从进化角度理解癌症预防的新进展

一份新的《科学报告》（Scientific Reports）论文对一个经典问题提出了一个进化论的转折。奥纳布吕克大学的莱昂纳多·奥纳和圣达菲研究所的迈克尔·拉赫曼利用信号理论来探索我们的身体是如何进化的，以防止我们患上更多的癌症。

这不是很明显的原因，当任何癌症出现时，它不会很快学会利用身体本身的信号机制快速生长。毕竟，与感染不同的是，癌症可以很容易地使用身体本身的化学语言。拉赫曼说：“任何身体使用的信号，感染都必须进化才能产生。“如果一个小偷想打开你的房子，他们就得想办法撬开门锁。但是癌细胞有你房子的钥匙。你怎么保护自己？你如何保护一个知道你所知道的一切，拥有你所有的工具和钥匙的入侵者？”他们的回答是：你的钥匙使用起来非常昂贵。

欧纳和拉赫曼的进化模型揭示了我们的细胞结构中有两个阻止癌症的因素：制造生长因子（“键”）的费用和提供给附近细胞的福利范围。当产生高能量成本的生长因子来信号细胞生长时，单个癌细胞就会被控制住。为了了解模型中的进化动力学，作者强调了思考突变体癌细胞与周围细胞之间的竞争的重要性。当一个突变细胞出现并发出生长信号时，该信号也为相邻的非突变细胞提供资源。因此，当利益被分配到信号细胞周围的一个半径时，突变细胞有一个困难的时间-竞争他们的邻居，无法建立。癌症失去了发出信号的能力。

这项工作代表了一个新的应用进化生物学，以一个大局理解癌症。奥纳和拉赫曼借鉴了已故生物学家阿莫斯·扎哈维（Amos Zahavi）的“障碍原理”，该原理解释了当不诚实的信号产生的成本大于它们提供的利益时，进化系统如何稳定地对抗“骗子”。雄性孔雀精心设计的尾巴是一个昂贵信号的典型例子——一只不健康的鸟不会有精力资源来生长精心设计的尾巴，因此不能“伪造”一个他们进化健康的信号。根据障碍原理，癌细胞类似于不健康的孔雀，它不能引起人们的注意。

那么，一些癌细胞是如何克服这些进化限制的呢？作者指出，他们的模型只解决了个体癌症试图入侵健康人群的场景。一旦癌症克服了灭绝的几率，达到了一定的临界规模，其他动力学就占了上风。

作者写道：“许多机制似乎已经进化到预防癌症——从免疫系统控制，细胞死亡，细胞增殖的限制，到组织结构。“我们的模型只研究减少的入侵机会。”

癌症是非常复杂的，我们的模型相对简单。尽管如此，我们仍然认为这是朝着从进化角度理解癌症和癌症预防迈出的重要一步。”

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