio kvazirūšį Canis cancer (lot "šuo vėžys"). Visai neseniai, prieš savaite, buvo paskelbtas vienas labai neįprastas atradimas susijęs su šunų užkrečiamo venerinio vėžio evoliucija (Rebbeck et al., 2011). Pasirodo, kad ši vienaląsčių žinduolių rūšys parazituoja šunis ne tik kaip maistinę terpę ir gyvenamąją erdvę bet ir kaip papildomą mitochondrijų šaltinį! Filogenetiniai tyrimai parodė, kad nepaisant to, kad branduoliniai užkrečiamo šunų venerinio vėžio genomai yra atsiradę iš bendro protėvio, jų mitochondrijos yra giminingos skirtingos šunų filogenetinėms atšakoms - Vezio _ir_sunu _mtDNR _filogenija.jpg. Autorių tyrimai parodė, kad vėžys periodiškai pasisavina šeimininkų mitochondrijas jo evoliucijos bėgyje. Manoma, kad šio reiškinio priežastys yra ta, kad tarp vėžio ląsteles silpniau veikia gryninančioji atranka, atmetanti blogas mitochondrijas turinčias ląsteles ir todėl savas mitochondrijas turinčios vėžinės ląstelės tampa mažiau gyvybingos. Todėl, funkcionalesnių šeimininkų mitochondrijų perėmimas padidiną vėžinių ląstelių prisitaikymą. Manoma, tai, kad vėžinės ląstelės atsirado iš histiocitų, sugebančių praryti svetimą medžiagą, pasitarnavo kaip eksaptacija mitochondrijų pasisavinimui iš šeimininkų.


   Veikiausiai, perskaičius šią apžvalga tampa visiškai akivaizdu, kad evoliucinės biologijos ir vėžio tyrimai yra neatsiejami mokslai. Evoliucijos teorija leis geriau suprasti vėžio kaip evoliucinės sistemos elgesį ir tokiu būdu patarti gydytojams, kokios galėtu būti geriausios kovos su šiuo reiškiniu strategijos. Tuo tarpu vėžio kaip svarbaus evoliuciją organizmų populiacijose įtakojančio faktoriaus pripažinimas, leis geriau suprasti morfologinės evoliucijos eigą ir suvaržymus. Taip pat, vėžio kvazirūšių evoliucija ir jų autonomizacija, parodo, kad evoliuciniai perėjimai vyksta ne tik "kopečiomis į viršų" vis didinant organizacijos lygių kiekį, bet gali veikti ir priešinga kryptimi, subyrant evoliucijos vienetų socializacijai. Manyčiau, kad panašaus mechanizmo dėka, galėjo atsirasti ir virusai, vykstant savanaudiškų genetinių elementų autonomizacijai ir perėjimui į parazitizmą. Nors aišku tai įrodyti būtu veikiausiai nelabai lengva...

Nuorodos į G-mokslus apie evoliucinę mediciną:

Evoliucinė medicina - ateityje žmonių laukia mutacinė katastrofa

Trys Steven A. Frank evoliucijos taikymų knygos

Nuorodos:

   Zimmer Carl. 2011. Canine Tumor Fuels Up by Stealing Parts From Host, Report Says - Straipsnis "New York Times" žurnale apie lytiškai perduodamą vėžį naminių šunų tarpe.

   Rebbeck Clare A., Armand M. Leroi and Austin Burt. 2011. Mitochondrial Capture by a Transmissible Cancer. Science :  Vol. 331 no. 6015 p. 303 - Straipsnis "Science" žurnale apie šunų lytiškai perduodamo vėžio ląstelių pakartotiną mitochondrijų "vagystę" jo evoliucijos eigoje.

    Murchison Elizabeth P., Cesar Tovar,Arthur Hsu, Hannah S. Bender,  Pouya Kheradpour, Clare A. Rebbeck, David Obendorf, Carly Conlan, Melanie Bahlo, Catherine A. Blizzard, Stephen Pyecroft, Alexandre Kreiss, Manolis Kellis, Alexander Stark, Timothy T. Harkins, Jennifer A. Marshall Graves, Gregory M. Woods, Gregory J. Hannon, and Anthony T. Papenfuss. 2010. The Tasmanian Devil Transcriptome Reveals Schwann Cell Origins of a Clonally Transmissible Cancer. Science, Vol. 327 no. 5961 pp. 84-87 - Straipsnis "Science" žurnale apie tasmanijos velnių užkrėčiamo veido vėžio prigimtį.

   Breivik J. 2005. The evolutionary origin of genetic instability in cancer development.  Semin Cancer Biol. ,15(1):51-60. - Straipsnis "Seminars in Cancer Biology" žurnale apie vėžio evoliucines dinamines priežastis.

   Crespi B, Summers K. 2005. Evolutionary biology of cancer. Trends Ecol Evol, 20(10):545-52 - Straipsnis "Trends in Ecology and Evolution" žurnale apie vėžio evoliucinę prigimtį.

   Merlo Lauren M.F., John W. Pepper, Brian J. Reid & Carlo C. Maley. 2006. Cancer as an evolutionary and ecological process. Nature Reviews Cancer 6, 924-935 - Straipsnis "Nature Reviews Cancer" žurnale apie vėžio evoliucinę ir ekologinę dinamiką.

--
AS